Стоманените ортотропни пътни плочи (COПП) представляват относително сложно решение на оребрен в двете ортогонални направления, надлъжно и напречно, стоманен лист. В сравнение със стоманобетонните плочи те имат по-висока строителна стойност за единица площ. Въпреки това от средата на миналия век навлизат широко в мостостроенето, поради едно основно тяхно предимство – по-малкото собствено тегло. Обикновено са икономически изгодни при мостове с големи отвори, където редукцията на теглото на пътната плоча, води до съществени икономии на материал за главната носеща система на връхната конструкция. Прилагат се и в други случаи, когато се цели намаляване на собственото тегло, например при подвижни мостове с по-малки отвори, или когато се търси бърз монтаж на едрогабаритни елементи от връхната конструкция. В статията са разгледани някои характерни проблеми на този тип плочи, установени в различни европейски страни, след определен период на експлоатация. На тяхна база са разработени конструктивните изисквания, залегнали в БДС EN 1993-2, които са представени накратко. Направен е сравнителен анализ за характерни елементи на ортотропни плочи на мостове, изпълнени у нас спрямо конструктивните изискавани на Еврокод.
2018 / 51 / 4 / ШЕСТИ НАЦИОНАЛЕН СИМПОЗИУМ ПО СТОМАНЕНИ, ДЪРВЕНИ И КОМБИНИРАНИ КОНСТРУКЦИИ
Националните приложения служат за допълване и определяне на условията за прилагане на Еврокодовете у нас. Те се разработват с участието на БИС/ТК-56 „Проектиране на строителни конструкции” на базата на националния практически опит натрупан при проектирането на сгради и строителни съоръжения и са съобразени с климатичните условия на нашата страна. В последните години бе извършена значителна по обем работа, като бяха изготвени национални приложения към всички части на Еврокодовете. В статията са представени коментари върху някои от националните ни приложения, основно свързани с частите за мостове. Тези коментари имат за цел да подобрят и/или допълнят следващите им издания.
Сеизмичното проектиране е от първостепенно значение за всички видове конструкции, разположени в райони със средна и висока сеизмична опасност (сеизмичен хазарт). Това важи с пълна сила за стоманените резервоари, тъй като те са съоръжения с висок вторичен риск за техническата инфраструктура и/или околната среда. Резервоарите много често съдържат токсични, леснозапалими и избухливи вещества или са неразделна част от специалните обекти, свързани с отбраната, сигурността или възстановяването на страната след катастрофално събитие. Настоящата статия представлява преглед и сравнение между действащите нормативни документи в областта на сеизмичното осигуряване на стоманени резервоари, а именно: EN 1998-4 (БДС EN 1998-4:2006, заедно с националното приложение БДС EN 1998-4:2006/NA:2012) и EN 14015 (БДС EN 14015:2005), API 650 и API 620. Фокусът e върху аспектите, които имат нужда от изследване и регламентиране, както и такива, които изобщо не са засегнати в нормативната база. Специално внимание е отделено на ефектите, които би предизвикало едно сеизмично събитие, върху стационарните покриви на стоманените вертикални цилиндрични резервоари.
Представен е преглед на нелинейното моделиране и оценката на сеизмичното реагиране на едноетажни нископериодни вертикални V-връзки с центрично включени диагонали. Диагоналите са от студеноформувани стоманени тръбни елементи, чиито напречни сечения удовлетворяват изискванията на AISC 341-16, отнасящи се за високодуктилни елементи. При изследваните вертикални връзки диагоналите са с еднакво напречно сечение, но дължината на диагоналите е различна. Връзките са от висок клас на дуктилност съгласно EN 1998-1. Числените модели на диагоналите са калибрирани по отношение на експерименталните резултати, получени от друг изследовател. Числените симулации на сеизмичното реагиране на връзките включват нелинеен статичен анализ и нелинеен динамичен анализ, извършени с програмата OpenSees.
New structures in relation to civil engineering with application of the newest construction materials using roof system of long-span buildings as an example are considered. The structures combine durability and reliability necessary for exploitation. Reliability of steel and concrete composite cable space frame is confirmed by experimental and theoretical researches. The steel and concrete composite cable space frames are the results of synthesis of structural, cable, steel and concrete elements, and consist of spatial composite modules, acquired through their advantages and peculiarities, which determine their efficiency. These structures were designed by the author and have been patented. The purpose of the study is to present the types of the steel and concrete composite cable space frames in particular to cover halls, hangars for aircraft and other vehicles, garages for a large machinery, large-span buildings and structures of airports, etc. The newness of the steel and concrete composite cable space frames lies in both the effective application of the properties of the materials and the constructive concept.
For eccentrically braced frames with long links, dog-bone configurations at the link ends ensure significant lateral stiffness of the frame and a better control of the plastic deformations along the links. Details with reduced cross-sections near the ends of upper storeys diagonals in concentrically braced frames lead to an adequate slenderness for the braces and to a proper tensile capacity of the diagonals. A favourable global plastic hinge mechanism can be sized by design for concentrically braced frames, by providing configurations with reduced cross-sections near the ends of frame girders. Details resembling the “dog-bone” near the base of bottom-storey columns appear to be safer from the point of view of ensuring the general sta- bility of the first-storey columns during strong earthquakes.
The present paper is intended to enhance the inelastic response under severe seismic actions of some eccentrically bracing systems equipped with additional vertical connection elements (vertical truss elements between the ends of all dissipative members that are not connected directly to columns) compared to the seismic behaviour of traditional eccentric bracings. Each considered structural type (with and without additional vertical truss elements) is subjected to three dynamic nonlinear analyses, using Vrancea earthquakes acceleration records. The values of different response parameters recorded during nonlinear analyses are compared.
Tensile membrane structures have been widely used across Europe for more than half a century. While there is a standard concerning tensile membrane structures in the USA, there is not yet a design code for these structures in the European Union. European Design Guide for Tensile Surface Structures and Prospect for European Guidance for the Structural Design of Tensile Membrane Structures have already been published. Work on Eurocode for the Structural Design of Tensile Membrane Structures is underway. Once it comes into force, this standard will be connected to other Eurocodes, especially Eurocode 0 and Eurocode 1. One of the implications will most likely be the introduction of point loads to structural analysis of tensile membrane structures. However, there have been very few researches about the effects of point loads to membrane structures. This paper presents a part of the research done on the effects of point load actions to deflections of tensile membrane structures.
Относно нормативната база за определяне на въздействията от обледяване върху леки метални съоръжения
Докладът разглежда основни проблеми, срещани при определянето на натоварване от атмосферно обледяване върху леки стоманени решетъчни конструкции в съответствие с нормативните методики, използвани в редица страни и международния стандарт ISO 12494. Дискутира се наборът от параметри, необходими за дефиниране на въздействието и различията в тяхното определяне. Анализът е съпроводен с примери и съпоставка.
Направен е преглед и анализ на особеностите при комбиниране на товарите от вятър и обледяване в съответствие с нормативите на редица страни. Разгледана е степента на осигуреност, получена при различните методи за комбиниране и възможността за съпоставка между тях.
Timber is one of the most used materials in the roofs and floors of monumental constructions in Bulgaria. Complex timber structures, such as those belonging to the roofs of large monuments, are often not easy to understand in an expeditious way. Load bearing timber structures are exposed during their life to some degradation factors which lead, in the absence of appropriate maintenance interventions, to the loss of their structural integrity and serviceability. The objective of this paper is to present some experience in this field, regarding the case studies of timber roof structures of the “Assumption of the Virgin” church in Kustendil. Based on detailed visual inspection results, the scope and general methods of works construction ensuring adequate rigidity and load capacity of the structure are determined.
Българският принос в предварително напрегнатите стоманени конструкции не е добре познат дори на специалистите. В увода на доклада са дадени данни за българските публикации за този вид конструкции. Конкретно в този доклад е направен опит за обобщаване на постигнатото в областта на реализациите на висящи конструкции у нас и в чужбина, когато са дело на българи. В доклада не се разглеждат реализациите и проектите в областта на мостовото строителство, включително на пешеходни мостове. Не са разгледани и такива, които се класифицират като изцяло стоманобетонни предварително напрегнати конструкции. Не са разгледани и малките окачени козирки, и сградите с окачени етажи. Обобщението показа, че у нас и в чужбина са построени 6 сгради с големи отвори, няколко козирки на стадиони и висяща черупка тип „шатра”, която е част от водна кула. В доклада е приложен списък на наличните публикации за реализации на висящи констукции, дело на български автори. За обектите, за които липсват публикации, настоящите редове донякъде запълват тази празнота.
Базовите плочи на стоманените колони, както подсказва името им, „работят” на огъване. Тяхната дебелина зависи от стойностите на нормалните напрежения в бетона под тях и/или опънните усилия в анкерните болтове. За да бъде нивелирана колоната до проектно положение, често под нейната базова плоча се поставят монтажни гайки. В резултат от наличието на гайки отдолу, под базовата плоча, анкерните болтове могат да понасят и да предават към фундамента натискови усилия. При определяне на опънните усилия в анкерните болтове, стандарт БДС EN 1993- 1-8 разглежда различни разпределения на силите между базовата плоча и нейната опора. Но в стандарта не е посочен случай на предаване на натиск чрез анкерния болт. Това кара някои строителни инженери – проектанти да не поставят гайки под базовите плочи, а вместо тях при монтажа да използват нивелиращи дървени трупчета. С настоящото изследване авторът се е опитал да отчете влиянието на натиснатите анкери върху напреженията в базовите плочи.
Стоманен силоз за съхранение на хидратна вар с обем V = 110 m3 е построен в циментов завод в България. Той има следните основни елементи – плосък покрив, цилиндрично тяло и конична разтоварваща фуния. Върху покрива е монтиран филтър, а под фунията – вибрационно устройство, което осигурява цялостно изпразване на съоръжението. С цел транспортиране на хидратната вар, под силоза е поставен стоманен шнек с диаметър Ø219. За осигуряване на възможността за безконфликтно поставяне и обслужване на шнека, силозът е монтиран върху връхна конструкция от прътови елементи. Конструкцията може да има различен вид и композиция. Независимо от вида ѝ, тя поражда концентрирани меридианни сили в цилиндричното тяло на силоза. В резултат, тънкостенната черупка може да загуби местна устойчивост. В статията по-долу ще бъдат показани някои характерни особености, които следва да бъдат взети предвид при анализа и проектирането на това интересно съоръжение.
Стоманените силози са интересни, комплексни съоръжения. Когато те са повдигнати над земята, в тях се съчетават листови и прътови елементи. В местата на снаждане на двата типа елементи възникват напрежения с големи стойности, които могат да доведат до местна загуба на устойчивост на тънкостенните черупки. Един от дискусионните въпроси е как да се определи ефективната широчина leff на разпространение на натисковите напрежения от опорите по височина. За съжаление, референтните стандарти БДСEN 1993-1-6:2007 и БДС EN 1993-4-1:2007 не дават отговор на този въпрос. Очевидно влияещите фактори са много и трудно могат да бъдат обхванати в един аналитичен израз и/или таблица. В настоящото изследване авторът е анализирал влиянието на: наличието на междинни пръстени по цилиндричното тяло; положението на изпразващата фуния по височина.
Съществуващите стоманени конструкции (СК), проектирани в България преди въвеждането на системата Еврокод, обикновено се характеризират с ниска локална дуктилност и не изпълняват концепцията „силни-колони-слаби-греди“. Тези ограничения водят до необходимостта за изграждане на допълнителни системи за намаляване на сеизмичния риск. Статията предлага нов подход за сеизмична защита на съществуващи СК, чрез виренделови колони с фрикционни демпфери. Анализирани са различни СК, като получените резултатите са представени и обобщени.
Елементи с U-образно напречно сечение са широко използвани за греди с различно приложение в сгради със стоманена носеща конструкция. Обикновено гредите с U- образно напречно сечение са натоварени в равнината на стеблото, нецентрично спрямо центъра на огъване. БДС EN 1993-1-1 дава няколко оразмерителни процедури за проверка на обща устойчивост на греди, които не обхващат елементи, натоварени нецентрично. В настоящото изследване са разгледани четири различни варианта за оразмеряване на обща устойчивост на греди с U-образно напречно сечение. За оценка на различните методики е проведено параметрично изследване чрез числови модели. Получени са резултати за теоретичната гранична носимоспособност на примерни греди, които са сравнени с резултатите, получени от числови модели. Използван е нелинеен анализ с отчитане на геометричната нелинейност за елементи с начални несъвършенства (GNIA), определени съгласно изискванията на Еврокод. Направеното параметрично изследване включва промяна на отвора и натоварването на гредите. Въз основа на получените резултати е препоръчана методика за проверка на обща устойчивост на стоманени греди с U-образно напречно сечение.
Настоящият доклад разглежда характерен аспект при цикличното нелинейно поведение на стоманени рамки с кръстосани диагонали, пресичащи се в междинна греда. Проведени са експериментални изследвания на три броя едноетажни едноотворни образци на стоманени рамки с диагонали с отворени напречни сечения, подложени на хоризонтално въздействие в симетрични знакопроменливи цикли с постоянна амплитуда. Проведените тестове доказват обособен механизъм на развитие на повреди в диагоналните елементи, който може да се опише с последователност от характерни стадии. Предложено е дефиниране на характерните стадии на развитие на повредите и е изведен критерий за оценка на степента на тяхното натрупване. Експерименталните изследвания сочат, че след достигане на определено ниво на натрупани повреди в диагоналите, настъпва прогресивен спад в капацитета за дисипация на енергия на конструкцията. На база на проведените тестове е изведен аналитичен израз за оценка на издръжливостта на диагоналите на нискоциклична умора и е демонстрирано неговото приложение при динамичен нелинеен анализ.
Рамковите системи са в основата на конструктивната композиция на масовите едноетажни сгради със стоманена конструкция. Независимо от това, налице са неизяснени практически въпроси, свързани с тяхната устойчивост. В този контекст няма „официален“ кодифициран метод за доказване на устойчивостта на ригела извън равнината на рамката в участъците с отрицателен огъващ момент. В доклада се представя общият метод за изкълчване и измятане (§6.3.4 на БДС EN 1993-1-1 [1]), както и особеностите, свързани с неговото приложение към разглеждания проблем – сложното моделиране, правилното идентифициране на релевантната форма на загуба на устойчивост, избор на адекватен критерий за носимоспособност. Разглежда се и приложението на пълен нелинеен анализ с отчитане на началните несъвършенства GMNIA. Представени са и някои известни приблизителни методи за проверка на устой- чивостта на ригели (вути) извън равнината на рамката.
Направеният обзор и анализ показват, че са налице неизяснени въпроси на устойчивостта на стоманените рамкови системи, например тази на ригела извън равнината на рамката. Възможните методи за решаване на този проблем се оказват общият метод за изкълчване и измятане (§6.3.4 на БДС EN 1993-1-1), прилагане на пълен нелинеен цялостен анализ с отчитане на началните несъвършенства (GMNIA), а също така и приближени опростени методи от практиката, базирани на формулировките от §6.3.1, §6.3.2 и §6.3.3 на БДС EN 1993-1-1. В статията се представя разработен алгоритъм и съответна компютърна програма, която автоматично генерира необходимите крайно-елементни модели и управлява два стандартни софтуерни продукта до получаване на резултати по трите методологии с цел обширно параметрично изследване.
Изследвано е поведението на алуминиева портална рамка, усилена със стоманени вложки в зоните на възлите. Проучено е влиянието на конфигурацията на рамковия възел върху коравината на рамката, нейната носимоспособност и разпределението на разрезните усилия при използване на различни подходи за отчитане на взаимодействието между алуминиевите елементи и стоманените вложки в числения модел. Въз основа на проведените нелинейни анализи са направени изводи относно работата на представените вариантни решения.
A comprehensive experimental investigation in accordance with EC4-1-1 Annex B.2 is performed by the Department of Metal Structures at the Civil Engineering Faculty – Skopje. Twenty-nine specimens are investigated, with variation of constructive parameters, with push test. Types of steel sheeting and position, longitudinal and transversal, are variated for headed stud connector d 19 mm, hsc 100 mm. Also, a number of shear connectors in cross- section (1 or 2), and welding procedure, with holes and through deck welding, are variated. Concrete with grade C25/30, as a commonly used grade, and reinforcement with minimum percentage, are adopted. Results of load capacity are compared with proposed load capacity according to EC4-1-1 (6.6.3 and 6.6.4), where significant differences in some cases are obtained. This paper presents the preparation and performance of the experimental investigation. Also, the obtained load and slip capacities are presented. The shape of fracture and ductility are subjects of investigation in order to establish analytical model for the shear connection.
Тhe development of steel bridges after the WWII is characterized by new constructive forms like: steel roadway closed sections, new static systems considering the roadway as a plate rather than a beam grid, new computational methods covering rod statics and statics of continuum, and determining the internal forces of the roadway as internal forces of an orthotropic plate. Moreover, the main girders, the roadway and the horizontal links connect statically and constructively in a whole monolithic structure. Thus, the construction follows better the real distribution of internal forces in steel structure. Loading possibility of high- quality steel material is well used, by which the economic effect of the construction increases significantly compared to the riveted old bridges. The application of this theory in Bulgaria in the period 1976 – 1992 allowed the Bulgarian bridge construction to build several unique by their size steel road bridges of steel orthotropic decks.