V magistrskem delu smo obravnavali optimiranje in primerjavo treh različnih sovprežnih sistemov: sovprežnih I nosilcev z dvojno simetričnim varjenim I prerezom, sovprežnih paličnih nosilcev sestavljenih iz odprtih vroče valjanih U profilov in sovprežnih paličnih nosilcev izdelanih iz zaprtih hladno oblikovanih votlih prerezov. Optimiranje konstrukcij je bilo izvedeno z nelinearnim programiranjem (NLP) v skladu z zahtevami Eurocode 4 ob minimizaciji lastnih izdelavnih stroškov. Bistvena prednost predlagane metode je da so sovprežni nosilci, optimirani z NLP, polno izkoriščeni z ozirom na mejno stanje nosilnosti (MSN) in/ali mejno stanje uporabnosti (MSU). Zaradi tega se lahko izvede objektivna primerjava med različnimi tipi sovprežnih nosilcev ter poenostavi in izboljša proces izbire optimalnega tipa za različne razpone in spremenljive obtežbe. V ta namen smo sestavili ekonomsko namensko funkcijo lastnih izdelavnih stroškov materiala in dela, ki je podvržena pogojnim (ne)enačbam dimenzioniranja, analize napetosti in deformacij v smislu izpolnitve MSN in MSU.

Rezultati raziskave so prikazani v obliki primerjalnih diagramov, kjer so prikazana področja ekonomsko racionalne uporabe posameznega tipa obravnavanih sovprežnih nosilcev. Splošna ugotovitev je da so sovprežni I nosilci ekonomsko primernejša rešitev pri daljših razponih, večjih koristnih obtežbah in pri vseh obravnavanih razmerjih RCP (razmerje med  ceno jeklenih zaprtih profilov in ceno jeklenih pločevin). Sovprežni palični nosilci z odprtimi profili so se izkazali za najbolj primerne pri srednjih spremenljivih obtežbah, sovprežni palični nosilci z zaprtimi profili pa pri nižjih spremenljivih obtežbah.

V visokogradnji, kjer se v splošnem pojavljajo koristne obtežbe do približno 6 kN/m², je uporaba posameznega tipa sovprežnega nosilca odvisna od ugotovljenega razmerja RCP. Za primer, ko je RCP = 1.25, se lahko ugotovi, da so za skoraj vse razpone in manjše obtežbe najbolj ugodni sovprežni palični nosilci z zaprtimi profili. Izjema nastopi pri razponih daljših od 30 m in pri spremenljivi obtežbi večji od 5 kN/m². V teh primerih je ugodnejša uporaba sovprežnih paličnih nosilcev z odprtimi profili. Pri RCP = 1.50 so sovprežni palični nosilci z zaprtimi profili najbolj primerni za razpone do 20 m in spremenljivi obtežbi do 5 kN/m². Pri razmerju RCP = 1.75 in pri razponih do 10 m so se sovprežni I nosilci izkazali kot najbolj ekonomična rešitev. Za razpone večje od 12 m, pri manjših in srednjih spremenljivih obtežbah so najbolj ugodni sovprežni palični nosilci z odprtimi profili.

Pridobljeni diagrami v splošnem podajajo smernice za izbor optimalnega tipa sovprežnega nosilca glede na podano spremenljivo obtežbo, razpon in ugotovljeno razmerje RCP. Ob izboru je potrebno upoštevati tudi vpliv mase in višine sovprežnega nosilca na celotni objekt. Ta problematika presega namen in vsebino magistrske naloge, lahko pa so pridobljeni rezultati izhodišče za nadaljne raziskave.

 

Reference

1.  U. Klanšek, S. Kravanja, Primerjava sovprežnih sistemov, v F. Saje, J. Lopatič, 25. Zborovanje gradbenih konstruktorjev Slovenije, Rogaška Slatina, 23.-24. okt. 2003, Ljubljana: Slovensko društvo gradbenih konstruktorjev, str. 305-312, 2003.

2.  U. Klanšek, S. Kravanja, Primerjava sovprežnih nosilcev, Gradbeni vestnik, 53, str. 86-93, 2004.

3.  U. Klanšek, S. Kravanja, Comparison between three diffrent composite systems, High Performance Structures and Materials, Second International Conference on High Performance Structures and Materials, Ancona, 2004, eds. Brebbia C. A. and De Wilde W. P., WIT press, Southampton, Boston, str. 87-97, 2004.