Основы статического и конструктивного         расчетов покрытий большепролетных зданий

11.1. Общие рекомендации

  При освоении раздела большепролетных стальных конструкций уникальных зданий студент должен прежде всего осознать проектируемую конструкцию как реальную для конкретного здания. С этой целью он должен выполнить следующие действия и проявить умения (как и при проектировании любой другой конструкции):

– оценить особенности работы конкретной конструкции;

– правильно выбрать материал для этой конструкции и материал для ее соединений;

– грамотно собрать вероятные нагрузки на конструкцию (или целое покрытие), разделив их на самостоятельные загружения;

– без ошибок перейти от конструктивной схемы проектируемой конструкции к ее расчетной схеме (конечно-элементной (КЭ) модели) с начально заданными жесткостями (поперечными сечениями) элементов;

– выполнить статический расчет КЭ-модели на каждое загружение отдельно от нормативных нагрузок и составить вероятные сочетания загружений на наиболее невыгодные перемещения узлов заданной КЭ-модели;

– варьируя жесткостями конечных элементов и повторяя статический расчет, обеспечить расчетной схеме удовлетворение нормативным требованиям по перемещениям с наименьшим запасом (II-е предельное состояние);

– выполнить статический расчет КЭ-модели с последними (уточнениями) жесткостями на расчетные нагрузки от каждого загружения и определить расчетные сочетания усилий в элементах;

– выполнить конструктивный расчет элементов расчетной схемы и их соединений на расчетные усилия с проверками по I-му предельному состоянию;

– оформить проект КМ и КМД конструкции.

Более емко этот алгоритм проектирования изложен в учебном пособии [17, предисловие], где сформулирована главная функциональная задача несущих конструкций и три основных особенности ее решения.

В части преломления приведенного выше алгоритма на уникальные здания можно добавить рекомендации из [17, гл. 1] о дополнительных требованиях к объемам изысканий и проектным работам, изготовлению и монтажу конструкций, правилам их приемки и эксплуатации:

1) Новизна технических решений требует от инженера-конструктора глубоких специальных знаний, опыт проектирования зданий подобного типа.

2) Безопасность и эффективность строительства лучше обеспечивается специалистами, которые могут видеть общую картину и не теряются в деталях.

3) Возможно, необходимо персональное лицензирование инженеров на право проектирования уникальных объектов.

4) Важной особенностью проектирования уникальных зданий является генерирование идей, основанных на творческом потенциале, который должен объединить свои профессиональные знания и опыт со способностью неограниченного созидания.

5) При выборе расчетной модели очень важен предыдущий опыт, важна интуиция.

6) Выдвигаемые идеи проектирования уникальных зданий должны быть технически и экономически обоснованы.

7) При всей неповторимости уникальных большепролетных зданий их проектирование должно обязательно включать следующие стадии:

– постановка задачи;

– разработка и анализ вариантов технических решений;

– выбор окончательного варианта;

– разработка проектной документации с тщательной проверкой принятых решений;

– необходимыми документами, предшествующими проектным разработкам являются: Техническое задание (ТЗ) и Специальные технические условия (СТУ).

8) При разработке уникальных большепролетных зданий следует применять трехстадийное проектирование:

– эскизное (концептуальное);

– проект;

– рабочая документация.

На стадии эскизногопроекта конструктор разрабатывает и анализирует эскизные варианты технических решений совместно с архитекторами, технологами, специалистами по изготовлению и монтажу.

На стадии «Проект» разрабатываются основные конструктивные решения выбранного варианта эскизного проекта: монтажные схемы, узлы и детали, предварительные технические спецификации. На этой стадии также возможны варианты, наиболее рациональные по ТЭП.

На стадии «Рабочей документации» выполняют подробную разработку чертежей: общие данные, сведения о нагрузках, схемы расположения конструкций, чертежи элементов и узлов, спецификации материалов и изделий.

9) Расчет уникальных большепролетных конструкций зданий в большинстве случаев выполняют в нелинейной постановке, с учетом неупругих деформаций. При этом расчет сложных узлов моделируют пластинчатыми или объемными КЭ. В расчет таких узлов вводят нелинейную диаграмму работы материала.