Совершенствование узловых соединений сетчатых куполов из тонкостенных холодногнутых профилей

• Автор: Тур, Алексей Витальевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 243 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Историческое развитие купольных конструкций

1.2 Развитие конструктивных схем металлических каркасных куполов

1.3 Конструктивные решения металлических сетчатых куполов

1.4 Методики расчета купольных конструкций

1.5 Оптимальное проектирование купольных конструкций

1.5.1 Развитие теории оптимального проектирования

1.5.2 Параметры оптимизации купольных конструкций

1.6 Применение тонкостенных профилей в конструкциях покрытий

1.7 Цели и задачи исследования
2. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ КУПОЛА ИЗ ЛЕГКИХ ХОЛОДНОГНУТЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ПРОФИЛЕЙ И ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
2.1 Конструктивные решения сетчатого купола из легких холодногнутых тонкостенных профилей
2.1.1 Стержневые элементы сетчатого купола
2.1.2 Узловые соединения и покрытие сетчатого купола
2.2 Численное исследование напряженно-деформированного состояния сетчатого купола из легких холодногнутых тонкостенных профилей
2.2.1 Формирование расчетной схемы сетчатого купола
2.2.2 Напряженно-деформированное состояние сетчатого купола
2.2.3 Влияние податливости узловых соединений на напряженно- 62 деформированное состояние купола
2.2.4 Подбор сечений стержневых элементов сетчатого купола

2.3 Выводы по главе

3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО- 71 ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛОВОГО СОЕДИНЕНИЯ СЕТЧАТОГО КУПОЛА
3.1 Расчетная модель узлового соединения и методика исследования
напряженно-деформированного состояния нового узлового
соединения методом конечных элементов
3.2 Напряженно-деформированное состояние узлового соединения
3.2.1 Исследование узлового соединения без подкрепляющих элементов
3.2.2 Исследование узлового соединения с подкрепляющими
элементами
3.3 Технико-экономическая оценка нового узлового соединения
3.4 Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
4.1 Конструкция исследуемого узлового соединения и испытательной установки
4.2 Программа исследования
4.3 Исследование материалов узлового соединения и стержневых элементов
4.4 Экспериментальные испытания узлового соединения
4.4.1 Испытания узлового соединения с креплениями на самонарезающих самосверлящих винтах
4.4.2 Испытания узлового соединения с креплениями на болтах
4.5 Выводы по результатам экспериментальных испытаний
5. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КУПОЛОВ НА ИХ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СОЗДАНИЕ

ПОДСИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КУПОЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
5.1 Постановка задачи
5.1.1 Описание расчетной модели
5.1.2 Целевая функция
5.1.3 Формирование системы ограничений
5.2 Определение подзадач вариантного проектирования
5.2.1 Подзадача поиска геометрических параметров купола
5.2.2 Подзадача поиска распределения материала в куполе
5.2.3 Методы решения подзадач вариантного проектирования
5.3 Проектирование конструкций с использованием подсистемы Купол-ЛИРА-Кунол
5.4 Структура подсистемы автоматизированного проектирования
5.4.1 Описание подсистемы автоматизированного создания
расчетной модели
5.4.2 Описание подсистемы расчета критерия качества
5.5 Интерфейс программы Купол
5.6 Результаты использования подсистемы Купол-ЛИРА-Купол
5.7 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Задачи синтеза конструкций являются более сложными, в которых варьируется и сама структура, топология конструкции. В так называемой задаче Максвелла — Мичелла заданными считаются лишь нагрузки и опорные узлы фермы. Её решению посвящена довольно обширная литература, однако результаты пока не получили большого практического применения [97].
1.5.2 Параметры оптимизации купольных конструкций
В нашей стране исследованиями в области оптимизации купольных конструкций занимались П.М.Варвак[10], Ю.В.Гайдаров [18, 19],
А.С.Дехтярь [10, 27], Н.Г.Зотова [19], Б.В.Миряев[50, 52, 53], И.В.Молев [54, 55, 56] и другие ученые.
В работах профессора Молева И.В. [54, 55, 56], рассматриваются вопросы конструирования купольных покрытий наименьшей массы. В частности, в работе [54] указывается на сложность выбора критерия оптимальности сетчатого купольного покрытия. Использование различных критериев оптимальности приводит к созданию куполов, существенно различающихся по своим геометрическим и весовым характеристикам. Целевой функцией оптимизации Молев И.В. обычно выбирал приведенную стоимость купольного покрытия, наименьший вес конструкций, наименьшую стоимость конструкций покрытия.
Изменяемыми параметрами сетки купола являлись: диаметр, высота подъема, количество ячеек сетки, тип сечения стержня. Также исследовалось зависимость показателя веса от изменения постоянной и временной нагрузок. Им были выявлены следующие закономерности:
- для больших пролетов и нагрузок предпочтительны более подъемистые купола, при уменьшении пролета и нагрузки рациональней применять пологие купола;