[Mina314]

Добрый день! Буду очень благодарен за помощь!
Имеется круглое в плане здание диаметром 40м, каркас из 12 колонн, на которые опирается кровля, которая представляет из себя систему из расходящихся 12 ферм. Возникает вопрос - какое крепление организовать в узлах сопряжения ферм и колонн? По каким принципам запрещать или разрешать перемещения в горизонтальной плоскости для расчетной схемы? И как их же организовать на практике? По сути эти 12 ферм соединены в жесткий диск круглой формы при помощи горизонтальных связей. Сети вариант разрешить деформации для всех ферм в радиальном направлении ( в плоскости ферм) и запретить из плоскости ферм (по касательным), или ограничить все перемещения для всех узлов крепления. При этом колонны будут иметь по вверху обвязку из ферм, что бы ограничить их горизонтальные перемещения от температурных деформаций, ну и от давления снежной шапки. Это жизнеспособно? Искал что то похожее, не смог найти!
Заранее спасибо!

[Mina314]

Сообщение от Arikaikai пояс должен быть жестким в первую очередь в горизонтальной плоскости.

в таком случае можно сделать пространственную 3-угольную обвязку из ферм как на картинках!

[Бахил]

Сообщение от Mina314 какое крепление организовать в узлах сопряжения ферм и колонн?

Как угодно. Лучше шарнирное

Сообщение от Mina314 По каким принципам запрещать или разрешать перемещения в горизонтальной плоскости для расчетной схемы?

Считать весь каркас в одной схеме. По колоннам жёсткое кольцо.

Сообщение от Mina314 Это жизнеспособно?

Вполне. Но купол лучше.

[Ильнур]

Пояс, раз полигональный, не обязан быть жестким. Вот круглый - да, например ж.б. пояс. Ибо пытается выпрямитсья.
Например, представьте гибкой трос. Он удержит головы колонн от разбега? Удержит.
Я лично, если б был автором, рассмотрел бы просто распорки-трубы, например даже круглые. Но у Вас скорее так не пройдет, из-за шага колонн - нужно же фахверк куда-то вешать - вот и наверно появятся горизонтальные фермы-распорки или составные балки-распорки.
Еще по куполу нужны будут минимум 3 меридианальные связи ("горизонтальные" между фермами), для создания устойчивой системы для верхних поясов (посредством например прогонов).
Надо начать с колонн - круглые трубы, особенно б/у, позволят сэкономить тонны. Но с защемлением колонн в фундаментах не следует злоупотреблять, нужно анализировать варианты, в-общем работать, работать и работать. Мало ли что там Бахил сказанул не подумавши.

[Mina314]

Сообщение от Ильнур Я лично, если б был автором, рассмотрел бы просто распорки-трубы, например даже круглые. Но у Вас скорее так не пройдет, из-за шага колонн - нужно же фахверк куда-то вешать - вот и наверно появятся горизонтальные фермы-распорки или составные балки-распорки.

Немного непонятно что за трубки распорки?
Снаружи здание будет стеклиться все целиком

Сообщение от Ильнур Еще по куполу нужны будут минимум 3 меридианальные связи ("горизонтальные" между фермами), для создания устойчивой системы верхних поясов (посредством например прогонов).

Это будет.
Спасибо за помощь!

[Ильнур]

Сообщение от Mina314 Немного непонятно что за трубки распорки?..

Вот вместо тех СТРАШНЫХ ферм. Все гениальное - просто.
Стекло, говорите? Требования к подсистеме жесткие небось...Или наоборот?

Сообщение от Ильнур Например, представьте гибкой трос. Он удержит головы колонн от разбега? Удержит.

При легчайшей ассиметрии - уже нет. Поэтому всё-таки пояс надо жесткий в горизонтальной плоскости.

Сообщение от Mina314 Снаружи здание будет стеклиться все целиком

под стекло тоже очень часто горизонтальные фермы применяются. Те, что жесткие, опять же, в горизонтальной плоскости. Ибо вес стекла по алюминиевым стоечкам вниз уходит, а на горизонтальную нагрузку эти стоечки не рассчитаны - им нужны промежуточные по высоте опоры. Метра через 3-4, а то и чаще...

[Ильнур]

Сообщение от Arikaikai При легчайшей ассиметрии - уже нет. Поэтому всё-таки пояс надо жесткий в горизонтальной плоскости..

Это что за вражеские заявы? Что значит "легчайшей"? Ассиметрии чего? Нагрузок? Геометрии? И в том и в другом случае натянутый трос будет УСТРЕМЛЯТЬ овал в круг. Это преподают в школе в 9-м классе.
Никаких "легчайшей" и других страшилок. Пояс не обязательно жесткий в горизонтали. Пояс только для фахверка жесткий.
Так-то да, все можно отлить монолитом из вольфрама. Ты пгав, так ЧУЧШЕ намного. Хрен шевельнется, да?

Сообщение от Ильнур натянутый трос будет УСТРЕМЛЯТЬ овал в круг

натянутый, для начала, будет колонны внутрь тянуть, а это уже меняет условия задачи. Во-вторых, тянуть овал в круг он тоже будет за счет других опор. Надавил в одной точке - напряглись все колонны. Мы разве этого хотим добиться?

[Ильнур]

Сообщение от Arikaikai натянутый, для начала, будет колонны внутрь тянуть, а это уже меняет условия задачи. Во-вторых, тянуть овал в круг он тоже будет за счет других опор. Надавил в одной точке - напряглись все колонны. Мы разве этого хотим добиться?

Зачем в преднатяг вдаряться? Канат - это образно. И нам не ставилась какая-то конкретная задача математического характера - тут нужно ЗАПРОЕКТИРОВАТЬ мудро. А не вумничать. Поэтому 12 ГСП-распорок (или круглых) обеспечат необходимую нерасходимость. Плюс продуманная система связей. Совмещенных с прогонами. Кстати - каждое кольцо из прогонов - тоже кольцо. Много колец.
По колоннам кстати нужны три вертикальных связей как минимум.
Канэшна, можно и дуркануть - забубонить жесткое ВО ВСЕХ отношениях кольцо, наслаждаться сверхжесткостью, придуманной лично тобой, как автором конструкции, и т.д. А реализация обойдется в копеечку.
Вот скажи, ты на деле думаешь, что жесточайшее кольцо - непременное неизбежное единственное абсолютно эффективное решение? Или ты просто из упорства? Ведь можно НАМНОГО проще придумать.

я просто не вижу ничего ТАКОГО сложного в жестком кольце))

[Ильнур]

Сообщение от Arikaikai я просто не вижу ничего ТАКОГО сложного в жестком кольце))

Показываю: пространственность предмета - уже непросто, нужно на отправочные марки делить, точность обеспечить, кондуктора сложные и прочие кренделя. Плюс неортогональность, все должно сходиться или под углом (при полигоне), или криволинейность нужна, при этом пояса с разным радиусом гиба. На монтаже штоб попоще было, опять же точности нужны. Вот ТАКИЕ сложности.
Щас начнется, типа "в то время как космические корабли". Типа BIM-проектирование, управление роботами цеха МК прямо с компа конструктора, да на марс скоро высадимся...
Возможно. Но не тут и не здесь. Здесь вам не тут. Т.е. изготовление и монтаж будут вести простые суровые подрядчики. Без роботов.
И самое главное - экономия КАЖУЩАЯСЯ. Природа любит баланс...

[Mina314]

Сообщение от Ильнур Но с защемлением колонн в фундаментах не следует злоупотреблять

Разве не лучше жестко заделать колонны в фундамент? к чему приведет злоупотребление??

Сообщение от Ильнур Требования к подсистеме жесткие небось...Или наоборот?

Терпимые)

Сообщение от Ильнур По колоннам кстати нужны три вертикальных связей как минимум.

А если у меня будет полностью рамная конструкция, т.е. все 12 стоек жестко заделаны снизу и вверху объеденные жестким кольцом?

[Ильнур]

Сообщение от Mina314 Разве не лучше жестко заделать колонны в фундамент? к чему приведет злоупотребление??

К умощнению фундаментов конечно! Момент заставить быть подошве широкой (свай- мощными) и т.д. С учетом условия, что давления на краях не должны отличаться более чем на 0,25, и т.д. и т.п.(см. СНИп Основания и фундаменты"), особенно в нелинейных расчетах с моментами в двух плоскостях и т.д, будем иметь громоздкие фундаменты. Природа любит баланс: тут убавилось - там прибавилось. Жесткость даром не дается.

Сообщение от Mina314 А если у меня будет полностью рамная конструкция, т.е. все 12 стоек жестко заделаны снизу и вверху объеденные жестким кольцом?

Тогда Вам вручат орден и телевизор за супержесткость. Если по башке не настучат за сложности и удоражание. Понимаете, теоретически зарамить/ужесточить/сварить и т.д. можно все подряд. Но не безплатно опять же. Устройство жестких узлов на монтаже ТРЕБУЕТ очень тщательного подхода, как в изготовлении, так и на монтаже. Например, фланцевые соединения на ВП-болтах - там нужна ВЫСОКАЯ точность, фрезеровка торцов с точностью 0,007 от плоскостности, причем у Вас под углом 30градусов, а не просто перпендикулярно. И т.д. и т.п. Это молодым вьюнцам море по колено, им полный пакет подавай. А Вы должны проявить ответственность, подумать о реализации. Хотя бюджета я не знаю, может и проканает.
Грунты смотрите, какие там намечаются фундаменты...может совсем никакие, тогда о защемлении и не надо думать.
В-общем, творите, ищите, в крайности не бросаясь.

[ronn]

Сообщение от Ильнур К умощнению фундаментов конечно!

А зачем отдельно стоящие фундаменты? Сделать общую плиту, так чтобы, арматура играла роль затяжки для противоположных колонн.

[Ильнур]

Сообщение от ronn А зачем отдельно стоящие фундаменты? Сделать общую плиту, так чтобы, арматура играла роль затяжки для противоположных колонн.

Как зачем отдельные? Для экономии - при РЕДКО расставленных ТОЧЕЧНЫХ опорах - это рациональное решение, при нормальных грунтах. А расставлены колонны на диаметре 40 метров с шагом 10 метров. От точки до точки - как раком до Китая. Какая плита?
Общая плита при диаметре 42 м - это излишний расход бетона - средняя зона НЕ БУДЕТ ни на что влиять. Только для пола - жирно. Да и нет там на уровне земли такого распора, чтобы плитой озадачиться. И было бы - можно было бы затяжки в полу замутить.
Плита - 150 кубов. Отдельные - 50 кубов. Примерно таково соотношение.
Плита не напрашивается вообще. О кольцевом еще можно подумать...и то не то.

[Mina314]

Всем спасибо за советы! оцените, пожалуйста расчетную схему (по картинкам). Вобщем 12 ферм, в сопряжении с колоннами установил связь, которая разрешает только повороты (шарнир), колонны поверху обвязаны распорками (голубые), и в уровне верхнего пояса покрытия горизонтальные связи (зеленого цвета) для восприятия ветровой нагрузки, в которую будут упираться стойки остекления.

и хотел поинтересоваться по поводу горизонтальных деформаций от действия температурной нагрузки. Если нагреть конструкцию на 70 градусов (монтаж в (-30), и летом (+40)), то получаются достаточно большие горизонтальные перемещения - 16мм! если высота колон - 4000 м, то это составит 1/250 высоты! как вы думаете, каким образом можно ограничить перемещения!

[vedinzhener]

вертикальные связи по колоннам надо бы добавить

[Бахил]

Сообщение от Mina314 как вы думаете, каким образом можно ограничить перемещения!

Замыкать при температуре +5

[Dalmex]

Для добавления жесткости, как вариант можно перейти на металлические решетчатые колонны, либо монолитные колонны в виде контрфорсов переменного сечения , а также связи.

[Ильнур]

Сообщение от Mina314 ... оцените

3 с минусом. Нерационально ни разу. Нагромождение малополезных ферменных связей. Разве что для креативности архитектуры..Почитайте книжки по МК.

Сообщение от Mina314 ...по поводу горизонтальных деформаций от действия температурной нагрузки... каким образом можно ограничить перемещения!

Никаким образом. Физика не позволяет - 40 м стали удлиняются от межмолекулярных сил. КТР не ограничишь: каждый градус даст удлинение 1,2%. Как самый умный собрать при средней температуре диапазона не получится -смешно, ага, щас, будут монтажники ждать.
Чтобы компенсировать температурное удлинение в ноль, надо сжимать давлением (на сечение) 2,4 ГПА. Какая сталь выдержит?
16 мм - это нормальное "шевеление" для 40 метров железа.