Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3090210.22363/1815-5235-2021-17-5-443-454Analysis and design of building structuresРасчет и проектирование строительных конструкцийResearch ArticleThe influence of mounted assembly process on the stress-strain state of the lattice dome frameВлияние навесного монтажа на напряженно-деформированное состояние каркаса сетчатого куполаhttps://orcid.org/0000-0003-3926-8701LebedEvgeny V.ЛебедьЕвгений Васильевич

Candidate of Technical Science, Associate Professor of the Department of Metal and Wooden Structures

кандидат технических наук, доцент кафедры металлических и деревянных конструкций

evglebed@mail.ruMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет30122021175VOL 17, NO5 (2021)ТОМ 17, №5 (2021)44345427042022Copyright ©; 2021, Lebed E.V.Copyright ©; 2021, Лебедь Е.В.2021Lebed E.V.Лебедь Е.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/30902

The aim of the research – analysis of the stress-strain state of spherical lattice dome structure during mounted assembly process. The dome has a metal frame consisting of six repeating sectors with triangular grid cells. The mesh dome has five tiers in height. The study is devoted to establishing the dependence of the stress-strain state of the fully assembled frame of the lattice dome on the method mounted assembly. Methods. A computer model of the frame of the lattice dome made of steel I-beams in its design configuration has been developed. On its basis, assembly models of an incomplete frame for different stages of installation are created. For all models of the lattice dome frame, computer calculations were performed for the effect of the load from the own weight of its bars. As a result of calculations deformations, internal forces and stresses in the frame bars were determined at all stages of assembly, which were compared with those for the design configuration scheme. Results. Diagrams of deformations, moments and stresses in the bars of the dome frame at all stages of mounted installation are obtained. Comparative diagrams of installation and design stresses in the bars of the lattice dome are presented. The assessment of the installation stress state of the frame is given, and their inevitability and influence on the initial stress state of the lattice dome are noted.

Цель – выполнить анализ напряженно-деформированного состояния конструкций сетчатого купола сферической формы при навесном монтаже. Купол имеет металлический каркас, состоящий из шести повторяющихся секторов с треугольными ячейками сетки. По высоте сетчатый купол насчитывает пять ярусов. Исследование посвящено установлению зависимости напряженно-деформированного состояния полностью собранного каркаса сетчатого купола от монтажа навесным способом. Методы. Разработана компьютерная модель каркаса сетчатого купола проектной схемы из стальных двутавров. На ее основе созданы монтажные модели неполного каркаса для разных стадий монтажа. Для всех моделей каркаса сетчатого купола выполнены компьютерные расчеты на действие нагрузки от собственного веса его стержней. В результате расчетов на всех стадиях монтажа определены деформации, внутренние усилия и напряжения в стержнях каркаса, которые сравнивались с проектной схемой. Результаты. Получены графики деформаций, диаграммы и графики моментов и напряжений в стержнях купольного каркаса на всех стадиях навесного монтажа. Приведены сравнительные графики монтажных и проектных напряжений в стержнях сетчатого купола. Дана оценка монтажным напряженным состояниям каркаса, отмечена их неизбежность и влияние на начальное напряженное состояние сетчатого купола.

lattice domemetal framebar elementsmounted assemblycomputer modelstresses in the elementsсетчатый куполметаллический каркасстержневые элементынавесной монтажкомпьютерная модельнапряжения в элементахTur V.I. Dome structures: morphogenesis, analysis, design, increase in effectiveness. Moscow: ASV Publ.; 2004. (In Russ.)Тур В.И. Купольные конструкции: формообразование, расчет, конструирование, повышение эффективно-сти. М.: Изд-во АСВ, 2004. 96 с.Krivoshapko S.N. Metal ribbed-and-circular and lattice shells from the 19th until the first half of the 20th cen-turies. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;(6):4–15. (In Russ.)Кривошапко С.Н. Металлические ребристо-кольцевые и сетчато-стержневые оболочки XIX – первой по-ловины XX-го веков // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 6. C. 4–15.Kuznetsov V.V. (ed.) Metal structures: reference book of the designer. Vol. 2. Steel structures of buildings and constructions. Moscow: ASV Publ.; 1998. (In Russ.)Металлические конструкции: справочник проектировщика: в 3 т. Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений / под общ. ред. В.В. Кузнецова. М.: Изд-во АСВ, 1998. 512 с.Torkatyuk V.I. Installation of structures of large-span buildings. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1985. (In Russ.)Торкатюк В.И. Монтаж конструкций большепролетных зданий. М.: Стройиздат, 1985. 170 с.Gofshteyn G.E., Kim V.G., Nishchev V.N., Sokolova A.D. Installation of metal and reinforced concrete struc-tures. Moscow: Stroyizdat Publ.; 2004. (In Russ.)Гофштейн Г.Е., Ким В.Г., Нищев В.Н., Соколова А.Д. Монтаж металлических и железобетонных кон-струкций. М.: Стройиздат, 2004. 528 с.Lebed E.V., Alukaev A.U. Large-span metal dome roofs and their construction. Structural Mechanics of Engi-neering Constructions and Buildings. 2018;14(1):4–16. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-1-4-16Лебедь Е.В., Алукаев А.Ю. Большепролетные металлические купольные покрытия и их возведение // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14. № 1. C. 4–16. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-1-4-16Lebed E.V. Behavior of the frames of large-span metal domes in the process of their installation. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2018;14(6):481–494. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-6-481-494Лебедь Е.В. Особенности работы каркасов большепролетных металлических куполов в процессе их воз-ведения // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14. № 6. С. 481–494. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-6-481-494Lebed E.V. Changes in the stressed state of the framework of the metal ribbed-ring dome during the assembly process. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(4):278–290. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-4-278-290Лебедь Е.В. Изменение напряженного состояния каркаса металлического ребристо-кольцевого купола в процессе монтажа // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15. № 4. С. 278–290. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-4-278-290Lebed E.V., Vershinin V.P. Stress state of metal dome meridional ribs at different stages of overhang erection process. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020;16(2):111–121. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-2-111-121Лебедь Е.В., Вершинин В.П. Напряженное состояние меридиональных ребер металлического купола на разных этапах навесного монтажа // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 2. С. 111–121. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-2-111-121Lebed E.V. Influence of the height of the ribbed-ring dome on the stress state of its frame during the overhang mounting process. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings, 2020;16(6):452–464. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-6-452-464Лебедь Е.В. Влияние высоты ребристо-кольцевого купола на напряженное состояние его каркаса в про-цессе навесного монтажа // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 6.Karpilovskiy V.S., Kriksunov E.Z., Malyarenko A.A., Perelmuter A.V., Perelmuter M.A. SCAD Office. Comput-er system SCAD. Moscow: ASV Publ.; 2004. (In Russ.)С. 452–464. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-6-452-464Gorodetskiy A.S., Evzerov I.D. Computer models of structures. Kiev: Fakt Publ.; 2005. (In Russ.)Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А., Перельмутер А.В., Перельмутер М.А. SCAD Office. Вычислительный комплекс SCAD. М.: Изд-во АСВ, 2004. 592 с.Eldhose M., Rajesh A.K., Ramadass S. Finite element analysis and parametric study of Schwedler dome using ABAQUS software. International Journal of Engineering Trends and Technology. 2015;28(7):333–338.Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. Киев: Факт, 2005. 344 с.Chandiwala A. Analysis and design of steel dome using software. International Journal of Research in Engi-neering and Technology. 2014;3(3):35–39. https://doi.org/10.15623/ijret.2014.0303006Eldhose M., Rajesh A.K., Ramadass S. Finite element analysis and parametric study of Schwedler dome using ABAQUS software // International Journal of Engineering Trends and Technology. 2015. Vol. 28. Nо. 7. Pp. 333–338.Makkar A., Abbas S., Muhammed Haslin S.M. Finite element analysis of Diamatic, Schwedler andChandiwala A. Analysis and design of steel dome using software // International Journal of Research in Engi-neering and Technology. 2014. Vol. 3. No. 3. Pp. 35–39. https://doi.org/10.15623/ijret.2014.0303006Diamatic – Schwedler hybrid domes. International Journal of Engineering Trends and Technology. 2016;39(1):57–62. https://doi.org/10.14445/22315381/IJETT-V39P210Makkar A., Abbas S., Muhammed Haslin S.M. Finite Element analysis of Diamatic, Schwedler and Diamatic – Schwedler hybrid domes // International Journal of Engineering Trends and Technology. 2016. Vol. 39. No. 1. Pp. 57–62. https://doi.org/10.14445/22315381/IJETT-V39P210Handruleva A., Matuski V., Kazakov K. Combined mechanisms of collapse of discrete single-layer spherical domes. Study of Civil Engineering and Architecture. December 2012;1(1):19–27.Handruleva A., Matuski V., Kazakov K. Combined mechanisms of collapse of discrete single-layer spherical domes // Study of Civil Engineering and Architecture (SCEA). December 2012. Vol. 1. No. 1. Pp. 19–27.