Устойчивость стержневых конструкций сферических оболочек в форме выпуклых многогранников

• Автор: Лонг Кимсуор
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Глава 1. Краткий обзор развития стержневых конструкций

куполов в форме выпуклых многогранников

1.1. Стальные купола

1.2. Алюминиевые купола

1.3. Деревянные купола

1.4. Выводы по первой главе

Глава 2. Формообразование многогранных куполов

2.1. Построение пространственных конфигураций в форме выпуклых многогранников

2.2. Пространственные точечные решетки на основе октаэдра и

^ икосаэдра

2.3. Описание приемов триангуляции поверхности сферы на основе геодезических линий

2.4. Алгоритм определения геометрических параметров пространственных точечных решеток
2.5. Выводы по второй главе
Глава 3. Влияние начальных несовершенств формы срединной
^ поверхности на устойчивость сферических оболочек
3.1. Общие положения и основные расчетные гипотезы
3.2. Определение удлинений и внутренних усилий
3.3. Уравнения равновесия элемента деформированной оболочки, имеющей начальные неправильности формы срединной поверхности
3.4. Вывод основных дифференциальных уравнений
3.5. Потенциальная энергия оболочки
3.6. Устойчивость сферической оболочки при малых деформациях

3.7. Устойчивость сферической оболочки при больших деформациях
3.8. Определение параметра выпучивания с помощью
дифференциальных уравнений
3.9. Определение параметра выпучивания на основе выражения для потенциала
3.10. Выводы по третьей главе
Глава 4. Устойчивость стержневых конструкций в форме
выпуклых многогранников
4.1. Метод метаморфоз в задачах устойчивости стержневых многогранников
4.2. Прощелкивание стержневой конструкции многогранного купола
4.3. Выводы по четвертой главе
. Глава 5. Экспериментальное исследование местной устойчивости
^ пирамидальных элементов купола клеефанерной конструкции
5.1. Испытание каркаса пятиугольной пирамиды в качестве силовозбудителя
5.2. Испытание пирамидального элемента купола,
подкрепленного обшивками из фанеры
5.3. Испытание каркаса конструкции пятиугольной пирамиды, подкрепленной обшивками из стеклопластика
Ф 5.4. Выводы по пятой главе
Заключение
Литература
Приложение

Актуальность работы. Мировая практика современного строительства показывает, что сферические купола в форме выпуклых многогранников являются одной из наиболее рациональных форм тонкостенных пространственных конструкций. Такие купола, благодаря своей способности перекрывать большие пролеты без промежуточных опор и создавать полноценные архитектурные композиции, как с точки зрения экстерьера, так и интерьера, широко применяются в качестве несущих пространственных конструкций в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве; Примерами зданий и сооружений, в которых находят применение купола в форме выпуклых многогранников, могут служить покрытия текстильных фабрик, ангаров, выставочных павильонов, спортивных сооружений, жилых домов дачного типа, складов минеральных удобрений и прирельсовых складов для хранения тарных грузов. В отличие от традиционных конструктивных решений плоскостных пространственных конструкций эффективность применения куполов в форме выпуклых многогранников обусловливается их небольшой собственной массой, совмещением элементами сборных купольных покрытий несущих и ограждающих функций и высокой степенью заводской готовности панелей.
Постоянное расширение областей применения многогранных куполов определяет целесообразность проведения исследований, направленных на совершенствование конструктивных форм и методов расчета таких систем, а также на выявление перспектив их рационального использования в строительной отрасли.
На несущую способность оболочечных конструкций покрытий зданий и сооружений оказывают существенное влияние начальные неправильности формы их срединной поверхности. Для куполов, имеющих конфигурацию выпуклых многогранников, это обстоятельство приобретает первостепенное значение, поскольку сама сферическая оболочка заменяется в этом случае пространственной точечной решеткой с различной степенью размельчения конструктивной сети на сфере. Даже небольшие отклонения от проектных геометрических размеров отдельных панелей купола неизбежно должны приводить к заметным искажениям формы срединной поверхности описанной около многогранника сферической оболочки.
В связи с этим становится актуальным решение проблемы устойчивости сферических оболочек с учетом случайного характера образования и развития вмятин на ее поверхности.
Целью диссертационной работы является разработка методики расчета на устойчивость стержневых конструкций многогранных куполов и тонкостенных сферических оболочек, подверженных действию равномерного
Можно представить такого рода вращения относительно осей, проходящих через середины ребер сферического икосаэдра. При этом число таких осей вращения равняется 15 по числу пятнадцати пар противолежащих ребер икосаэдра. Расположение линий пересечения кругов большого диаметра на сфере приведено на рис. 2.25, причем здесь, как и выше, светло-серым цветом выделена одна из треугольных панелей сферического икосаэдра.
Рис. 2.26. Линии
Еще одно семейство кругов большого диаметра можно получить, если выбрать в качестве осей вращения линии, проходящие через центры противолежащих граней икосаэдра. В этом случае каждая из десяти пар таких граней дает десять кругов большого диаметра, оставляющих на сфере следы в виде показанных на рис. 2.26 тонких сплошных линий. Пунктирными линиями, по-прежнему, отмечены треугольные панели сферического икосаэдра, одна из которых выделена тонированием. Таким образом, на основании изложенного, можно заключить, что двадцатигранник имеет три семейства кругов большого диаметра, в сумме составляющих 6+15+10 = 31 круг.
Рис. 2.27. Конструктивная сеть на сфере на основе второго и третьего семейств кругов большого диаметра
пересечения кругов большого диаметра третьего семейства