Цилиндрические сетчатые металлические своды. Теоретические и экспериментальные исследования прочности и устойчивости

• Автор: Матюнев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 150 с.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СЕТЧАТЫХ СВОДОВ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Краткий анализ пространственных сетчатых конструкций. История и опыт применения

1.2. Область применения и преимущества цилиндрических сетчатых сводов

1.3. Схемы и структуры образования цилиндрических сетчатых сводов

1.4. Краткий анализ работ и исследований по конструкциям и расчету пространственных стержневых систем

1.5. Выводы по главе 1 и постановка задачи исследований

2. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ И СТАТИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СЕТЧАТЫХ СВОДОВ, КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ, ПОКРЫТИЙ И СВЯЗЕЙ
2.1. Общий алгоритм пространственного расчета цилиндрических сетчатых сводов и проверка устойчивости

2.2. Геометрический расчет сетчатого свода

2.3. Анализ существующих методов статического расчета и проверка устойчивости цилиндрического сетчатого свода

2.3.1. Выбор упрощенной расчетной схемы свода и определение расчетных нагрузок

2.3.2. Статический расчет упрощенной расчетной схемы цилиндрического сетчатого свода в виде двухшарнирной арки
2.3.3. Подбор сечений элементов и проверка устойчивости упрощенной расчетной схемы свода
2.4. Анализ конструкции кровельного ограждения, связей и узлов цилиндрических сетчатых сводов
2.4.1. Краткие сведения о кровельных ограждениях, от которых зависит составляющая постоянной нагрузка цкр
2.4.2. Краткие анализ конструкций торцевых диафрагм и продольных связей жесткости
2.4.3. Краткие анализ узловых соединений
2.5. Пример расчета цилиндрического сетчатого свода для покрытия детского спортивного зала
2.6. Выводы по второй главе
3. ОБЩИЙ АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЕТЧАТОГО
СВОДА НА СТАТИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ И ПРОВЕРКИ УСТОЙЧИВОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МКЭ
3.1. Основные положения и допущения
3.2. Общая формулировка основных уравнений метода конечных элементов
3.3. Построение матрицы жесткости пространственного конечного элемента
3.4. Формирование глобальной матрицы жесткости и оценка устойчивости равновесия системы на каждом шаге загружения
3.5. Подготовка исходной информации для расчета цилиндрического сетчатого свода и результаты статического расчета экспериментального фрагмента свода
3.6. Краткая характеристика вычислительного комплекса ЛИРА и использование его для статического расчета и проверки устойчивости цилиндрических сетчатых сводов
3.7. Качественное исследование устойчивости цилиндрического сетчатого свода с использованием главных реакций
3.8. Выводы по третьей главе
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ФРАГМЕНТА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЕТЧАТОГО СВОДА
4.1. Краткое описание геометрии, нагрузки и конструкции экспериментального фрагмента металлического цилиндрического сетчатого свода
4.2. Выбор упрощенной расчетной схемы свода для определения основных форм потери устойчивости
4.3. Определение критических сил для поперечников свода при основных формах потери устойчивости
4.4. Влияние местных форм потери устойчивости отдельных элементов на несущую способность свода в целом
4.5. Влияние жесткости узлов в упрощенной расчетной схеме свода на расчетные усилия и критическую нагрузку
4.6. Усовершенствование методики определения расчетных длин для сжатых элементов цилиндрического сетчатого свода
4.7. Выводы по четвертой главе
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ФРАГМЕНТА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГ О СЕТЧАТОГО СВОДА
5.1. Описание конструкции и монтажа опытного фрагмента металлического цилиндрического сетчатого свода
5.2. Цели и задачи эксперимента. Методика проведения экспериментальных исследований
5.3. Схема установки измерительных приборов и загрузочных устройств
5.4. Анализ результатов экспериментальных исследований работы фрагмента свода
5.5. Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработанная методика проверки устойчивости поперечников свода с применением общеизвестной программы ЛИРА дает возможность более точно оценить несущую способность свода с учетом общей устойчивости свода. Достоверность полученных результатов подтверждается тел, что теоретические исследования несущей способности ц. ЛИРА и сравнением результатов расчета с полученными в результате экспериментальных исследований фрагмента свода на 2 варианта загружения. Апробация работы основные результаты, изложенные в диссертаци, докладывались на научно технической конференции в г. Всероссийской научно технической конференции в Пензенской ГАСА и г. По теме работы опубликовано 6 печатных работ. Структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего наименований. Полный объем диссертации 8 стр. При монтаже фрагмента свода, проведении экспериментов и опубликовании статей автору оказали методическую помощь доценты, к. Абрашитов и к. Мишанин И. Н., которым выражаю свою признательность. ПРИМЕНЕНИЮ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СЕТЧАТЫХ СВОДОВ. Краткий анализ пространственных сетчатых конструкций. К современным конструкциям покрытий предъявляются следующие основные требования они должны быть легкими, индустриальными, транспортабельными, обладать высокой степенью заводской готовности. Кроме этих требований монтаж их на площадке должен быть простым при незначительных затратах времени и средств, а эксплуатация их возможной в течение длительного промежутка времени с минимальными затратами. Для выполнения этих требований необходимо изыскания оптимальных конструктивных решений по критериям материалоемкости, трудоемкости, стоимости и с обязательным удовлетворением условий эксплуатации , , . Пространственные стержневые конструкции различных форм купола, своды, складки в наибольшей степени удовлетворяют этим требованием. Такие стержневые конструкции, пригодные для перекрытия больших пространств и пролетов, можно смонтировать из коротких металлических стержней элементов с помощью специальных узловых соединений , . Они могут быть однопоясными и двухпоясными, а также в виде плоских плит структур для покрытий общественных и производственных зданий . Известно, что именно пространственные конструкции в большей мере удовлетворяют основным критериям, определяющим рациональность конструктивного решения, а именно, они дают значительное снижение материалоемкости, трудоемкости и стоимости, на 1 м2. Таким образом можно утверждать, что пространственные конструкции наилучшим образом отвечают требованиям современной индустрии, обеспечивая выразительные архитектурные формы здания и функциональное соответствие их назначению. Область рационального применения сетчатых сводов чрезвычайно обширна, она охватывает почти всю номенклатуру зданий и сооружений как гражданского так, общественного и промышленного назначения. Они особенно эффективны при больших объемах и пролетах, где применение таких конструкций является единственным рациональным решением. Тем не менее, следует отметить, что пространственные конструкции внедряются еше в недостаточном объеме. Многие объекты, где могли быть рационально применены пространственные конструкции, решаются в тяжелых формах балки, фермы. Еще недостаточно используются возможности пространственных конструкций при проектировании зданий и сооружений в объеме, в одной пространственножесткой конструкции, как единого целого. Цилиндрический сетчатый свод покрытия торгового зала в ГУМе г. Москва. Область применения и преимущества цилиндрических сетчатых сводов ц. Одним из основных недостатков пространственных сетчатых покрытий в виде куполов и стержневых плит является повышенная трудоемкость изготовления узловых соединений и монтажа их на высоте. Поэтому возникла идея создания цилиндрических сетчатых сводов из стержневых элементов с меньшим количеством типоразмеров узловых соединений и элементов в виде цилиндрических сетчатых сводов , . Основными конструктивными элементами ц. Такое конструктивное решение облегчает изготовление, транспортировку этих конструкций, для ц.