Рациональные конструктивные решения треугольных ферм

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Деревянные стропильные конструкции обладают несомненными достоинствами, обуславливающими их широкое применение. В качестве объекта исследования выбраны треугольные стропильные конструкции. Цель исследований - установление зависимости значений усилий в элементах обозначенной конструкции от величины ее стрелы подъема. Представлен расчет треугольной фермы с использованием диаграммы Максвелла - Кремоны. Эффективность предлагаемой методики устанавливалась на основе изучения конструкции деревянной фермы типа «ножницы». Обнаружена следующая закономерность: изменение координаты точек (абсцисс) диаграммы усилий обратно пропорционально изменению f . Определена область рациональных значений стрелы подъема (уклона кровли), при которых величины внутренних усилий стремятся к минимуму. Выявлено, что по мере уменьшения уклона кровли значения приращений усилий в элементах фермы на каждом шаге увеличиваются с 27 % в два раза. На основании графического анализа полученных данных найден диапазон эффективных значений уклона кровли, при котором усилия в элементах фермы принимают минимальные значения. Пользуясь графическим методом определения усилий, можно проверять варианты уклона кровли в поиске рационального решения конструкции фермы типа «ножницы». Таким образом, предлагаемый метод способствует выбору наиболее экономичных конструктивных решений.

Об авторах

Владимир Анатольевич Репин

Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

Email: skia2000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9107-6606

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики

Владимир, Российская Федерация

Анастасия Васильевна Лукина

Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

Автор, ответственный за переписку.
Email: pismo.33@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6065-678X

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики

Владимир, Российская Федерация

Алексей Сергеевич Усов

Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

Email: usovlexx@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6160-9889

магистрант, Институт архитектуры, строительства и энергетики

Владимир, Российская Федерация

Список литературы

  1. Kromoser B., Braun M., Ortner M. Construction of all-wood trusses with plywood nodes and wooden pegs: a strategy towards resource-efficient timber construction. Applied Sciences. 2021;11(6):2568. https://doi.org/10.3390/app11062568
  2. Roshchina S.I., Lukin M.V., Lukina A.V., Lisyatnikov M.S. Increased performance properties wood weakened biodeterioration by modifying the adhesive composition based on an epoxy resin. Scientific and Technical Volga Region Bulletin. 2014;(4):182-184. (In Russ.)
  3. Sergeev M., Rimshin V., Lukin M., Zdralovic N. Multi-span composite beam. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;896:012058. https://doi.org/10.1088/1757-899X/896/1/012058
  4. Ferretti F., Pozza L., Talledo D.A. Robustness analysis of historical timber roofs: a case study of the Gaggiandre shipyard at the Arsenale of Venice. Buildings. 2022;12(11):1773. https://doi.org/10.3390/buildings12111773
  5. Lisitsky I.I., Zhadanov V.I., Rudnev I.V. Wooden trusses with nodal joints on glued flat rods. Industrial and Civil Engineering. 2020;(4):9-15. (In Russ.) https://doi.org/10.33622/0869-7019.2020.04.09-15
  6. Nasiri B., Piccardo C., Hughes M. Estimating the material stock in wooden residential houses in Finland. Waste Management. 2021;135(1):318-326. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.09.007
  7. Kuda D., Petříčková M. Modular timber gridshells. Journal of Sustainable Architecture and Civil Engineering. 2021;28(1):72-79. https://doi.org/10.5755/j01.sace.28.1.27617
  8. Xu Z., Cui Y., Li B. Truss structure optimization design based on FE-PSO-SQP algorithm. In: Kountchev R., Mironov R., Nakamatsu K. (eds.) New Approaches for Multidimensional Signal Processing. NAME SP2022. Smart Innovation, Systems and Technologies. 2022;332:151-158. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7842-5_14
  9. Wang S., Ma Y., Deng Z. Stretching-dominated truss lattice materials: elastic anisotropy evaluation, control, and design. Composite Structures. 2022;298(2):116004. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116004
  10. Zhidkov K.E., Zverev V.V., Kapyrin N.V. Experimental full-scale studies of wooden trusses on metal serrated plates. Structural Mechanics and Structures. 2021;(4):90-98. (In Russ.) https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.31.4.008
  11. Xia Y., Langelaar M., Hendriks M.A.N. Optimization-based strut-and-tie model generation for reinforced concrete structures under multiple load conditions. Engineering Structures. 2022;266:114501. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114501
  12. He L., Li Q., Gilbert M., Shepherd P., Rankine C., Pritchard T., Reale V. Optimization-driven conceptual design of truss structures in a parametric modelling environment. Structures. 2022;37:469-482. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.12.048
  13. Massafra A., Prati D., Predari G., Gulli R. Wooden truss analysis, preservation strategies, and digital documentation through parametric 3D modeling and HBIM workflow. Sustainability. 2020;12(12):4975. https://doi.org/10.3390/su12124975
  14. Medwadowski S.J. Aesthetics of wood structures. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures. 1983;26-2(88):31-50.
  15. Kholodar B.G. Determination of truss stress-strain state with Cremona - Maxwell diagram. Vestnik of Brest State Technical University. 2016;(1):39-42. (In Russ.) Available from: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_36945943_89428079.pdf (accessed: 15.12.2022).
  16. Millar C., McRobie A., Baker W.F. A graphical method for determining truss stability. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures. 2020;61(4):285-295. https://doi.org/10.20898/j.iass.2020.011
  17. Khokhlov A.V. Properties of loading and unloading diagrams generated by a nonlinear maxwell-type determining relation for rheonomic materials. Journal of Samara State Technical University. Series: Physical and Mathematical Sciences. 2018;22(2):293-324. (In Russ.) https://doi.org/10.14498/vsgtu1573
  18. Kromoser B., Braun M., Ortner M. Construction of all-wood trusses with plywood nodes and wooden pegs: a strategy towards resource-efficient timber construction. Applied Sciences. 2021;11(6):2568. https://doi.org/10.3390/app11062568
  19. Beghini L.L., Carrion J., Beghini A., Mazurek A., Baker W.F. Structural optimization using graphic statics. Structural and Multidisciplinary Optimization. 2013;49:351-366. https://doi.org/10.1007/s00158-013-1002-x
  20. Millar C.G., McRobie A. Graphic stability of generalised motions. International Journal of Solids and Structures. 2022;256:111787. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2022.111787

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).