Дослідження напружено-деформованого стану гібридних дерево-залізобетонних багатоповерхових будівель

Анотація

Постановка проблеми. Гібридні конструкції, завдяки раціональному поєднанню властивостей, дозволяють збільшити несну здатність та просторову жорсткість будівля, що дає можливість багатоповерхового будівництва з використанням деревини як основного конструкційного матеріалу. Застосування деревини в багатоповерховому будівництві є перспективним напрямком з точки зору зменшення впливу будівельної галузі на навколишнє середовище. На сьогоднішній день відсутні рекомендації щодо вибору конструктивної системи багатоповерхових будівель гібридної системи, питання спільної роботи та напружено-деформованого стану несучих конструкцій з деревини та залізобетону в просторовій системі багатоповерхової будівлі досліджені недостатньо. Мета статті полягає у дослідженні напружено-деформованого стану гібридних дерево-залізобетонних багатоповерхових будинків. Для аналізу було прийнято квадратний у плані будинок-прототип. Під час моделювання варіювалася кількість поверхів (5, 10 та 15), тип сполучення між несучими конструкціями (колонами та балками) та спосіб забезпечення просторової жорсткості (кількість та розташування діафрагм та ядра жорсткості). Для кожного варіанту з використанням програмного комплексу ЛІРА − САПР була складена просторова скінченноелементна модель та проведено статичний розрахунок відповідно до вимог чинних стандартів проектування. Результати та висновки. Проведена оцінка впливу конструктивної системи, поверховості та способу забезпечення просторової жорсткості на напружено-деформований стан багатоповерхових гібридних будівель.Отримані дані щодо горизонтальних переміщень свідчать про те, що просторова жорсткість забезпечується: для 5 та 10-поверхових будівель для всіх варіантів, крім шарнірних з'єднань елементів каркаса без додаткових заходів щодо забезпечення просторової жорсткості; для 15-поверхової будівлі для жорстких з'єднань елементів та для шарнірних з'єднань з ядром жорсткості або чотирма діафрагмами. За результатами аналізу коефіцієнта використання несучої здатності колон було встановлено, що прийняті розміри поперечного перерізу забезпечують несну здатність відповідно до вимог чинних нормативних документів. Виняток становить
5-поверхова будівля з шарнірними з'єднаннями, а також 10-поверхова будівля з жорсткими стиками між елементами (коефіцієнти використання 1,96 та 1,11, відповідно). Запропоновані рекомендації щодо вибору конструктивної схеми, способу забезпечення просторової жорсткості будівлі, а також призначення розмірів поперечного перерізу на початковому етапі проектування гібридної дерево-залізобетонної багатоповерхової будівлі.