МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ТОНКОСТІННИХ КУПОЛІВ З ПОЛІКАРБОНАТУ ДЛЯ РАЦІОНАЛЬНОГО ПРОЕКТУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31649/2311-1429-2022-2-72-84Ключові слова:
геодезичний купол, монолітний полікарбонат, напружено-деформований стан, кліматичні впливи, меридіональні та кільцеві напруження, втрата стійкостіАнотація
У статті набув подальшого розвитку метод розрахунку тонкостінних купольних систем без стаціонарного фундаменту. Виконано ґрунтовний аналіз принципового конструктивного рішення безкаркасних збірно-розбірних сферичних куполів з полікарбонату, який використовують сучасні світові виробники цих споруд. Виконано стислий опис безмоментної теорії роботи сферичних оболонок, який адаптовано стосовно полікарбонатних куполів. Розглянуто спрощену аналітичну модель напружено-деформованого стану сферичної оболонки діаметром екватора до 5 м під дією кліматичних впливів для подальшої верифікації деталізованих моделей. Розроблено високо деталізовані скінчено-елементні моделі куполів різних розмірів з урахуванням технологічних прорізів та конструктивних елементів жорсткості (опорного кільця та дверної рами) під дією вітрових, снігових, ожеледних та інших кліматичних впливів. Виявлено ділянки з найбільшими внутрішніми напруженнями від різних навантажень та характер деформування споруди.
Окремо розглянуто питання втрати стійкості форми, положення та рівноваги тонкостінної сферичної оболонки, як легкої тимчасової споруди. Доведено, що найгіршим впливом для конструкцій куполу, виходячи з критерію стійкості, є вітровий вплив. Визначено оціночну величину аеродинамічної підйомної сили від вітрових впливів, що діє на куполи. Доведено, що підйомна сила набагато більша за стабілізуючу власну вагу тонкостінного куполу. Розрахунками виявлено, що безкаркасний сферичний купол з полікарбонату від дії вітрових навантажень неминуче втрачає стійкість рівноваги і потребує розкріплення анкерами. Запропоновано раціональний спосіб анкерування конструкцій куполу на тимчасових земляних майданчиках з використанням геошурупів або металевих гвинтових паль. Виявлено залежність між радіусом кривизни сферичного куполу та раціональною товщиною полікарбонату виходячи з критеріїв жорсткості та міцності Сформульовано конструктивні рекомендації щодо раціонального проектування купольних систем з полікарбонату. Розроблений технологічний регламент з подальшої безпечної експлуатації куполів, а також, окреслено напрямки подальших наукових досліджень за цією тематикою.
Посилання
DBN V.2.6-220:2017. Pokryttya budivelʹ i sporud. [Chynnyy vid 2018-01-01].– K.: Minrehion Ukrayiny, 2017. – 43 s. – (Natsionalʹni standarty Ukrayiny).
Homon S.S. H64 Konstruktsiyi iz dereva ta plastmas. Navchalʹnyy posibnyk. – Rivne: NUVHP, 2016. – 219 s.
Belenya E.Y., Henyev A.N., Baldyn V.A. Metallycheskye konstruktsyy. Ucheb. dlya vuzov / Pod obshch. red. E.Y. Belenya.– M.: Stroyyzdat, 1976. – S. 463 – 469.
Savelʹev V.A. Teoretycheskye osnovy proektyrovanyya metallycheskykh kupolov: Dys… dokt. tekhn. nauk. − Moskva, 1995. − 439 s.
DBN V.2.6-168:2014. Stalevi konstruktsiyi. Normy proektuvannya. Na zaminu DBN V.2.6-163:2010 u chastyni rozdilu 1 ta DSTU B V.2.6-194:2013. [Data nadannya chynnosti 01.01.2015 r.] – K.: Minrehion Ukrayiny, 2014. – 199 s. – (Natsionalʹnyy standart Ukrayiny).
DSTU EN 16153:2019. Lysty svitlopronykni plaski bahatosharovi z polikarbonatu (PC) dlya vnutrishnʹoho ta zovnishnʹoho zastosuvannya dlya pokrivelʹ, stin i stelʹ. Vymohy ta metody vyprobuvannya / Light transmitting flat multiwall polycarbonate (PC) sheets for internal and external use in roofs, walls and ceilings — Requirements and test methods. Pryynyato yak natsionalʹnyy standart metodom pidtverdzhennya za poznachennyam: [Chynnyy vid 2020-01-01] – 69 s.
Osnovy teoriyi plastyn ta obolonok z elementamy mahnitopruzhnosti : pidruchnyk / YA. M. Hryhorenko, L. V. Molʹchenko. – K.: Vydavnycho-polihrafichnyy tsentr "Kyyivsʹkyy universytet", 2009. – 403 s.
DBN V.1.2-14-2018. Zahalʹni pryntsypy zabezpechennya nadiynosti ta konstruktyvnoyi bezpeky budivelʹ i sporud: [Chynnyy vid 2019-01-01]. – K., Minrehion Ukrayiny, 2018. – 30 s. – (Natsionalʹni standarty Ukrayiny).
DBN V.1.2-:2006. Navantazhennya i vplyvy. Normy proektuvannya. [Na zaminu SNyP 2.01.07-85 (krim rozdilu 10)]. [Chynnyy vid 2007-01-01] – K. : Minbud Ukrayiny, 2006. – 71 s. – (Derzhavni budivelʹni normy Ukrayiny).
DSTU B V.1.2-3:2006. Prohyny i peremishchennya. Vymohy proektuvannya. Vved. Z 1 sichnya 2007 r. na zaminu rozdilu 10 SNyP 2.01.07-85. K.: Minbud Ukrayiny, 2006. – 10 s.
Popov V.O., Koshivsʹkyy O.S. Rozroblennya skincheno-elementnoyi modeli napruzheno-deformovanoho stanu kupolu z umov optymalʹnoho proektuvannya. Suchasni tekhnolohiyi, materialy i konstruktsiyi v budivnytstvi. Naukovo-tekhnichnyy zbirnyk. Vinnytsya, VNTU, 2012-1. S. 11 – 15.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
