Shells in the form of algebraic ruled surfaces on a rhombic base

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

One of the promising objects for application in architectural and construction practice are analytically determined structural shapes in the form of thin elastic shells with a median surface in the form of algebraic ruled surfaces on a rhombic plan on the basis of various curves. In particular, this study considers three surfaces with identical framework forming lines of superellipses using framework curves that have the appearance of waterline, midships section, and main buttock lines - lines that have been initially generated and used in shipbuilding. The shapes of structures on a rhombic base were considered. The study contains geometric modeling of such structures, creation of finite element models and their computation. A comparison of the values characterizing the stress-strain state for three different shapes with the same span and lifting arm (variant designing with optimized choice) has been carried out. From the theoretical point of view, the possibility of generating three different surfaces on the same frame seems to be an interesting result. From the viewpoint of strength analysis, one of the three obtained shells was chosen as it has the most uniform stress distribution, which is the most economical in terms of material cost.

About the authors

Evgenia M. Tupikova

RUDN University

Author for correspondence.
Email: emelian-off@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8742-3521

PhD, Associate Professor of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

Moscow, Russian Federation

References

  1. Mamieva I.А. Ruled algebraic surfaces with main frame from three superellipses. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(4):387–395. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-4387-395
  2. Weisstein E.W. Superellipse. From MathWorld. A Wolfram Web Resource. Available from: https://mathworld. wolfram.com/Superellipse.html (accessed: 22.01.2023)
  3. Krivoshapko S.N. Tent Architecture. Building and reconstruction. 2015;3(59):100–109. EDN: TQTUPZ
  4. Karnevich V.V. Generating hydrodynamic surfaces by families of Lame curves for modelling submarine hulls. RUDN Journal of Engineering Research. 2022;23(1):30–37. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-1-30-37
  5. Krivoshapko S.N. Tangential developable and hydrodynamic surfaces for early stage of ship shape design. Ships and Offshore Structures. 2022:18(5):660–668 https://doi.org/10.1080/17445302.2022.2062165
  6. Mamieva I.А., Gbaguidi-Aisse G.L. Influence of the geometrical researches of rare type surfaces on design of new and unique structures. Building and Reconstruction. 2019;5(85):23–34. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2019-85-5 23-34
  7. Korotich A.V. New architectural forms of ruled quasipolyhedrons. Architecton: Proceedings of higher education. June 2015;50:31–46. (In Russ.) EDN: TZXCOB
  8. Mamieva I.A. Analytical surfaces for parametric architecture in contemporary buildings and structures. Academia. Archiecture and Construction. 2020;1:150–165. (In Russ.) EDN: KNYKTY
  9. Shelden D.R. Digital surface representation and the constructability of Gehry’s architecture. Thesis (PhD). Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Architecture, 2002. Available from: http://hdl.handle.net/1721.1/16899 (accessed: 22.01.2023)
  10. Volichenko O.V. Conceptions of nob-linear architecture. Architecton: Proceedings of higher education. 2013; 44:21–39 (In Russ.) EDN: RRZMFX
  11. Hecker Z. The cube and the dodecahedron in my polyhedric architecture. Leonardo. 1980;13:272–275. Available from: https://muse.jhu.edu/article/599543/pdf (accessed: 22.01.2023)
  12. Bondarenko I.A. On the appropriateness and moderation of architectural innovation. Academia. Architecture and construction. 2020;1:13–18. (In Russ.) EDN: PCRPPG
  13. Krivoshapko S.N. Hydrodynamic surfaces. Sudostroeniye. 2021;(3):64–67. (In Russ.) http://doi.org/10.54068/00394580_2021_3_64
  14. Krivoshapko S.N. Classification of ruled surfaces. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2006;1:10–20.
  15. Krivoshapko S.N. The application of conoid and cylindroid in forming of buildings and structures of shell type. Building and Reconstruction. 2017;5(73):34–44. EDN: ZUCUTX
  16. Tupikova E.M., Ershov M.E. Trial design of umbrella type shell. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021;17(4):414–424. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-4-414-424
  17. Tupikova E.M. Optimization study of shape of translational shell of square plan. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(5):367–373. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-5-367-373
  18. Aleshina O.O., Ivanov V.N., Cajamarca-Zuniga D. Stress state analysis of an equal slope shell under uniformly distributed tangential load by different methods. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021;17(1):51–62. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-1-51-62
  19. Krivoshapko S.N., Mamieva I.A. The outstanding spatial erections of the last 20 years. Montazhnye i Spetsial’nye Raboty v Stroitel’stve [Installation and special works in construction]. 2012;12:8–14. (In Russ.) EDN: UDJITZ
  20. Korotich A.V. Architectonics of densest modules filling space with linear surfaces. Dizain i Techologii [Design and Technologies]. 2021;83-84(125–126):6–12 (In Russ.) EDN: HPYTEX
  21. Kwang H.K. A survey: application of geometric modeling techniques to ship modeling and design. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering. 2010;2:177–184. http://doi.org/10.2478/IJNAOE-2013-0034 2
  22. Janson C., Larsson L. A method for the optimization of ship hulls from a resistance point of view. Twenty-First Symposium on Naval Hydrodynamic. Washington: The National Academies Press. 1997;680–696 https://doi.org/10.17226/5870
  23. Tober H. Evaluation of drag estimation methods for ship hulls. Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, School of Engineering Sciences, 2020.
  24. Oetter R., Barry C.D., Duffty B., Welter J. Block construction of small ships and boats through use of developable panels. Journal of Ship Production. 2002;18(2):65–72. http://doi.org/10.5957/jsp.2002.18.2.65
  25. Perez-Arribas F., Fernandez-Jambrina L. Computer-aided design of developable surfaces: Designing with developable surfaces. Journal of Computers. 2018;13(10):1171–1176. http://doi.org/10.17706/jcp.13.10 1171–1176

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».