Аналитический метод определения напряженно-деформированного состояния модульных зданий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Активное внедрение модульных зданий в практику современного строительства вызывает необходимость развития методов их расчета. Однако отсутствуют какие-либо специализированные руководства по проектированию модульных зданий. При разработке рекомендаций проектирования невозможно обойтись только численными методами расчета. Поэтому создание аналитического метода расчета модульных зданий — актуальное направление исследований. Рассматривается вопрос определения усилий в элементах модульных зданий с несущими колоннами и жесткими внутримодульными соединениями.Материалы и методы. Определение усилий в элементах модульных зданий от вертикальных нагрузок с высокой точностью можно проводить с помощью известных выражений строительной механики. Главной трудностью является установление динамических воздействий (пульсация ветра и сейсмика). Предлагается использовать консольную схему сооружения с разложением масс в уровне перекрытий. В результате вычислений образуется набор инерционных сил от пульсации и сейсмического воздействия. Для большего упрощения вычислений написана программа Modular. Программа удобна для проведения предварительных и вариантных расчетов и исследований конструкций модульных зданий.Результаты. Представленный аналитический метод определения усилий в элементах модульных зданий показывает хорошую сходимость результатов с методом конечных элементов. На конкретном примере показано, что расхождение в определении усилий от вертикальных нагрузок практически отсутствует. Расхождение от суммарного воздействия статической и пульсационной составляющих составляет 4,2–16,6 % для изгибающих моментов и 1,3–6 % для продольных сил. Погрешность определения усилий от сейсмического воздействия укладывается в интервал 5–10 % как для изгибающих моментов, так и для продольных сил.Выводы. Метод удобен для применения на стадии качественной оценки проектных решений, вариантных расчетов и поиска рациональных конструктивных решений модульных зданий.

Об авторах

В. С. Широков

Самарский государственный технический университет (СамГТУ)

Email: ShirokovViacheslav@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6285-8895

Т. А. Белаш

НИЦ «Строительство»

Email: Belashta@mail.ru

Т. Е. Гордеева

Самарский государственный технический университет (СамГТУ)

Email: nfyuj@rambler.ru

Список литературы

  1. Абрамян С.Г., Илиев А.Б. Особенности технологий быстровозводимых зданий и сооружений // Научные исследования высшей школы в области строительства и архитектуры : сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 22–27. EDN YQHWNF.
  2. Захарова М.В., Пономарев А.Б. Опыт строительства зданий и сооружений по модульной технологии // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2017. Т. 8. № 1. С. 148–155. doi: 10.15593/2224-9826/2017.1.13.EDNYLXSPN.
  3. Захарова А.С. Обустройство месторождений нефтегазовой промышленности и их инфраструктура // Инженерный вестник Дона. 2020. № 11(71). С. 329–338. EDN NWFFYL.
  4. Иванов А.А. Анализ рынка блочно-модульных зданий из металлоконструкций для нефтегазовой сферы // Начало в науке : мат. IV Междунар. науч.-практ. конф. школьников, студентов, магистрантов и аспирантов. 2017. С. 219–222. EDN YJEBSN.
  5. Lawson R., Ogden R., Pedreschi R., Grubb P., Popo-Ola S. Developments in pre-fabricated systems in light steel and modular construction // The Structural engineer. 2005. Vol. 83. Pp. 28–35.
  6. Lawson R.M., Richards J. Modular design for high-rise buildings // Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Structures and Buildings. 2010. Vol. 163. Issue 3. Pp. 151–164. doi: 10.1680/stbu.2010.163.3.151
  7. Thai H.-T., Ngo T., Uy B. A review on modular construction for high-rise buildings // Structures. 2020. Vol. 28. Pp. 1265–1290. doi: 10.1016/j.istruc.2020.09.070
  8. Ferdous W., Bai Y., Ngo T.D., Manalo A., Mendis P. New advancements, challenges and opportunities of multi-storey modular buildings : a state-of-the-art review // Engineering Structures. 2019. Vol. 183. Pp. 883–893. doi: 10.1016/j.engstruct.2019.01.061
  9. Innovation in modular building construction. The Hong Kong Institute of Steel Construction, 2018. doi: 10.18057/ICASS2018.K.05
  10. Liew J.Y.R., Dai Z., Chua Y.S. Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings // Proceedings 12th international conference on Advances in Steel-Concrete Composite Structures — ASCCS 2018. 2018. doi: 10.4995/ASCCS2018.2018.7220
  11. Liew J.Y.R., Chua Y.S., Dai Z. Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings // Structures. 2019. Vol. 21. Pp. 135–149. doi: 10.1016/j.istruc.2019.02.010
  12. Annan C.D., Youssef M.A., El Naggar M.H. Seismic overstrength in braced frames of modular steel buildings // Journal of Earthquake Engineering. 2008. Vol. 13. Issue 1. Pp. 1–21. doi: 10.1080/13632460802212576
  13. Zhao F., Yu Y., Lin S., Ding F. Evaluation of the working mechanisms and simplified models of endplate-type inter-module connections // Structures. 2021. Vol. 32. Pp. 562–577. doi: 10.1016/j.istruc.2021.03.034
  14. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Effect of inter-module connection stiffness on structural response of a modular steel building subjected to wind and earthquake load // Engineering Structures. 2020. Vol. 213. P. 110628. doi: 10.1016/j.engstruct.2020.110628
  15. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Lateral behaviour of modular steel building with simplified models of new inter-module connections // Engineering Structures. 2021. Vol. 236. P. 112103. doi: 10.1016/j.engstruct.2021.112103
  16. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Numerical study of the structural response to wind loading: modular building case study // 13th International Conference on Steel, Space and Composite Structures. 2018.
  17. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Structural Response of Modular Buildings : an Overview // Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 16. Pp. 45–56. doi: 10.1016/j.jobe.2017.12.008
  18. Shirokov V.S., Kholopov I.S., Solovejv A.V. Determination of the frequency of natural vibrations of a modular building // Procedia Engineering. 2016. Vol. 153. Pp. 655–661. doi: 10.1016/j.proeng.2016.08.218
  19. Shirokov V.S., Gordeeva T.E., Bocharov A.Yu. Analytic method of structural analysis of modular buildings // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 775. Issue 1. P. 012148. doi: 10.1088/1757-899X/775/1/012148
  20. Gatheeshgar P., Parker S., Askew K., Poologanathan K., Navaratnam S., McIntosh A. Flexural behaviour and design of modular construction optimised beams // Structures. 2021. Vol. 32. Pp. 1048–1068. doi: 10.1016/j.istruc.2021.03.009

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».