Несущая способность и деформативность деревянной конструкции пологой оболочки в форме гиперболического параболоида

• Автор: Журавлев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ

РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ФОРМЕ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ПАРАБОЛОИДА.
1.1. Краткий обзор работ по проектированию и возведению деревянных оболочек отрицательной гауссовой кривизны.

1.2. Анализ современного состояния проблем теории гиперболических оболочек

1.3.Анализ экспериментальных исследований.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕОРИИ ГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И МЕТОДИКИ ИХ РАСЧЕТА.

2.1. Геометрия поверхности гиперболического параболоида

2.2. Основные уравнения теории гиперболических оболочек.

2.2.1.Дифференциальные уравнения равновесия оболочки

в сферических координатах.
2.2.2 Уравнения равновесия гиперболической оболочки
в декартовых координатах.
2.3 Применение численных методов для решения системы
уравнений пологих гиперболических оболочек
2.4 Методика конечноэлементного расчета конструктивно
ортотропной гиперболической оболочки.
2.5. Теория деформационного расчета бортовых элементов
гиперболической оболочки
Выводы по главе
ГЛАВА 3. УСТОЙЧИВОСТЬ КВАДРАТНОЙ В ПЛАНЕ ПОЛОГОЙ ОБОЛОЧКИ В ФОРМЕ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ПАРАБОЛОИДА
3.1. Устойчивость гиперболической оболочки как арки
на упругом основании
3.2. Двухслойная деревянная конструкция гиперболической
оболочки при чистом сдвиге
3.3. Устойчивость трехслойной конструкции седловидной
оболочки.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ ДВУХСЛОЙНОЙ ДЕРЕВЯННОЙ КОНСТРУКЦИИ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ.
4.1. Опыты по определению упругих постоянных двухслойной пластинки из перекрестного набора досок.
4.2. Экспериментальное исследование двухслойной деревянной конструкции пологой оболочки в форме гиперболического параболоида.
4.2.1. Цель и задачи экспериментального исследования.
4.2.2. Конструктивное решение двухслойной гиперболической оболочки над квадратным планом
4.2.3. Методика и техника проведения статических испытаний крупномасштабной модели гиперболической оболочки.
4.2.4. Порядок производства испытаний.
4.2.5. Анализ несущей способности гиперболической оболочки, находящейся под действием локальной нагрузки
4.2.6. Обработка результатов испытаний и оценка состояния конструкции
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК.
5.1. Формирование поверхности оболочки.
5.1.1. Способы и средства соединения деревянных элементов оболочки
5Л .2. Компоновка многослойной деревянной конструкции оболочки
5.1.3. Конструирование рандбалок
5Л .4. Конструктивные решения опорных узлов.
5.2. Оценка техникоэкономической эффективности деревянных
конструкций гиперболических оболочек
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Наибольшее распространение такие оболочечные конструкции получили в Германии, Англии, и ряде других европейских стран 7,, о чем наглядно свидетельствуют приводимые ниже примеры такого рода сооружений. В частности, характерным является покрытие выставочного павильона в г. Мюнхене рис. В плане покрытие имеет форму четырехлучевой звезды, симметричной относительно взаимно перпендикулярных диагоналей длиной и м. Оболочка состоит из четырех седловидных элементов, имеющих общую вершину в центре и подкрепленных по контуру криволинейными рандбалками. Несущими элементами конструкции гиперболической оболочки являются деревянные бруски сечением x мм, образующие квадратные ячейки размерами 0x0 мм. Рис. Брусчатые элементы ортогональной конструктивной сети соединяются между собой при помощи болтов диаметром 8 мм. Обшивка поверхности оболочки состоит из двух слоев досок, уложенных параллельно диагоналям. Об архитектурной выразительности форм покрытия оболочечной конструкции в виде четырех сопряженных гипаров красноречиво свидетельствует пример сооружения, построенного в г. Дюссельдорфе рис. Другим интересным примером может служить шестисекционное покрытие здания ресторана в г. Коттбусе, в котором удачно сочетаются шесть гиперболических оболочек, каждая из которых находится в нормальном положении . В плане покрытие здания имеет конфигурацию в виде шестилучевой звезды, а контур здания представляет собой ти гранник рис. Рис 1. В Кембридже Великобритания построено здание выставочного павильона рис. Деревянная конструкция собирается из предварительно изготовленных 4 сопряженных элементов таким образом, что рандбалки располагаются горизонтально. Затяжки выполняются из круглой стали диаметром мм и устанавливаются в опорных узлах. По контуру оболочка сопрягается с деревянными бортовыми элементами сечением x0 мм 4. В году в г. Таллине было возведено покрытие зала размерами x м в виде двухсекционной оболочки с прямолинейным контуром. Оболочки толщиной мм состоят из двух слоев досок сечением 2,5x,5 см, соединяемых между собой гвоздями. Рис. Бортовые элементы оболочки состоят из четырех брусьев сечением 7,5x см которые соединяются в пакет при помощи болтов диаметром мм с шагом 0 мм с постановкой дополнительно гвоздевых связей из расчета штук на 1 п. В году в г. Кишиневе построен овощной крытый рынок размерами в плане x м . Комбинированное покрытие этого рынка выполнено в виде сочетаний гиперболических оболочек размерами 6x6 м со стрелой подъема 0, м рис. Каждый из гипаров представляет собой сборную конструкцию оболочки в ее нормальном положении, составленную из пяти клеефанерных панелей, имеющих форму скрученного по коротким сторонам прямоугольника размерами в плане 1. ФК сорта ААВ толщиной мм. Листы фанеры соединяются с деревянным каркасом на карбамидном клею марки УКС с гвоздевой запрессовкой. Отдельные элементы сборной клеефанерной конструкции соединяются между собой при помощи стяжных болтов диаметром мм, размещаемых по длине смежных продольных ребер панелей с шагом 0 мм. Рис. Архитектурной выразительностью и оригинальностью конструктивного решения отличается покрытие общественного здания в г. СанФранциско США, в котором также использован прием сочетания нескольких гиперболических оболочек, бортовые элементы которых имеют переменное сечение рис. Рис. Многообразие форм деревянных конструкций оболочечных покрытий при их различной компоновке из индивидуальных гипаров требует решения ряда новых вопросов конструирования, проработки способов и средств соединения, а также совершенствования подходов к расчету рассматриваемых систем с учетом чувствительности последних к влиянию конструктивной анизотропии. Опыт отечественного и зарубежного строительства показывает, что гипары являются одной из наиболее употребительных форм пространственных деревянных конструкций, которые наилучшим образом отвечают требованиям, предъявляемым к материалу оболочечных покрытий , . Вместе с тем недостаточная изученность клееных деревянных конструкций покрытий в виде гиперболического параболоида выдвигает на передний план проведение комплексных исследований их несущей способности и деформативности.