Santvaros statramsčio poveikis bendram santvaros darbui

Statyba, kaip viena iš svarbiausių šalies ūkinės veiklos sričių, užima reikšmingą vietą žmonių ir visos valstybės socialiniame ekonominiame gyvenime. Įvairių paskirčių statyba buvo ir yra bet kurios valstybės to laikotarpio ekonominio gyvenimo atspindys. Jos plėtros pradžia siekia neatmenamus laikus, kada pirmykščiam žmogui kilo būtinybė turėti stogą virš galvos [1].

Plieninės konstrukcijos pradėtos naudoti visai neseniai. Metalas (špižius), kaip pagrindinė statybinių konstrukcijų medžiaga, Europoje pradėtas naudoti XVII a. pabaigoje. Laikoma, kad pirmosios metalinės konstrukcijos Rusijoje buvo padarytos XVII a. iš kaltos geležies elementų. Iš tokių konstrukcijų žinomos Maskvos senojo Kremliaus perdangos (1640), Ivano Didžiojo varpinės kupolo karkasas (1603) ir kt.

XVIII a. buvo pradėtos naudoti lietos špižinės konstrukcijos. Pirmoji špižinė konstrukcija pastatyta Urale (1725). Anglijoje, Prancūzijoje ir kitose Vakarų Europos valstybėse metalinės (špižinės) konstrukcijos pradėjo plisti XVIII a. viduryje. Vienas pirmųjų didelių metalinių konstrukcijų statinių – 30 m angos špižinis tiltas - pastatytas 1776-1779 m. Anglijoje.

Metalinės konstrukcijos buvo naudojamos ir didelių angų visuomeninių pastatų stogams. Vienos iš seniausių labai gražios yra Prancūzų komedijos teatro metalinės konstrukcijos, pastatytos 1786 m. Paryžiuje.

Iš pradžių metaliniės konstrukcijos pastatų statyboje buvo naudojamos labai retai, tik išskirtiniais atvėjais, nes metalurgijos pramonė negalėjo tiekti statyboms reikiamo metalo kiekio, taip pat nebuvo sukurti skaičiuojamieji metodai metalinių konstrukcijų projektavimui.

Strypinėms santvaroms pradėtos naudoti mišrios konstrukcijos: tempiami elementai buvo gaminami iš geležies, o gniuždomi – iš medienos arba špižiaus. Konstrukcijų dalys buvo jungiamos varžtais.

Dabar metalinės konstrukcijos tobulinamos, naudojant didelio stiprumo plienus, aliuminio lydinius, parenkant naujas konstrukcijų formas ir naudojant išankstinį įtempimą, plačiai taikomos kabančiosios, kevalinės ir mišriosios konstrukcijos, tobulinami skaičiavimo metodais, mažinami gamybos ir montavimo kaštai [2].

Pagrindinės statybinių konstrukcijų projektavimo stadijos yra šios:

· konstrukcijos tipų (struktūros, formos) ir jų skaičiavimo metodo parinkimas;

· medžiagų parinkimas ir jų savybių įvertinimas, tenkinant visus konstrukcijai keliamus reikalavimus;

· konstrukcijos variantų palyginimas ir preliminarus savikainos nustatymas;

· detalus parinkto varianto skaičiavimas ir konstravimas;

· brėžinių ir aprašų parengimas.

Šios stadijos turi būti vykdomos projektuojant bet kokios pastato dalies konstrukcijas, taip pat ir vienos svarbiausių pastato dalies – stogo konstrukcijas.

Pastato stogą sudaro konstrukcinių elementų, užbaigiančių pastato viršų, sistema. Stogas susideda iš dviejų pagrindinių dalių: laikančiosios (gegnės, santvaros, arkos, kupolai, rėmai ir kt.) ir stogo dangos.

Santvaromis vadinamos geometriškai pastovios sistemos, sudarytos iš strypų, mazguose sujungtų lanksčiomis arba standžiomis jungtimis. Įvairių tipų strypinės santvaros dažniausiai naudojamos, kai reikia perdengti angas, didesnes kaip 12 m, kadangi sijos ir spyrinės sistemos būna neekonomiškos. Viršutinė ir apatinė santvaros juostos sujungiamos ne ištisine sienele, kaip sudėtinėse sijose, o atskirais strypais: statramsčiais, spyriais, templėmis. Metalinės santvaros būna su lygiagrečiomis juostomis, trapecinės, daugiakampės (parabolinės), trikampės. Strypų tinklelis būna trikampis, trikampis su papildomais statramsčiais, trikampis su paspyriais ir kt.

Santvaros tipas parenkamas atsižvelgiant į perdengiamą angą, apkrovas ir stogo konstrukcijas. Pramonės pastatų statyboje dažniausiai naudojamas santvaros su lygiagrečiomis juostomis, taip pat trapecinės, visuomeninių pastatų – trikampės. Visų tipų santvaroms gali būti naudojamas bet koks strypų tinklelis. Tačiau santvaroms su lygiagrečiomis juostomis ir trapecinėmis racionaliausia naudoti trikampį tinklelį su papildomais statramsčiais. Optimalus spyrių pasvirimo kampas 45°. Santvarų ilgis paprastai imamas kartotinai kas 6 m, t. y. 12, 18, 24, 30, 36, 42 m ir t. t. Aukštis priklauso nuo santvaros geometrinės formos: trikampių – 1/2 -1/4 angos, trapecinių ir su lygiagrečiomis juostomis 1/6 – 1/12 angos.

Patys ekonomiškiausi yra strypai iš apvalių ir keturkampių vamzdžių. Esant tai pačiai metalo išeigai, šių skerspjūvių inercijos momentas, palyginti su kitais skerspjūviais, yra gerokai didesnis, o klupumas mažesnis. Strypai standesni.

Visais laikais stengtasi statyti racionalius ir ilgaamžius statinius, todėl jau daugelį metų inžinieriai ieško racionalių konstrukcijų formų ir išdėstymo variantų. Yra kuriamos naujų formų erdvinės santvaros, kurios pateisintų minimalių išlaidų reikalavimą. Be abejo, išlaikant stiprumo ir patikimumo rodiklius. Tobulėjant technikai gerėja naujų, stiprių ir ilgaamžių medžiagų gamyba, kuriamos naujos, lengvos, atsparios įvairiems poveikiams konstrukcijos, leidžiančios pastatyti pačius sudėtingiausius pastatus. Kartu plėtojasi ir pastatų, ir jų konstrukcijų skaičiavimo bei projektavimo metodai, padedantys daugiau išnaudoti medžiagų savybes, užtikrinti patikimą pastatų eksploatavimą [3].

Literatūroje sutinkami trys pagrindinės santvarų optimizacijos kategorijos:

Geometrijos optimizacija - kaip optimizuojamas kintamasis imama visos struktūros forma. Dažniausia keičiama santvaros mazgų padėtis ir/arba apkrova ir poslinkis, susiję su tam tikru mazgu.

Topologijos optimizacija – ši optimizacijos rūšis nagrinėja santvaros mazgų ir strypų padėties (vienų atžvilgiu kitų) įtaką santvaros svoriui. Taipogi ši optimizacijos rūšis įvertina santvaroje esančius mazgus bei jų kraštines sąlygas.

Tūrio optimizacija – nagrinejami konstrukcijos tūrį įtakojantys dydžiai, sietini su santvaros modeliu baigtiniais elementais, tokie kaip santvaros strypų skerspjūvio plotas. Šis plotas gali būti laikomas kontinualiu arba diskrečiuoju kintamuoju. Kadangi kontinualūs dydžiai yra santykinai lengvai optimizuojami naudojant tradicines optimizacijos priemones, šioje srityje yra parašyta daug darbų. Diskretieji dydžiai remiasi konkrečiomis skerspjūvių formomis (pvz. dvitėjis, lovinis, stačiakampis profiliuotis), kurios turi nepriklausomas ploto, inercijos momentoir kt. skerspjūvių geometrinių charakteristikų reikšmes kitų santvaros elementų atžvilgiu. Diskrečiųjų dydžių optimizacija sėkmingai vykdoma naudojantis moderniomis euristinėmis technikomis.

in Kita

Remmers patarimai