автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Статическая работа, расчет и конструирование тентово-вантовых покрытий

кандидата технических наук
Орас, Рихо Эвальдович
город
Таллин
год
1984
специальность ВАК РФ
05.23.01
цена
450 рублей
Диссертация по строительству на тему «Статическая работа, расчет и конструирование тентово-вантовых покрытий»

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Орас, Рихо Эвальдович

Введение

Глава I 0 тентовых конструкцию?: и обзор работ в области их исследования и расчета.

1.1. Классификация, характеристика и области применения тентовых покрытий

1.2. Об исследованиях, посвященных тентовым конструкциям

1.3. Выводы анализа литературы и постановка задачи диссертации.

Глава П Расчет тентово-вантовых покрытий.

2.1. Общие замечания.

2.2. Принцип и общие уравнения описания работы тканевых материалов.

2.3. Определение геометрии и деформативно-напря-женного состояния тентово-вантового покрытия в ненагруженном состоянии и под действием статической нагрузки.

2.4. Расчет прямоугольной тканевой панели с ван-товым контуром по методу разложения нагрузки

Введение 1984 год, диссертация по строительству, Орас, Рихо Эвальдович

История тентовых конструкций уходит в далекое прошлое. Сохранившиеся до наших дней сведения о самых старинных тентовых сооружениях ведут нас в ХШ век до н.э. В середине XIX века стали распространяться временные тканевые покрытия для проведения различных представлений. Новый этап в развитии тентовых сооружений, продолжающийся и до наших дней, начался в конце пятидесятых годов XX века, благодаря развитию химической й текстильной промышленностей. Создавались новые виды полимерных волокон и на их основе, новые ткани, удовлетворяющие требования конструкторов при перекрытии больших пролетов.

В последние годы как в СССР, так и за рубежом легкие тентовые сооружения, основными частями которых являются мягкая оболочка и поддерживающие ее конструкции, получают все более широкое распространение. Это объясняется тем, что они обладают рядом характерных черт, которые в определенных условиях превращаются в преимущества по сравнению с другими типами конструкций. В качестве основных таких свойств можно назвать возможность перекрытия больших пролетов, быстровозводимость, малый расход материалов, применимость практически во всех областях народного хозяйства, в том числе в сельском хозяйстве. При возведении тентовых сооружений наряду с достоинствами необходимо учитывать и их недостатки, такие как трудности поддержания микроклимата и малую долговечность.

Актуальность темы. В решениях ряда Всесоюзных конференций по мягким оболочкам в последние несколько лет на основе представленных докладов было рекомендовано для быстрейшего решения вопросов продовольственной программы страны внедрение выгодных и технически легко осуществляемых тентовых покрытий. Последние могут быть эффективно применены в сооружениях различного назначения, например, для хранения удобрений и урожая, для гара-жирования и оперативного обслуживания техники, а также для проведения собраний, концертов и спортивных мероприятий. В то же время необходимо отметить, что еще мало изучены многие типы тентово-вантовых конструкций, в том числе тентовые покрытия с гибким контуром.

Диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному изучению статической работы и разработке алгоритма расчета таких конструкций.

Цель работы - экспериментально исследовать работу тентового покрытия, напрягаемого вантовым контуром, для получения данных об их формообразовании и напряженно-деформированном состоянии; разработать методику расчета подобных покрытий с учетом геометрической нелинейности их работы и физической нелинейности работы материала тента; на основе полученных результатов разработать предложения для проектирования, возведения и эксплуатации тентовых покрытий.

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

Заключение диссертация на тему "Статическая работа, расчет и конструирование тентово-вантовых покрытий"

Основные результаты экспериментально-теоретических исследований и рекомендации по проектированию, возведению и эксплуатации тентово-вантовых покрытий заключаются в следующем:

1. Способность ткани сопротивляться продольным усилиям в направлениях основы и утка значительно больше, чем в других направлениях, а влияние сдвиговой жесткости незначительное. Деформативность в направлениях основы и утка в основном зависит от соотношения натяжений в этих направлениях.

2. Расчетной моделью тканевой материи предложено принимать нитевую сеть, нити которой проходят по направлениям основы и утка ткани, а в узлах сети закреплены между собой. Расчет тентовых покрытий проводится с учетом геометрической нелинейности их работы и физической нелинейности работы материала тента.

3. Геометрия и перемещения элемента покрытия, определяемые расчетом, хорошо сходятся с экспериментальными результатами. Эпюры усилий, получаемые расчетным путем и экспериментально, качественно подобны, но количественно имеют некоторое различие, достигающее в отдельных случаях 30%.

4. Форму тентовых покрытий целесообразно выбирать с возможно большими кривизнами поверхности, что обеспечивает жесткость конструкции при меньших усилиях предварительного натяжения ткани тента.

5. Для тентовых покрытий желательно применять относительно хорошо деформируемый материал. Последняя черта дает возможность получить с помощью простого раскроя неразвертывающеся поверхности без возникновения складок.

6. Использование вантового контура позволяет избежать образования концентрации усилю! в угловых участках тканевого полотна при его предварительном натяжении.

7. Напряженно-деформированное состояние покрытия под нагрузкой зависит от вида закрепления ткани к контуру, а также от того, закреплены ли ванты на неподвижной опоре после предварительного напряжения или усилие в вантах сохраняется соответствующим способом на уровне начального значения. При всех вариантах экстремальные изменения усилий в ткани тента от внешней нагрузки возникнут в районе жестких элементов (опор) контура. Б тех участках, где контур больше перемещается, усилия мало изменяются.

8. Как правило, перемещения тентовых покрытий от реальных распределенных по поверхности оболочки нагрузок (до 0,5 кН/м2), достигаемые примерно gg- от пролета, не влияют на их эксплуатационные свойства.

9. При возведении и во время эксплуатации тентовых покрытий, в основном из-за неоднородности тканевых материалов, усадки при увлажнении и высыхании, релаксации и ползучести требуется регулирование преднапряженного состояния. Так как во время эксплуатации практически отсутствует возможность изменения раскроя ткани или она связана со значительными трудностями, то необходимо предвидеть возможность изменения геометрии или предварительного напряжения контура. р

10. Стоимость I мЛ тентовых конструкций, возводимых в Эстонской ССР, по сравнению, например, ;со стоимостью I м2 легких неотапливаемых помещений из стали, в среднем на 20% ниже. Эта разница теряется при использовании более капитальных тканевых материй. На основе сказанного можно сделать вывод, что использование тентовых покрытий в сооружениях целесообразно в случаях, когда требуется их быстрое возведение, многократное использование или доставка в труднодоступные районы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках диссертации выполнены следующие исследования и разработки:

1. Анализ литературных данных об эксплуатации конструкций и методах расчета покрытий с использованием мягких оболочек.

2. Экспериментальное исследование физико-механических характеристик ткани тента.

3. Экспериментальное исследование работы тентовой конструкции, напрягаемой вантовым контуром, и элемента тентово-ван-тового покрытия.

4. Разработка принципа и общих уравнений определения напряженно-деформированного состояния тентовых покрытий.

5. Сравнение полученных результатов расчета и экспериментальных данных.

В результате проведенных исследований получено следующее:

1. Метод расчета тентово-вантового покрытия; выведен алгоритм и составлены программы расчета изучаемых покрытий, позволяющие выполнить расчет с учетом геометрической нелинейности их работы и физической нелинейности работы материала тента.

2. Способ расчета прямоугольной тканевой панели с вантовым контуром по методу разложения нагрузки.

Библиография Орас, Рихо Эвальдович, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения

1. Расчет пространственных конструкций. М., 1967, вып. II, с. 31-52.

2. Балабух Л.И., Усюкин В.И. Приближенная теория мягких оболочек вращения. Труды УШ Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластин. Ростов-на-Дону, 1971. М., 1973, с. 230-235.

3. Бирюкова Т.П. Соединения в мягких ограждениях тентовых сооружений: Автореф. дис. канд.техн.наук. М., 1976. - 18 с.

4. Бирюкова Т.П. О взаимодействии тентового покрытия и краевого троса при локальном нагружении. Шестая Дальневосточная конференция по мягким оболочкам. Владивосток; 1979, с.141-146.

5. Блинов Ю.И., Куликов Г.В., Дуншкин В.Д. К использованию тентовых сооружений в зимних условиях. М., 1978. - 10 с. Деп. в ЦИНИС Госстроя СССР, Jfc 1269.

6. Блинов Ю.И., Отрощенко В.И., Александров К.Н., Небараков Ю.С. Повышение износостойкости мягких ограждений тентовых сооружений. М., 1979. - II с. Деп. в ЦИНИС Госстроя СССР, № 1586.

7. Блинов Ю.И., Отрощенко В.И., Стригин Б.С. Повышение архитектурно-строительных качеств износостойкости тентовых сооружений. М., 1979. - 12 с. Деп. в ЦИНИС Госстроя СССР,1. Л 1589.

8. Гениев Г.А. К вопросу о расчете пневмоконструкций из мягких материалов. Исследования по расчету оболочек, стержневых и массивных конструкций. Труды / ЦНИИСК, М., 1963, вып.II.

9. Качурин В.К. Гибкие нити с малыми стрелками. М.: Гос.изд. техн.-теор.лит., 1956 224 с.

10. Качурин В.К. Статический расчет вантовых систем. Л.: Изд.лит. по строительству, 1969 141 с.

11. Кислокий В.Н., Цыхановский В.К. Соотношения метода конечных элементов в нелинейных задачах статики мягких оболочек. В кн.: Численные методы решения задач строительной механики. Киев, 1978, с. 46-51.

12. Ковалев А.О. Влияние нарушений герметичности тентовых ограждающих конструкций. В кн.: Пути повышения эффективности и качества строительства. Йошкар-Ола, 1981, с. 46 -49.

13. Кульбах В.Р. Вопросы статического расчета висячих систем. Пособие для расчета. Таллин, 1970. 48 с.

14. Магула В.Э. Основные зависимости теории мягких оболочек.-Труды Николаевского кораблестроит. ин-та, 1973, вып. 78, с. 3-15.

15. Петровнин М.И. Применение стеклотканей в пневматических итентовых строительных конструкциях. Сообщения ДВВИМУ по судовым мягким оболочкам. Владивосток, 1976, вып. 34, с. 21-32.

16. Смирнов A.M. К расчету мягких сферических оболочек на произвольную нагрузку. Расчет пространственных конструкций. М., 1971, вып. 14, с. 52-71.

17. Усюкин В.И. Деформации мембранных торовых оболочек.

18. В кн.: Труды У1 Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластин. Баку, 1966. М.: Наука, 1966.

19. Усюкин В.И., Терещенко В.А., Борсов Р.Г. Разностные методы решения двумерных задач статики мягких оболочек. -Расчет пространственных конструкций. М., 1979, вып. 18,с. 69-84.

20. Феодосьев В.И. 0 формах равновесия резиновой сферической оболочки при внутреннем давлении. Прикладная математика и механика. М., 1968, т. 32, вып. 2, с. 339-344.

21. Феодосьев В.И. Осесимметричная эластика сферической оболочки. Прикладная математика и механика. М, 1969, т. 33, вып. 2, с. 280-286.

22. Шелихов Н.С., Куприянов В.Н. Установка для испытания пле-ночно-тканевых материалов на многократное растяжение.

23. В кн.: Работоспособность строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов. Межвуз. сб. Казань, 1978, вып. I, с. 25-28.

24. Шелихов Н.С., Куприянов В.Н. Тензометрия пленочного покрытия. В кн.: Работоспособность строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов. Межвуз. сб. Казань, 1979, вып. 2, с. 30-31.

25. Шпаков В.Н. Исследования соединений пневматических конструкций. Автореф. дис. канд. техн. наук, М., 1977.

26. Штолько В.Г. Исследование архитектурно-конструктивных решений тентовых покрытий. Автореф. дис. канд.техн.наук, Киев, 1967.

27. Штолько В.Г. Универсальное тентовое покрытие для летних сооружений общественного назначения. Респ. межвуз. науч.-техн. сборник, Киев, 1976, вып. 12. Строительство и архитектура, с. 84-89.

28. Wohnwelt, 1976, U 4, s. 272-275. »88. Gewebemembrankonstruktionen fUr permanente Bauwerke.

29. Bauen + Wohnen, 1979, N 9, s. 345-352. < 89. Jeddah's ha;j terminal: 105 acres covered dy fabric roof. Eng. Hews Record, 1970, v. 202, H 3, p. 60-61. 90. Laul H. Raudbetoon II. - Tallinn: Eesti Riiklik Kir^astus, 1962.- 576 lk.

30. Riesenzelt in der Wiiste Arabiens. Deutsche Bauzcitung, 1980, N 6, s. 26-28.

31. Tension structures planned for city.- Eng. News Record, 1975, v. 195, N 24, p. 11.

32. Wellenzelte fiir die X Weltfestspiele.- Deutsche Architek-tur, 1974, N 2, s. 104-108.

33. Oberdachungen von KLaranlagen.- Baumeister, 1980, vol. 77, N 6, s. 622-624.