Study of behavior of flexible rods as a part of the steel and concrete composite cable space frame

Abstract

EN: Purpose. Steel and concrete composite cable space frame is double-layer roof system, consisting of spatial modules, connected to each other via bolted joints. The shaping of the structure is made through the flexible elements of the bottom chord, which are manufactured as cables. Taking into account the fact that the steel and concrete composite cable space frame is a completely new type of structure with the original design, then the investigation of the stress-strain state of individual elements of the structure is a pressing issue. Therefore, the purpose of the work is to determine the specifics of the behavior and study the stressstrain state of flexible rod elements of the bottom chord that are a part of the new steel and concrete composite cable space frame assembled from the spatial modules via bolted joints. Methodology. To design and produce an experimental full-size sample of the steel and concrete composite cable space frame. Experimentally determine the specifics of the behavior and the nature of deformation of the flexible elements of the bottom chord of the new steel and concrete composite cable space frame under a uniformly distributed load. Measurement of deformations was carried out by using strain gauges. The location of the strain gauges was carried out in the most characteristic sections of the investigated elements of the structure. According to the results of the experiment, the conclusion is drawn about the effectiveness of the constructive solution of the designed structure and the accepted method of ensuring the joint operation of the components of the structure. The obtained experimental data are compared with the results of theoretical investigations. . Findings. The efficiency of the constructive solution and the adopted method for ensuring the joint operation of the components of the structure was confirmed. The peculiarities of the operation of flexible elements of the bottom chord as part of the space structure are established. The dependence of deformation of the investigated elements on the level of loading was established. Originality. It is defined the stress-strain state of the flexible elements of the bottom chord of the new steel and concrete composite cable space frame. Practical value. Studying of the specifics of the operation and the stress-strain state of individual bearing elements of the structure enabled to confirm the effectiveness of the proposed constructive solution and the method of ensuring the joint operation of the modular elements. That, in turn gives impetus to the further solving the general issue and overcoming the obstacle to the introduction of new structure into the construction practice.

UK: Ціль. Просторова структурно-вантова сталезалізобетонна конструкція є двопоясною системою покриття, що складається з просторових модулів, які поєднуються між собою за допомогою розроблених болтових з’єднань. Формоутворення конструкції здійснюється за рахунок використання гнучких елементів нижнього пояса, які виготовляються як ванти. Беручи до уваги, що структурно-вантова сталезалізобетонна конструкція є абсолютно новою з оригінальним рішенням системою покриття, то дослідження напружено-деформованого стану її окремих елементів є актуальною проблемою. Отже, ціль роботи полягає у визначені особливостей роботи та дослідженні напружено-деформованого стану гнучких стрижневих елементів нижнього пояса, які є складовою частиною нової структурно-вантової сталезалізобетонної конструкції покриття, зібраної з просторових модулів за допомогою болтових з’єднань. Методика. Розробити та виготовити експериментальний повнорозмірний зразок структурно-вантової сталезалізобетонної конструкції покриття. Експериментальним шляхом визначити особливості роботи та характер деформування гнучких елементів нижнього пояса нової просторової структурно-вантової сталезалізобетонної конструкції покриття при дії рівномірно розподіленого навантаження. Вимірювання деформацій здійснювалося за допомогою тензорезисторів. Розміщення датчиків здійснювалося у найбільш характерних перерізах досліджуваних елементів конструкції. За результатами експерименту зроблено висновок про ефективність конструктивної схеми розробленої конструкції та прийнятого способу забезпечення сумісної роботи складових елементів. Виконано порівняння отриманих експериментальних даних з результатами теоретичних досліджень. Результати. Підтверджено ефективність конструктивного рішення та прийнятого способу забезпечення сумісної роботи складових елементів. Встановлено особливості роботи гнучких елементів нижнього пояса в складі просторової конструкції. Встановлено залежність деформування досліджуваних елементів від рівня завантаження. Наукова новизна. Визначено напружено-деформований стан гнучких елементів нижнього пояса нової конструкції – сталезалізобетонного структурно-вантового покриття. Практична значимість. Вивчення особливостей роботи та напружено-деформованого стану окремих несучих елементів досліджуваних конструкцій дало змогу підтвердити ефективність запропонованого конструктивного рішення та способу забезпечення сумісної роботи модульних елементів, що у свою чергу дає поштовх до подальшого вирішення загальної проблеми та подолання перешкоди на шляху впровадження нових конструкцій у практику будівництва.

RU: Цель. Пространственная структурно-вантовая сталежелезобетонная конструкция является двухпоясной системой покрытия, состоящего из пространственных модулей, которые соединяются друг с другом с помощью разработанных болтовых соединений. Формообразования конструкции осуществляется за счет использования гибких элементов нижнего пояса, которые изготавливаются как ванты. Принимая во внимание то, что структурно-вантовая сталежелезобетонная конструкция это абсолютно новый тип конструкции с оригинальным решением, то исследования напряженнодеформированного состояния ее отдельных элементов является актуальной проблемой. Итак, цель работы заключается в определении особенностей работы и исследовании напряженно-деформированного состояния гибких стержневых элементов нижнего пояса, которые являются составной частью новой структурно-вантовой сталежелезобетонной конструкции покрытия, собранной из пространственных модулей с помощью болтовых соединений. Методика. Разработать и изготовить экспериментальный полноразмерный образец структурно-вантовой сталежелезобетонной конструкции покрытия. Экспериментальным путем определить особенности работы и характер деформирования гибких элементов нижнего пояса новой пространственной структурно-вантовой сталежелезобетонной конструкции покрытия при действии равномерно распределенной нагрузки. Измерение деформаций осуществлялось с помощью тензорезисторов. Размещение датчиков осуществлялось в наиболее характерных сечениях исследуемых элементов конструкции. По результатам эксперимента сделан вывод об эффективности конструктивной схемы разработанной конструкции и принятого способа обеспечения совместной работы составляющих элементов. Выполнено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами теоретических исследований. Результаты. Подтверждена эффективность конструктивного решения и принятого способа обеспечения совместной работы составляющих элементов. Установлены особенности работы гибких элементов нижнего пояса в составе пространственной конструкции. Установлена зависимость деформирования исследуемых элементов от уровня загрузки. Научная новизна. Определено напряженно-деформированное состояние гибких элементов нижнего пояса новой конструкции – сталежелезобетонного структурно-вантового покрытия. Практическая значимость. Изучение особенностей работы и напряженно-деформированного состояния отдельных несущих элементов исследуемых конструкций позволило подтвердить эффективность предложенного конструктивного решения и способа обеспечения совместной работы модульных элементов, что в свою очередь дает толчок к дальнейшему решению общей проблемы и преодоления препятствия на пути внедрения новых конструкций в практику строительства.