Співставлення ефективності сталевого та комбінованого каркасів
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Київський національний університет будівництва i архітектури, Київ, Україна
Abstract
UKR: Останнім часом в практиці проектування все частіше перед замовниками проектних робіт та інвесторами різноманітних проектів постає дилема стосовно вибору будівельного матеріалу для несучих будівельних конструкцій. При цьому вибір, як правило, обмежується двома видами матеріалів – сталь та залізобетон. Кожен з цих матеріалів має свої переваги та недоліки, результатом чого є їх різна ефективність застосування для різноманітних типів будівельних конструкцій. Основну увагу при цьому відводять кошторисній стороні, оскільки в сучасних складних та динамічних умовах вона в багатьох випадках виявляється домінуючою. У статті наведено результати досліджень виконаної магістерської дипломної роботи з порівняльного аналізу ефективності сталевого і комбінованого каркасів (сталево-залізобетонного) на прикладі будівлі фільтрувальної станції. Будівля має габарити в плані 54 × 36 м при загальній висоті близько 22 м. Її несучий каркас являє собою статично невизначені плоскі рами, що складаються з колон та ригелів у вигляді ферм. В поздовжньому напрямку будівлі рами об’єднані в просторову систему за допомогою конструкцій покриття. Будівля є безкрановою та має три поверхи кожен висотою близько 6,5 м. В ході досліджень розглядувані варіанти поперечної рами аналізувались за допомогою методу скінчених елементів на базі багатофункціонального проектного комплексу ЛІРА-САПР. В результаті були отримані відповідні поперечні перерізи для навантажень за кліматичними умовами України. Співставлення варіантів показало, що перший конструктивний варіант виявляється на 9 % дешевшим. Приймаючи до уваги додаткові технологічні переваги при його виготовленні сталевий каркас може вважатись більш ефективним для розглянутих умов будівництва та бути рекомендованим для практичної реалізації. Окремо слід завважити, що такий каркас має також в середньому в 5 разів меншу загальну масу, що слід вважати його додатковою перевагою.
ENG: Recently, in the practice of design, customers of design works and investors of various projects have a dilemma regarding the choice of building material for loadbearing building structures. At the same time, the choice is usually limited to two types of materials – steel and reinforced concrete. Each of these materials has its advantages and disadvantages, which results in their different efficiency of application for various types of building structures. At the same time, the main attention is paid to the estimation side, because in modern complex and dynamic conditions, it turns out to be dominant in many cases. The article presents the results of research of the completed master's thesis on the comparative analysis of the effectiveness of steel and combined frames (steel-reinforced concrete) on the example of the filter station building. The building has dimensions in plan of 54 × 36 m with a total height of about 22 m. Its supporting frame is a statically nondefined flat frame consisting of columns and crossbars in the form of trusses. In the longitudinal direction of the building, the frames are united into a spatial system by means of covering structures. The building is craneless and has three floors, each about 6.5 m high. In the course of research, the considered variants of the transverse frame were analyzed using the finite element method on the basis of the LIRA-CAD multifunctional design complex. As a result, appropriate cross-sections for loads according to the climatic conditions of Ukraine were obtained. A comparison of variants showed that the first design variant is 9 % cheaper. Taking into account the additional technological advantages in its manufacture, the steel frame can be considered more effective for the given construction conditions and be recommended for practical implementation. Separately, it should be noted that such a frame also has an average of 5 times less total mass, which should be considered its additional advantage.
ENG: Recently, in the practice of design, customers of design works and investors of various projects have a dilemma regarding the choice of building material for loadbearing building structures. At the same time, the choice is usually limited to two types of materials – steel and reinforced concrete. Each of these materials has its advantages and disadvantages, which results in their different efficiency of application for various types of building structures. At the same time, the main attention is paid to the estimation side, because in modern complex and dynamic conditions, it turns out to be dominant in many cases. The article presents the results of research of the completed master's thesis on the comparative analysis of the effectiveness of steel and combined frames (steel-reinforced concrete) on the example of the filter station building. The building has dimensions in plan of 54 × 36 m with a total height of about 22 m. Its supporting frame is a statically nondefined flat frame consisting of columns and crossbars in the form of trusses. In the longitudinal direction of the building, the frames are united into a spatial system by means of covering structures. The building is craneless and has three floors, each about 6.5 m high. In the course of research, the considered variants of the transverse frame were analyzed using the finite element method on the basis of the LIRA-CAD multifunctional design complex. As a result, appropriate cross-sections for loads according to the climatic conditions of Ukraine were obtained. A comparison of variants showed that the first design variant is 9 % cheaper. Taking into account the additional technological advantages in its manufacture, the steel frame can be considered more effective for the given construction conditions and be recommended for practical implementation. Separately, it should be noted that such a frame also has an average of 5 times less total mass, which should be considered its additional advantage.
Description
Д. Банніков: ORCID 0000-0002-9019-9679; Н. Нікіфорова: ORCID 0000-0003-1922-8614; І. Леонтієва: ORCID 0000-0001-6533-5600
Keywords
сталевий каркас, комбінований каркас, будівля, несуча поперечна рама, фільтрувальна станція, steel frame, combined frame, building, load-bearing transverse frame, filter station, КБВГ
Citation
Банніков Д. О., Нікіфорова Н. А., Леонтієва І. В. Співставлення ефективності сталевого та комбінованого каркасів. Шляхи підвищення ефективності будівництва в умовах формування ринкових відносин : зб. наук. пр. Київ. нац. ун-т буд-ва і архітектури. Київ, 2023. Вип. 51. C. 182–193. DOI: 10.32347/2707-501x.2023.51. 182-193.