Спосіб оптимізації покриття круглої у плані будівлі з радіальним розташуванням балок

Реферат: Спосіб оптимізації покриття круглої у плані будівлі з радіальним розташуванням балок, яка будується з ортогональним розміщенням балок. В середині будівлі встановлюється центральна стійка; розраховується оптимальний кут між балками настилу. UA 83641 U (54) СПОСІБ ОПТИМІЗАЦІЇ ПОКРИТТЯ КРУГЛОЇ У ПЛАНІ БУДІВЛІ З РАДІАЛЬНИМ РОЗТАШУВАННЯМ БАЛОК UA 83641 U UA 83641 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема до будівництва круглої у плані будівлі. Існують покрівлі вертикальних циліндричних резервуарів і великих спортивних споруд, які будуються з радіальним розташуванням вант з будь-яким кутом між ними [1]. Недоліком цього способу є значні витрати матеріалів завдяки нераціональному використанню ресурсу міцності. Задача корисної моделі - зниження витрат сталі до мінімуму при заданому діючому навантаженні. Поставлена задача вирішується тим, що в середині будівлі встановлюється центральна стійка; розраховується оптимальний кут між балками настилу. Для наочності представлення перекриття круглої у плані будівлі радіальними балками надаються рисунки: Фіг. 1. Кругла у плані будівля з радіальними балками. Фіг. 2. Розріз 1-1 креслення 1, де: 1 - радіальні балки 2 - центральна стійка 3 - несучі конструкції уздовж кола 4 - сталевий настил φ - кут між балками L - радіус будівлі. Будівля з круглою формою має покриття, яке складається з радіально розташованих балок 1 (див. Фіг. 1). З одного боку радіальні балки - 1 спираються на центральну стійку - 2, а з другого на вертикальні несучі конструкції уздовж кола, радіусом L-3. На балки укладається сталевий настил - 4. Для оптимізації кута між балками φ, за рахунок чого забезпечується зменшення витрат матеріалів на покрівлю, підраховується оптимальний кут 0 . Кут між балками φ підбирається таким чином, щоб сумарні витрати сталі на балки і настил були мінімальними. Для його знаходження складена цільова функція вартості сталі для настилу 2 і балок на 1 м перекриття, перемінним аргументом якої є кут між балками φ. Потім ця функція досліджується на екстремум. Якщо екстремум буде відповідати мінімуму функції і позитивному значенню аргументу, то оптимальний кут між балками 0 може бути знайдений за формулою: 2 0  4   3 35 3  Цб  Ц  н 3  2 2  q1н  f   3     9 3R y  c         2  4n  oн  15  3   1  72E1  ,  n 4 q  oн 1н   де: Цн і Ц б , грн/кг - ціна 1кг сталі відповідно для настилу і балок; nон - величина, зворотна гранично припустимому прогину; 2 40 45 50 q1н , кН/м - нормативне корисне експлуатаційне навантаження на перекриття; Е1 - модуль пружності сталі при неможливості поперечних деформацій настилу;    h / t  - задана гнучкість стінки (   = const); R y - розрахунковий опір сталі, встановлений за межею текучості;  c - коефіцієнт умов роботи;  f - коефіцієнт надійності за навантаженням. У цю формулу не входить L. Тому оптимальний кут між балками не залежить від її прольоту. З метою з'ясування практичної застосовності отриманих результатів, задача була розв'язана при таких даних: 2 R y = 18кН/см ; q1н = 30кПа; L = 12m;   = 48; nон = 150;  f = 1,2. Після виконання розрахунків було отримане значення оптимального кута при товщині настилу t=8 мм і висоті балки h=450 mm: 0 =3,25°. У разі зміни показників t і h, кут змінюється. Товщина настилу t=8мм відповідає значенню, яке рекомендується для застосування. У результаті проведених досліджень було встановлено, що: 1 UA 83641 U 5 10 - існує принципова можливість підібрати кут між балками, який відповідає мінімальній вартості перекриття; - цей кут має відносно мале значення (1°-3°), тому його рекомендується приймати мінімальним виходячи з міркувань конструювання покриття; - задача має практичний сенс при відносно низької міцності сталі; - оптимальний кут між балками не залежить від її прольоту. При використанні запропонованого способу, якщо кут між балками дорівнює оптимальному, витрати сталі менше на 5 % без зниження міцності та жорсткості. Джерело інформації: 1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов.-5е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767с.: ил. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб оптимізації покриття круглої у плані будівлі з радіальним розташуванням балок, яка будується з ортогональним розміщенням балок, який відрізняється тим, що в середині будівлі встановлюється центральна стійка; розраховується оптимальний кут між балками настилу, який має значення о=1-3°. 2 UA 83641 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3