Напряженно-деформированное состояние цилиндро-плитно-вантового покрытия здания (сооружения) с различными формами наружного опорного контура

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Представлена новая волнообразная комбинированная (комплексная) конструкция покрытия для большепролетных зданий - цилиндро-плитно-вантовое покрытие (ЦПВ), объединяющее в себе три вида конструкций: цилиндрическую оболочку нулевой гауссовой кривизны, плоского и вантового (висячего) покрытий. Данное сочетание конструкций и материалов для покрытия больших площадей выбрано не случайно. Вант (гибкая нить) работает только на растяжение всем своим сечением, а цилиндрическая оболочка и плита работают в двух (продольной и поперечной) плоскостях. В комплексе при действии внешних воздействий они создают необходимую проектную прочность, учитывая при этом рациональный выбор материалов (стали и железобетона). Предложены новые архитектурно-конструктивные решения большепролетного здания с цилиндро-плитно-вантовым покрытием, учитывающие разные геометрические формы наружного (внешнего) безанкерного опорного контура (наружная опора) в виде полуокружности, полуэллипса и др. Цель исследования - проанализировать влияние наружного (внешнего) безанкерного опорного контура (полуокружности, полуэллипса и других форм) на пространственную работу внутренних сил в комбинированном ЦПВ-покрытии большепролетного здания (сооружения). Методы. Статический численный анализ пространственных моделей большепролетных зданий с разными видами наружного опорного контура в ЦПВ-покрытии выполнен в программном комплексе FEMAP with NX NASTRAN. Данный комплекс относится к классу САЕ, реализующему метод конечных элементов и позволяющему учитывать физическую и геометрическую нелинейности деформирования конструкций. Результаты. В расчетном исследовании выполнен сравнительно-численный анализ напряженно-деформированного состояния комплексного ЦПВ-покрытия с разными очертаниями опорных контуров на действие вертикальных нагрузок, определяющий рациональный их выбор с учетом общих затрат и полезной площади здания. Результаты расчета большепролетных зданий с ЦПВ-покрытием на горизонтальную (ветровую) нагрузку с учетом определения аэродинамических коэффициентов предполагается опубликовать в следующей статье.

Об авторах

Эльвира Рафаэльевна Кужахметова

Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта

Автор, ответственный за переписку.
Email: elja_09@bk.ru

аспирант, инженер ПГС, старший преподаватель Инженерно-технического института

Российская Федерация, 236041, Калининград, ул. Александра Невского, 14

Список литературы

  1. Baikov V.N., Sigalov E.E. Zhelezobetonnyye konstruktsii [Reinforced concrete structures]. Moscow: Stroiizdat Publ.; 1991. (In Russ.)
  2. Zimin S.S., Bespalov V.V., Kokotkova O.D. Vault structures of historical buildings. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015;2(29):57–72. (In Russ.)
  3. Lipnizkiy M.E. Kupola. Raschet i proektirovanie [Domes. Calculation and Design]. Leningrad: Stroyizdat Publ.; 1973. (In Russ.)
  4. Gokhar’-Harmadaryan I.G. Bol’sheproletnye kupol’nye zdaniya [Wide-Span Dome Buildings]. Мoscow, Stroyizdat Publ.; 1978. (In Russ.)
  5. Vinogradov G.G. Raschot stroitel'nykh prostranstvennykh konstruktsiy [Calculation of building spatial structures]. Leningrad, Stroiizdat Publ.; 1990. (In Russ.)
  6. Trushchev A.G. Prostranstvennyye metallicheskiye konstruktsii [Spatial metal structures]: textbook for universities. Moscow, Stroiizdat Publ.; 1982. (In Russ.)
  7. Kirsanov N.M. Visyachiye i vantovyye konstruktsii [Hanging and cable structures]: textbook for universities. Moscow, Stroiizdat Publ.; 1981. (In Russ.)
  8. Dmitriev L.G., Kasilov A.V. Vantovyye pokrytiya. Raschet i konstruirovaniye [Cable-stayed coverings. Calculation and design]. 2nd ed., revised and enlarged. Kiev, Budivelnik Publ.; 1974. (In Russ.)
  9. Krivoshapko S.N. Suspention cable structures and roof of erections. Construction of Unique Buildings and Structures. 2015;7(34):51–70. (In Russ.)
  10. Sapozhnikov A.I. Zhizn' zdaniy v zemnoy stikhii [The life of buildings in the earth element]. Germany, LAP Lamber Academic Publishing; 2014. (In Russ.)
  11. Krivoshapko S.N. Cable-stayed structures. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2016; (1):9–22. (In Russ.)
  12. Park K., Park M., Shin S. Design of large space cable roofs with retractable systems to open and close. International Journal of Latest Trends in Engineering and Technology. 2017;8(4–1):197–203. http://dx.doi.org/10.21172/1.841.34
  13. Grunwalda G., Hermekingb T., Prangc T. Kinetic Roof Structure: Msheireb Heart of Doha. Procedia Engineering. 2016;(155):289–296. doi: 10.1016/j.proeng.2016.08.031.
  14. Kuzhakhmetova E.R., Sapozhnikov A.I. Architectural expressiveness and physiological expediency of buildings with curvilinear surfaces. Building materials, equipment, technologies of the 21st century. 2012;11(166):42–45. (In Russ.)
  15. Kuzhakhmetova E.R. Methods of calculating cables and cable structures. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019;(2):39–48. doi: 10.12737/article_5c 73fc07ba7858.43737360. (In Russ.)
  16. Kuzhakhmetova E.R. Comparative analysis of the work of the guys with different geometric characteristics under vertical loading. News of Kaliningrad State Technical University. 2017;(45):235–244. (In Russ.)
  17. Kuzhakhmetova E.R. Constructive solutions of guys location in cylindrical-slab-guy covering of building (construction). Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019;(5):77–89. doi: 10.34031/article_5ce292ca24bc 23.91006970. (In Russ).
  18. SP 16.13330.2011. Stal'nyye konstruktsii. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP II-23-81* [Steel construction. Updated edition of SNiP II-23-81*]. Moscow; 2011. (In Russ.)
  19. Kuzhakhmetova E.R. Calculation of the cables with regard to the geometric and physical nonlinearity. News of Kaliningrad State Technical University. 2019;(55):252–266. (In Russ.)
  20. SP 63.13330.2011. Svod pravil. Betonnye i zhelezobetonnye konstrukcii [Set of rules. Concrete and reinforced concrete structures]. SNiP 52-01-2003 rev., no. 1. Moscow; 2011. (In Russ.)
  21. GOST 27772-2015. Prokat dlya stroitel'nykh stal'nykh konstruktsiy. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya [Rolled products for structural steel constructions. General specifications]. Moscow, Standartinform Publ.; 2016. (In Russ.)
  22. Kuzhakhmetova E.R., Sutyrin V.I. Metallicheskaya opora dlya krepleniya nerazreznogo vanta v visyachikh pokrytiyakh zdaniy (sooruzheniy) [Metal support for fixation of non-cjntinuous guy in pendant coating of buildings (structures)]. Patent RUS No. 2705689. Bul. No. 32. 2019. https:// www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet. (In Russ.)
  23. Rychkov S.P. Modelirovaniye konstruktsiy v srede FEMAP with NX NASTRAN [Structural modeling in FEMAP with NX NASTRAN]. Moscow: DMK Press; 2013. (In Russ.)
  24. Shimkovich D.G. Raschet konstruktsiy v MSC/ NASTRAN for Windows [Structural Analysis in MSC/NASTRAN for Windows]. Moscow, DMK Press; 2003. (Series “Design”). (In Russ.)
  25. Qing Ma, Makoto Ohsaki, Zhihua Chen, Xiangyu Yan. Step-by-step unbalanced force iteration method for cable-strut structure with irregular shape. Engineering Structures. 2018;(177):331–334. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018. 09.081
  26. Thai H.-T., Kim S.-E. Nonlinear static and dynamic analysis of cable structures. Finite Elements in Analysis and Design. 2011;(47):237–246. https://doi.org/10.1016/ j.finel.2010.10.005
  27. Kmet S., Mojdis M. Time-dependent analysis of cable domes using a modified dynamic relaxation method and creep theory. Computer and Structures. 2013;(125):11–22. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2013.04.019
  28. Zhou B., Accorsi M.L., Leonard J.W. Finite element formulation for modeling sliding cable elements. Computer and Structures. 2004;82(2–3):271–280. https:// doi.org/10.1016/j.compstruc.2003.08.006
  29. Guo J., Jiang J. An algorithm for calculating the feasible pre-stress of cable-struts structure. Engineering Structures. 2016;(118):228–239. https://doi.org/10.1016/ j.engstruct.2016.03.058
  30. Mostafa Salehi Ahmad Abad, Ahmad Shooshtari, Vahab Esmaeili, Alireza Naghavi Riabi Nonlinear analysis of cable structures under general loadings. Finite Elements in Analysis and Design. 2013;(73):11–19. https://doi.org/ 10.1016/j.finel.2013.05.002
  31. SP 17.13330.2017. Krovli. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP II-26-76 [The roofs. SNiP II-26-76]. Moscow; 2017. (In Russ.)
  32. SP 20.13330.2016. Nagruzki i vozdeystviya. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.01.07-85* [Loads and impacts. SNiP 2.01.07-85*]. Moscow; 2016. (In Russ.)
  33. Polák M., Plachý T. Determination of Forces in Roof Cables at Administrative Center Amazon Court. Procedia Engineering. 2012;(48):578–582. https://doi.org/10.1016/ j.proeng.2012.09.556
  34. Kmet S., Tomko M., Soltys R., Rovnak M., Demjan I. Complex failure analysis of a cable-roofed stadium structure based on diagnostics and tests. Engineering Failure Analysis. 2019;(103):443–461. https://doi.org/10.1016/ j.engfailanal.2019.04.051
  35. Kuzhakhmetova E.R. Deformation of guys under different loading conditions. News of Kaliningrad State Technical University. 2019;(52):154–168. (In Russ.)
  36. Kuzhakhmetova E.R. Deformation of guys under different loading conditions. Advanced technologies, machines and mechanisms in mechanical engineering and construction: Materials of the VI International Baltic Sea Forum 2018 (Kaliningrad, September 3–6, 2018). 2018;6: 129–140. (In Russ.)
  37. Sutyrin V.I. Economical methods for solving finite element systems modeling complex structures. News of universities. Engineering. 2000;(5–6):47–51. (In Russ.)
  38. Sutyrin V.I. Opportunities for increasing the efficiency of the finite element method in the design of structures. Sudostroyeniye. 2003;(6):9–13. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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».