ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

На рисунке показана основная система трехшарнирной рамы, преднапряженной постоянным усилием, опорные шарниры1которой приподняты над фундаментом на высоту Нc. Рама имеет ригель 2, средний шарнир с двумя бесконечно жесткими консолями 3. В средний шарнир включена связь по А.С. № 1686059 или связь по патенту № 2037007. Создавая усилие преднапряжения, связь сохраняет его постоянным при темпера­турных перемещениях, перемещениях от действия на конструкцию времен­ной нагрузки, сейсмических воздействий и др. Часть рамы 4, располо­женная выше опорных шарниров, имеет высоту h.Стойки этой части рамы наклонены к вертикали под углом [альфа].

Единичный распор, возникающий от единичной силы x ₁,равен

где n -длина бесконечно жестких консолей;

n=mh;

m-коэффициент, имеющий постоянную в пределах изменения h-величину.

Сила Х₁находится из канонического уравнения метода сил:

(1)

где d_ip- перемещение в основной системе по направлению силы Х₁от заданной

нагрузки (сосредоточенная сила Р);

d_ii- перемещение в основной системе по направлению силы Х₁, вызванное

действием силы t.-г^ i.

При h= 0 Х₁=0. Приh=Ґсила Х₁тоже равна нулю. Второй случай не является очевидным. Равенство нулю силы Х ₁ при h=Ґстановится ясным после применения правила Лопиталя. Согласно теоремы Ролля функция (1) имеет максимум, при котором h -оптимальна (h _on).

h _onимеет небольшую высоту - меньше той, которая требуется в про­мышленных и гражданских зданиях. Здесь и приходит на помощь конструк­ция, приведенная на рисунке.Таким образом, у рамы, приведенной на рисунке,h -параметр геометрии, подвергающийся оптимизации, а Нc -часть высоты рамы, которая диктуется технологическим процессом в здании.

Усилие преднапряжения вызывает в части стоек, расположенныхниже опорных шарниров,изгибающие моменты, противоположные тем,которые в них вызывает нагрузка. Это один из положительных эффек­тов преднапряжения.

h _on -такая высота, при которой от одной и той же нагрузки и при прочих равных условиях Х ₁ имеет максимальную величину. Макси­мальное же Х ₁ оказывает максимальное положительное воздействие на ригель и часть стоек, расположенных ниже опорных шарниров.

Отсутствие температурных и других вредных напряжений, возмож­ность уменьшения потенциальной энергии основной системы за счет увеличения работы внутренних сил, возможность назначения оптималь­ного параметра геометрии, не зависящего от нагрузки и степени преднапряжения, при одновременной возможности назначения любой высоты -вот преимущества предлагаемой рамы.