621.177
621.314

зварна ферма
напружено-деформований стан
несуча здатність
втрата тримкості ферм
welded truss
stress-strain state
bearing truss
strength failure capacity

Досліджено поведінку типової стальної зварної кроквяної ферми 36 х 9 м при дії на її верхній пояс рівномірно розподіленого статичного навантаження. Виконано комп’ютерний моделюючий експеримент із використанням програмного пакета ANSYS Workbench 14.5. При формуванні вхідної інформаційної бази для математичної моделі враховано конструктивні, технологічні та експлуатаційні особливості конкретної досліджуваної ферми. Параметри скінчено-елементної моделі отримано з попередніх експериментальних досліджень авторів, які передбачали верифікацію результатів комп’ютерного моделюючого експерименту на підставі паралельно виконаних напівнатурних силових експериментів. Такий методичний підхід забезпечив високий рівень вірогідності отриманих результатів моделювання. На підставі рекомендацій нормативних документів отримано значення граничного розподіленого статичного навантаження на верхній пояс ферми q=70 кН/м, яке враховує власну ваги ферми і дахового накриття, дію вітрового, дощового та снігового впливу. Виявлено, що при цьому верхній пояс ферми працює за умов пружної деформації з можливістю довантаження на 42,8%. Однак у нижньому поясі ферми на ділянках вузлів формуються напруження, які на 12,9% перевищують межу пружності конструкційної сталі ВСт3, з якої виготовлена досліджувана ферма. Для безпечної експлуатації кроквяної ферми рекомендовано знизити рівень розподіленого навантаження до q=62 кН/м. Досягти цього можна зменшенням кроку між фермами або шляхом локального зміцнення конструкції. Описані дослідження доцільно виконувати при проектуванні нових зварних ферм, їх реконструкції або для перевірочних розрахунків зварних кроквяних ферм, які експлуатуються
The paper deals with the typical 36x9m size welded steel roof truss behavior under the influence of evenly distributed static load of different intensity on its top chord. Computer simulation is performed taking advantage of ANSYS Workbench 14.5 software that is algorithmically based on finite element method. Structural, technological and operational features of the investigated truss are considered during the formation of input information base for mathematical model. Finite-element model parameters were received from the earlier experimental researches of the authors who predicted the computer simulation experiment results verification as the result of simultaneously performed semi natural load-bearing experiments. Such methodical approach provided high validity of the modeling results to be obtained. The value of the distributed static yield load on the truss top chord q = 70 kN/m was obtained taking into account the weight of truss and roof covering themselves, the wind, rain and snow effect, and basing on the standard regulations recommendations. According to the simulation results the stress-strain state parameters of the construction were obtained. The welded roof truss behavior under the extreme operating loading was evaluated. It was discovered that the top chord of the truss operates under elastic deformation conditions the possibility of additional loading being 42.8%. However, in the joint areas of bottom chord tension emerge, which exceed the elasticity yield of S235J2G3 steel by 12.9% of which the frame is made. In order to ensure the safe operation of the roof truss it is recommended to reduce the distributed load from q=70 kN/m to q=62 kN/m that is by 12.9%. It can be achieved by reducing the distance between trusses. It is recommended to reduce the tension in the bottom chord of the truss to the elasticity yield level by the local strengthening of the construction. These researches are worth being conducted while designing new welded trusses, their reconstruction, or for the verifying calculations of welded roof trusses under operation.

1. Алпатов, В.Ю. Оптимальное проектирование металлических структур: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спеціальність ВАК 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» [Текст] / А.В. Дрокин. – Самара, 2002. – 23 с.
2. Алдушкин, Р.В. Развитие и совершенствование рациональных методов усиления и регулирования усилий в металлических конструкциях балочного типа и фермах: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спеціальність ВАК 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» [Текст] / Р.В. Алдушкин. – Орел, 2008. – 20 с.
3. Шингера, Н.Я. Статистична модель для визначення залишкового ресурсу типової зварної ферми при циклічних навантаженнях: дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи [Текст] / Наталія Ярославівна Шингера. – Тернопіль, 2012. – 166 с.
4. Еремин, К.И. Оценка остаточного ресурса строительных металлоконструкций по результатам натурных испытаний [Текст] / К.И. Еремин, С.А. Нищета // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 1997. – № 3. – С. 39 – 41.
5. Верифікація результатів моделювання напружено-деформованого стану зварної ферми [Текст] / П.В Ясній, Я.О. Ковальчук, Н.Я. Шингера, О.І. Рибачок // Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій: Зб. наук. статей; / за заг. ред. Лучка Й.Й. – Львів: Каменяр, 2014. – Вип. 10. – С. 461 – 471.
6. ДБН В.1.2-2:2006 «Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об'єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування». – Київ, Мінбуд України, 2006, – 75 с.

1. Alpatov, V.Yu. Optymalnoe proektyrovanye metallycheskykh struktur: avtoref. dys. na zdobuttia nauk. stupenia kand. tekhn. nauk: spetsialnist VAK 05.23.01 "Stroytelnye konstruktsyy, zdanyia y sooruzhenyia" [Text], A.V. Drokyn, Samara, 2002, 23 p.
2. Aldushkin, R.V. Razvitie i sovershenstvovanie ratsionalnykh metodov usileniia i rehulirovaniia usilii v metallicheskikh konstruktsiiakh balochnoho tipa i fermakh: avtoref. dis. na zdobuttia nauk. stupenia kand. tekhn. nauk: spetsialnist VAK 05.23.01 "Stroitelnye konstruktsii, zdaniia i sooruzheniia" [Text], R.V. Aldushkin, Orel, 2008, 20 p.
3. Shynhera, N.Ya. Statystychna model dlia vyznachennia zalyshkovoho resursu typovoi zvarnoi fermy pry tsyklichnykh navantazhenniakh: dys. na zdobuttia nauk. stupenia kand. tekhn. nauk: 01.05.02 – matematychne modeliuvannia ta obchysliuvalni metody [Text], Nataliia Yaroslavivna Shynhera, Ternopil, 2012, 166 p.
4. Eremin, K.I. Otsenka ostatochnoho resursa stroitelnykh metallokonstruktsii po rezultatam naturnykh ispytanii [Text], K.I. Eremin, S.A. Nishcheta, Zavodskaia laboratoriia. Diahnostika materialov, 1997, No 3, P. 39 – 41.
5. Veryfikatsiia rezultativ modeliuvannia napruzheno-deformovanoho stanu zvarnoi fermy [Text], P.V Yasnii, Ya.O. Kovalchuk, N.Ya. Shynhera, O.I. Rybachok, Mekhanika i fizyka ruinuvannia budivelnykh materialiv ta konstruktsii: Zb. nauk. statei;, by gen. ed. Luchka Y.Y, Lviv: Kameniar, 2014, Iss. 10, P. 461 – 471.
6. DBN V.1.2-2:2006 "Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh obiektiv. Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia", Kyiv, Minbud Ukrainy, 2006, 75 p.