Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Metal and Wooden Structures
кандидат технических наук, доцент, кафедра металлических и деревянных конструкций
Goal. The goal of this paper is to characterize the process of forming the frames of large-span metal domes during assembly process. The load-bearing structural schemes during the assembly of frames differ from those, adopted for their analysis and design. Due to this fact, initial internal forces appear in the structural elements of frameworks that are called assembly forces. Geometric schemes of dome frameworks and the principles of their formation are described for ribbed domes, ribbed domes with annular rings and lattice domes. It is shown how lattice dome frameworks are formed and why they are considered as spatial bar systems. Specific features of the structural solutions for single-layer and double-layer frameworks are described. It is noted that the technological scheme for the assembly of structures of large-span metal domes depends on the structural systems of frameworks and on the methods of their erection. A brief description is given of differrent methods for erecting frameworks of large-span metal domes and of the number of temporary supports and mechanisms used in this process. Review. Different methods of erection are illustrated with the examples of several well-known dome structures built in the world. The evaluation of the influence of each process on the behavior of structures during the installation is given. The nature of the work of individual structures and a frame is described for the process of erecting large-span metal domes. The emphasis was made on the significant differences in the nature of work of structural systems of dome frame-works with different ways of their installation. Research. Computer models of the lattice metal domes are made of steel I-bars with rigid connections at the joints. Additional models were created for incomplete frameworks to study alternative ways of erection. For each assembly model of the dome framework, computer analysis was performed for the action of its self-weight. Stresses in the structural members, obtained as a result of the analysis, were compared with the stresses in the corresponding elements of the design model of the framework under the self-weight. Conclusions. The conclusion is made that the stresses in the elements of frameworks of the large-span metal domes are unavoidable when they are erected. The necessity of compulsory analysis of frameworks for erection conditions in the design of large-span metal domes was noted.
Цели. Дать характеристику процессу формирования каркасов большепролетных металлических куполов при их возведении. Выполнить анализ работы конструкций при монтаже купольных каркасов по расчетным схемам, отличающимся от проектной, из-за чего в их конструктивных элементах возникают монтажные усилия. Привести геометрические схемы купольных каркасов (ребристых, ребристо-кольцевых и сетчатых) и принципы их образования. Показать, как образуются сетчатые купольные каркасы, и объяснить, почему они являются пространственными стержневыми системами. Описать особенности конструктивных решений однопоясных и двухпоясных купольных каркасов. Отметить, что технологическая схема монтажа конструкций большепролетных металлических куполов зависит от конструктивного решения и способа возведения их каркасов. Вкратце охарактеризовать различные способы возведения каркасов большепролетных металлических куполов и количество применяемых при этом временных опор и механизмов. Обзор. Принципиально различные способы возведения, как реально примененные, иллюстративно показаны на примерах нескольких конкретных известных купольных сооружений мира. Дана оценка влияния каждого способа на работу конструкций в процессе монтажа. Описан характер работы отдельных конструкций и каркаса в процессе возведения большепролетных металлических куполов. Сделан акцент на существенные различия в характере работы конструктивных систем купольных каркасов при разных способах их монтажа. Исследование. Разработаны компьютерные модели однопоясных металлических куполов из стальных двутавров с жесткими сопряжениями в узлах. Созданы дополнительные модели неполного каркаса для исследования различных способов монтажа куполов. Для каждой монтажной модели купольного каркаса выполнены компьютерные расчеты на действие собственного веса. В результате расчетов определены напряжения в конструктивных элементах каркасов, которые сравнивались с напряжениями соответствующих элементов на действие собственного веса в каркасе проектной схемы. Результаты. Сделан вывод о неизбежности появления напряжений в элементах каркасов большепролетных металлических куполов при их возведении. Отмечена необходимость обязательных расчетов каркасов на монтажные состояния при проектировании большепролетных металлических куполов.