СУЧАСНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ГРАФОАНАЛІТИЧНОГО МЕТОДУ РОЗРАХУНКУ СТАЛЕВИХ ФЕРМ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2024/315281Ключові слова:
сталева ферма; ферма покриття; графоаналітичний метод; діаграма Максвелла-Кремони; метод скінчених елементів; комплекс SCADАнотація
Мета. Основною метою публікації є кількісна оцінка точності і вірогідності застосування графоаналітичного методу визначення розподілу зусиль в елементах сталевої кроквяної ферми на основі використання сучасного комплексу AutoCAD. Методика. Для досягнення поставленої мети були розглянуті три проєкти магазину продовольчих і непродовольчих товарів, розташованих в містах Збараж, Новоград-Волинський і Кривий Ріг. Покриття магазинів в усіх трьох випадках виконані на основі плоских сталевих ферм, які і були прийняті в якості об’єкту досліджень. Реалізація графоаналітичного методу побудови діаграми Максвелла-Кремони виконувалось на базі комплексу AutoCAD. Навантаження приймались відповідно до реальних умов експлуатації за чинним стандартом ДБН В.1.2-2:2006. Оцінка точності побудови діаграми Максвелла-Кремони виконувалось на основі співставлення із чисельним методом будівельної механіки – методом скінчених елементів на базі проєктно-обчислювального комплексу SCAD вітчизняної розробки. Результати. Проведене кількісне співставлення величин та характеру розподілу внутрішніх зусиль в елементах сталевих ферм покриття показало, що в середньому розбіжність між графоаналітичним методом і методом скінчених елементів не перевищує 3 %. Також використання графоаналітичного методу дозволяє отримувати повний розподіл зусиль в конструкцій ферми, не потребуючи навичок користування спеціалізованими пакетами прикладних програм чисельного аналізу, таких як SCAD або Lira. Наукова новизна. В ході проведеного аналізу визначено ступінь теоретичного співпадіння результатів графоаналітичного і чисельного підходів до оцінки розподілу внутрішніх зусиль в елементах сталевих ферм покриття. Практична значимість. Отримані результати оцінки вірогідності використання графоаналітичного методу відкривають перспективи його широкого використання в якості альтернативи аналітичним або чисельним методам будівельної механіки для сучасних ускладнених «польових» умов, коли виникає необхідність в наданні швидкої оцінки несучій здатності пошкодженої або зруйнованої будівельної конструкції.
Посилання
Ahmed, S., Abdelhamid, H., Ismail, B., & Ahmed, F. (2021). Differential Quadrature Finite Element and the Differential Quadrature Hierarchical Finite Element Methods for the Dynamics Analysis of on Board Shaft. European Journal Of Computational Mechanics, 4-6, 29, 303-344. DOI: 10.13052/ejcm1779-7179.29461 (in English)
Bannikov, D., Radkevich, А., & Nikiforova, N. (2019). Features of the Design of Steel Frame Structures in India for Seismic Areas. Materials Science Forum, 968, 348-354. DOI:10.4028/www.scientific.net/msf.968.348 (in English)
Bofang, Z. (2018). The finite element method: fundamentals and applications in civil, hydraulic, mechanical and aeronautical engineering. Singapore: John Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd. DOI: 10.1002/9781119107323 (in English)
Chaomei, Ch., Chengjie, Xi., Haichuan, T., & Guo, M. (2015). A Topology Optimization Method based on Nastran Card Quickly Modifying Parameter. Journal of Mechanical Transmission, 39, 7, 182-186. (in English)
Chen, L. P., & Yang, Y. A. (2020). New Mixed Finite Element Method for Biot Consolidation Equations. Advances in Applied Mathematics and Mechanics. 6, 12, 1520-1541. DOI: 10.4208/aamm.OA-2019-0174 (in English)
Chimakurthi, S., Reuss, K. S., Tooley, M., & Scampoli St. (2018). ANSYS Workbench system coupling: a state-of-the-art computational framework for analyzing multiphysics problems. Engineering with Computers, 34, 2, 385-411. DOI: 10.1007/s00366-017-0548-4 (in English)
Fialko, S., & Karpilovskyi, V. (2018). Time history analysis formulation in SCAD FEA software. Journal of Measurements in Engineering, 6, 4, 173-180. DOI: 10.21595/jme.2018.20408 (in English)
Kruhlikova, N. G., & Bannikov, D. O. (2019). Rational design of shot-span industrial building roof for reconstruction conditions. Nauka ta proghres transportu, 2 (80), 144-152. DOI: 10.15802/stp2019/165853 (in English)
Kumar, A., Shitole, P., Ghosh, R., Kumar, R., & Gupta A. (2019). Experimental and numerical comparisons between finite element method, element-free Galerkin method, and extended finite element method predicted stress intensity factor and energy release rate of cortical bone considering anisotropic bone modelling. Proceedings of the institution of mechanical engineers part h-journal of engineering in medicine. 8, 233, 823-838. DOI: 10.1177/0954411919853918 (in English)
Liang, W., Ruilin, L., & Changhao, W. (2015). Modal analysis and improvement of vibration noise of paper folding board based on COSMOSWorks. Packaging Engineering, 36, 1, 125-128. (in English)
Rozumenko, D. V., & Bannikov, D. O. (2020). Dynamic Properties of One-Storey Industrial Building. Наука та прогрес транспорту, 1 (85), 138-148. DOI: 10.15802/stp2020/199378 (in English)
Salahuddin, M. B. M., Atikah, A. F., Rosnah, S., & Zuhair, M. N. M. (2019). Conceptual design and finite element analysis of a high inclusion dough shaping machine using 3D-computer aided design (CAD) (SolidWorks). Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 50, 3 (SI), 267-273. DOI: 10.1002/mawe.201800205 (in English)
Sapietova, A., Novak, P., Saga, M., Sulka, P., & Sapieta M. (2019). Dynamic and stress analysis of a locking mechanism in the ANSYS Workbench software environment. Advances in Science and Technology-Research Journal, 13, 1, 23-28. DOI: 10.12913/22998624/101601 (in English)
Wang, Yi., Liu, ZQ., & Luo, B. (2023). Structural performance of the improved CFRP-Steel tube composite truss: A finite element analysis. Arabian Journal for Science and Engineering, 48 (4), 5637-5654. DOI: 10.1007/s13369-022-07524-8 (in English)
Zhou, CL., Yang, R., & Tang, XY. (2014). Finite element analysis of prestressed concrete-filled square steel tube truss. Civil, Structural and Environmental Engineering, 838-841, 510-513. (in English)
Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., & Fox D. D. (2014). The finite element method for solid and structural mechanic. 7-th edition. Elseveir LTD. (in English)
Bannikov, D. O., Nikoforova, N. A., & Kosiachevska, S. M. (2022). Suchasnij stan klassifikatsii transportnih budivelnih konstruktsij v Ukraini. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka, 21, 35-43. DOI: 10.15802/bttrp2022/258221 (in Ukrainian)
Bannikov, D. O. (2018). Vikoristannja budivelno-orientovanogo PK SCAD dlja analizu roboti mashinobudivnih konstruktsij. Nauka ta progress transport, 1 (73), 98-111. DOI: 10.15802/stp2018/123406 (in Ukrainian)
Bannikov, D. O., Nikoforova N. A., & Leontiieva, I. V. (2023). Spivstavlennja efektivnosti stalevoho ta kombinovanoho karkasiv. Shljahi pidvishennja efektivnosti budivnitstva v umovah formuvannja rinkovih vidnosin, 1, 51, 182-193. DOI: 10.32347/2707-501x.2023.51(1) (in Ukrainian)
Barabash, M. S., Kirjazev, P. M., Lapenko, O. I., & Romashkina, M. A. (2018). Osnovi kompjuternogo modelju-vannja: navch. posibnik. Kyiv: NAU. (in Ukrainian)
Barabash, M. C., Kozlov, S. V., & Medvedko, D. V. (2012). Kompjuterni technologii proektuvannja metalevih konstruktsij: navch. posibnik. Kyiv: NAU. (in Ukrainian)
Bezsalyi, V. M. & Bannikov, D. O. (2019). Efektivnist stalevih tonkostinnih otsinkovanih profiliv dlja arkovih elementiv. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka, 16, 20-29. DOI: 10.15802/bttrp2019/189428 (in Ukrainian)
Gololobov, M. O. Vibir reshitki stalevoji fermi dlja objektiv transportnoji infrastructure. Tezi XXI Mignarodnoj studentskoj naukovo-praktichoj konferensii «Studentska nauka – zaliznichnij infrastructuri». Dnipro: UDUNT, 6-7. (in Ukrainian)
DBN V.1.2-2:2006 (2020). Systema zabezpechennja nadijnosti ta bezpeki budivelnih objektiv. Navantagennja I vplivi. Normi proektuvannja. Zi zminami № 1 ta № 2. Kyiv: Minrehionbud Ukrayiny. (in Ukrainian)
DBN V.1.2-14:2018 (2022). Systema zabezpechennja nadijnosti ta bezpeki budivelnih objektiv. Zagalni printsipi zabezpechennja nadijnosti ta konstruktivnoj bezpeki budibel i sporud. Zi zminoju № 1. Kyiv: Minregionbud Ukrayiny. (in Ukrainian)
DBN V.2.2-23:2010 (2019). Budinki I sporudi. Pidpriemstva torgivli. Zi zminoju № 1. Kyiv: Minregionrozvitku i budivnitstva Ukrayiny. (in Ukrainian)
DBN V.2.6-163:2010 (2011). Stalevi konstructsii. Normi proektuvannja, vigotovlennja i montagu. Kyiv: Minregionbud Ukrayiny. (in Ukrainian)
DBN V.2.6-198:2014 (2014). Stalevi konstructsii. Normi proektuvannja. Zi zminoju № 1. Kyiv: Minregionbud Ukrayiny. (in Ukrainian)
DK 018-2000 (2000). Dergavnij klassifikator budivel ta sporud. Kyiv: Dergstandart Ukrainy. (in Ukrainian)
Govtjak, G. A. (2011). Teoretiko-metodichni pidhodi do viznachennja ponjattja «transportna infrastructura regionu». Efektivna ekonomika, 11. URL: http://www.economy.nayka.com.ua/?op=1&z=792 (date of application 15.05.2024). (in Ukrainian)
Karpilovskij, V. S. (2022). Method skinchennih elementiv I zadachi teorii prugnosti. Kyiv: Sophia. (in Ukrainian)
Kihtenko, D. S. Rozrahunok stalevoji fermi jak konstruktivnogo element objektiv transportnoji infrastrukturi. Tezi XXI Mignarodnoj studentskoj naukovo-praktichoj konferensii «Studentska nauka – zaliznichnij infrastructuri». Dnipro: UDUNT, 5-6. (in Ukrainian)
Klimenko, F. E., Barabash, V. M., & Storogenko, L. I. (2002). Metalevi konstruktsii: pidruchnik. Lviv: Svit. (in Ukrainian)
Materiali proektu «Nove budivnitstvo magazinu prodovolchih ta neprodovolchih tovariv za adrresoju: Ternopilska oblast, Ternopilskij rajon, m. Zbarazh, vulitsja Grushevskogo, 161, 163». Elektronnij albom. (in Ukrainian)
Materiali proektu «Budivnitstvo magazinu prodovolchih ta neprodovolchih tovariv na vulitsi Zitomirskij, 112 v misti Novohrad-Volynskyi Zitomirskoji oblasti». Elektronnij albom. (in Ukrainian)
Materiali proektu «Nove budivnitstvo magazinu prodovolchih ta neprodovolchih tovariv za adrresoju: m. Kryvyi Rih, Mikolajivske shoes – vul. Ivana Dobrovolskogo, 1a». Elektronnij albom. (in Ukrainian)
Metalevi konstruktsii. Zagalnij kurs: pidruchnik. (2010). O. O. Nilov ta in. 2-ge vid. / Pid. zag. red. O. O. Nilova I O. V. Shimanovskogo. Kyiv: Stal. (in Ukrainian)
Naukovo-tekhnichni doslidgennja v galuzi budivnitstva: kollektivnaja monographija. (2022). T.1. / Zag. red. D. O. Bannikov. Akademija tekhnichnih nauk Ukraini. Ivano-Frankivsk: Vidavets Kushnir G. M. DOI: 10.6084/m9.figshare.24137208 (in Ukrainian)
NK 018:2023 (2023). Natsionalnij klassifikator Ukraini. Klassifikator budivel i sporud. Kyiv: Minregion Ukrainy. (in Ukrainian)
Osadcha, O. R. Merega magaziniv «ATB» jak element rozvitku transportnoji infrasrtructuri. Tezi XXI Mignarodnoj studentskoj naukovo-praktichoj konferensii «Studentska nauka – zaliznichnij infrastructuri». Dnipro: UDUNT, 4. (in Ukrainian)
