SCI Библиотека

Цель исследования. Целью данной работы является разработка методики определения соотношения мембранных напряжений в тентовой оболочке, состоящей из множества секторов арочного типа, обеспечивающего требуемую высоту в центре сектора.

Методы. Для поиска требуемого соотношения мембранных напряжений применен итерационный метод хорд. Для определения высоты в центре сектора на каждой итерации производится поиск формы поверхности оболочки методом плотности сил, который заключается в определении координат узлов сети, наложенной на оболочку, путем решения системы уравнений равновесия, линеаризованной за счет введения подстановки, являющейся отношением усилий в элементах сети к их длинам.
Результаты. Разработан итерационный алгоритм поиска соотношения мембранных напряжений, состоящий из двух этапов: определение начального диапазона поиска и минимизация расхождения требуемой и полученной по расчету высоты оболочки в центре сектора. Эффективность алгоритма подтверждена численным моделированием ряда секторов тентового покрытия арочного типа на прямоугольном плане. Расхождение заданных высот в центре секторов и высот, полученных в специализированном лицензионном программном комплексе, не превышает 1,0 %.
Заключение. Форма поверхности тентовых оболочек зависит от мембранных напряжений. Задача поиска формы, в настоящее время, имеет достаточную степень теоретической проработки. Вместе с тем, обратная задача, позволяющая по заданным геометрическим параметрам оболочки найти искомое соотношение напряжений, не находит должного отражения в литературных источниках. Разработанная в настоящей работе методика будет способствовать упрощению процесса исследования и проектирования тентовых строительных конструкций. Дальнейшее развитие предложенной методики находится в области расчета многосекционных тентовых систем с учетом податливости опорных конструкций, разделяющих смежные секции.

Комбинированные строительные конструкции обладают преимуществами с точки зрения эффективности использования высокопрочных материалов и снижения деформативности под нагрузкой. Для расширения области их практического применения требуется совершенствование методик расчета и проектирования. Объектом исследования в настоящей работе является комбинированная конструкция шпренгельного типа, верхний пояс которой образован прямолинейными балками, расположенными радиально и соединенными шарнирно в коньковом узле, а нижний пояс состоит из высокопрочных вантовых элементов и шарнирных стержней. Для статического анализа исследуемой конструкции принята её плоская модель. Раскрытие статической неопределимости выполнено при помощи метода сил, применимость которого обоснована ограничением деформативности конструкции требованиями второй группы предельных состояний. Предложены аналитические выражения для определения усилий и изгибающих моментов в основных элементах конструкции. Полученные выражения, за счет введения дополнительных параметров, унифицированы для выполнения расчета на предварительное напряжение и внешние нагрузки. Предложена усовершенствованная методика определения матрицы коэффициентов и вектора свободных членов канонической системы метода сил, позволяющая автоматизировать расчет. Разработана методика учета гибких вантовых элементов, способных воспринимать только растягивающие усилия. Методика заключается в последовательном выключении сжатых вант из расчетной схемы. Результаты работы вносят вклад в развитие комбинированных конструкций шпренгельного типа и могут быть использованы при поиске оптимальных проектных решений, а также, для выявления закономерностей напряженно-деформированного состояния комбинированных конструкций посредством численного моделирования.

Постановка цели. Мягкие оболочки тентовых конструкций обладают повышенной деформативностью, приводящей к образованию «карманов» на поверхности, благоприятствующих скоплению атмосферных осадков. Таким образом, исследование формы оболочки, находящейся под действием внешних нагрузок,
является важной и актуальной задачей. Целью настоящей работы является оценка равновесной формы мягкой оболочки тентовой конструкции арочного типа исходя из критерия обеспечения ее нормальной эксплуатации.
Результаты. Выделены геометрические параметры тентовой конструкции арочного типа. Предложена аппроксимация поверхности оболочки полиномиальной функцией. Получено, что аппроксимация на локальных участках имеет существенные преимущества, по сравнению с аппроксимацией поверхности в целом при помощи единой функции. Предложена методика расчета среднего провисания оболочки под действием внешней нагрузки. Применение данной методики позволило определить допустимые области параметров тентовой конструкции арочного типа.
Выводы. Аппроксимация поверхности оболочки по координатам, полученным при выполнении статического анализа на действие внешней нагрузки, позволяет получить высотные отметки в узлах регулярной сети, наложенной на оболочку и имеющей постоянный шаг вдоль координатных осей X и Y. Это способствует
упрощению расчета объемов, ограниченных оболочкой и горизонтальной плоскостью, а также позволит применить метод конечных разностей в задачах анализа оболочки и расчета кривизн ее поверхности. Методика расчета среднего провисания под нагрузкой позволяет формализовать процесс оценки соответствия оболочки режиму нормальной эксплуатации. Результаты работы вносят вклад в развитие конструкций строительных тентовых в части упрощения процесса их проектирования и оценки проектных решений.