PROBLEMS OF APPLICATION AND DESIGN OF COMBINED ARC SYSTEMS
Authors: Ибрагимов А.М. , Гнедина Л.Ю. , Долгушева В.В. 
Published: July 2024

В связи с ростом строительства большепролётных общественных зданий с использованием металлических конструкций поиск рационального конструктивного решения является актуальной задачей. Исходя из материалоемкости на квадратный метр перекрываемой площади, зачастую предпочтение отдают использованию арочных комбинированных систем в составе несущих конструкций. Цель авторов исследования в данной статье  выявление трудностей при проектировании и применении комбинированных систем, а также определение рациональной геометрии арочной конструкции. По результатам проведенного обзора установлены способы определения рациональной геометрии арочной конструкции (рационализация формы, поперечного сечения, создание комбинированных систем), преимущества комбинированных систем, виды арочно-вантовых систем (с центрально сосредоточенными вантами, с радиально расположенными тросами и с хордовым расположением вант, системы ферменного и смешанного типа) и вопросы, вызывающие затруднение в проектировании и применении арочно-вантовых систем. В области проектирования арочных комбинированных систем выявлено множество нерешенных вопросов: отсутствие детальных теоретических и экспериментальных исследований действительной работы различных арочно-вантовых конструкций; нехватка конкретных рекомендаций по конструированию и расчёту арочно-вантовых систем; трудности достоверной оценки устойчивости арочных конструкций при реальном проектировании; отсутствие эффективного решения проблемы обеспечения устойчивости арочных конструкций к прогрессирующему обрушению. Для решения задачи обеспечения безопасности зданий и сооружений необходимо оценивать конструкцию не только в предельных, но и в запредельных состояниях, которые возникают от новых видов техногенных, природных и других запроектных воздействий. Для реализации рационального конструктивного решения при одновременном соблюдении требований проектирования и конструирования нужно совершенствовать традиционные и создать новые методы оценки живучести конструктивной системы. По результатам анализа существующих проблем проектирования представлен возможный путь их решения.

Due to the growth of the construction of large-span public buildings using metal structures, the search for a rational constructive solution is currently in the foreground of contemporary research. Based on the material consumption per square meter of the overlapped area the preference is often given to the use of arched combined systems as part of load-bearing structures. The authors identify difficulties in the design and application of combined systems, as well as to determine the rational geometry of the arch structure. According to the results of the review, methods for determining the rational geometry of the arch structure (rationalization of the shape, cross-section, creation of combined systems), advantages of combined systems, types of arch-cable systems (with centrally concentrated shrouds, with radially arranged cables and with a chord arrangement of shrouds, truss and mixed type systems) and issues that cause difficulties in the design and application of arch-cable systems have been defined. In the field of designing arched combined systems, there are a lot of unresolved issues: the lack of detailed theoretical and experimental studies of the actual operation of various archedcable-stayed structures; the lack of specific recommendations for the design and calculation of arched-cable systems; difficulties in reliably assessing the stability of arched structures in real design; the lack of an effective solution to the problem of ensuring the stability of arched structures to progressive collapse. In order to ensure the safety of buildings and structures, it is necessary to evaluate the design in extreme conditions that arise from new types of man-made, natural and other beyond-design impacts. In order to implement a rational constructive solution while simultaneously meeting the requirements of design and construction, it is necessary to improve traditional and create new methods for assessing the survivability of a constructive system. Based on the results of the analysis of existing design problems, a possible way to solve them is presented.