Экспериментально-теоретическое исследование составных пространственных покрытий из повторяющихся блоков

Щуцкий, Сергей Викторович

Строительные конструкции, здания и сооружения

автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Экспериментально-теоретическое исследование составных пространственных покрытий из повторяющихся блоков

кандидата технических наук: Щуцкий, Сергей Викторович
город: Ростов-на-Дону
год: 2000
специальность ВАК РФ: 05.23.01

Диссертация по строительству на тему «Экспериментально-теоретическое исследование составных пространственных покрытий из повторяющихся блоков»

Автореферат диссертации по теме "Экспериментально-теоретическое исследование составных пространственных покрытий из повторяющихся блоков"

гГс оа г 2 ш

На правах рукописи

ЩУЦКИЙ Сергей Викторович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ БЛОКОВ

Специальность 05.23.01 - "Строительные конструкции, здания и сооружения"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2000

Работа выполнена на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конст рукций Ростовского государственного строительного университета.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Г.Б. Вержбовский

доктор технических наук, профессор P.C. Санжаровский; кандидат технических наук, доцент A.A. Токарев.

Ведущая организация - ПСИ "СЕВКАВНИПИАГРОПРОМ".

Защита состоится " - I " й о ^ Б Р 5 2000 г. в 10й часов на заседании диссертационногс совета Д.063.64.01 Ростовского государственного строительного университета по адресу 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственной строительного университета.

Автореферат разослан" 2.<3 да'ИьРХ 2000 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

.455—01

И 55Z. к -Oi , 0

Г.В. Несветаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы, В "Приоритетных направлениях и новых технологиях научно-технического развития строительства, архитектуры, градостроительства и ЖКХ на 1997-2000 годы" предполагается разрабатывать "перспективные функционально-планировочные и архитектурно-пространственные структуры малоэтажных жилых и общественных зданий на основе конструкций и изделий массового производства по открытой системе типизации, ... новые приемы и средства повышения архитектурно-художественных качеств и выразительности зданий и сооружений".

Такие конструкции можно получить, в частности, на оспове многогранников. Обзор отечественного и зарубежного опыта применения многогранных форм при создании конструкций зданий и сооружений показал, что они успешно используются во многих объектах гражданского, промышленного и сельскохозяйственного назначения. Материалом, наиболее полно отвечающим требованиям, предъявляемым к конструкциям покрытий, совмещающих в себе несущие и ограждающие функции, является древесина. Она имеет относительно малый собственный вес, достаточную прочность при сжатии и растяжении, хорошие теплоизоляционные качества, легко поддается обработке, долговечна при эксплуатации в агрессивных средах.

Наиболее перспективными и экономичными являются пространственные строительные конструкции многогранных покрытий из слоистых клеефанерных панелей. Подобные здания обладают рядом преимуществ:

- малой массой, что приводит к снижению трудоемкости и стоимости монтажа и сокращению сроков строительства;

- высокой степенью заводской готовности и транспортабельностью конструкций, позволяющей значительно снизить транспортные расходы;

- сборно-разборностью конструкций и сооружений в целом, позволяющей использовать их многократно;

- высокими теплотехническими свойствами для обеспечения возможности применения их в различных климатических районах.

пряжения отдельных многогранных блоков с учетом податливости стыковых соединений

а также разработка рекомендаций по расчету и конструированию таких покрытий.

Задачи работы:

- исследование вопросов формообразования многогранных пространственных покрыло из повторяющихся блоков и отыскания их оптимальных форм;

- определение жесткостных характеристик кяеефанерных панелей с учетом их анизо трогпш, возникающей за счет ряда конструктивных особенностей панелей;

- изучение и разработка стыковых соединений панелей, обеспечивающих помимо быст рой сборки-разборки сооружения прочное и надежное соединение панелей друг с дру гом;

- определение характеристик податливости стыковых соединений и изучение степени к влияния на работу конструкции в целом;

- численно-аналитический расчет многогранных покрытий с учетом фактических жест костей панелей и характеристик податливости стыков;

- выявление достоверности используемых расчетных методик путем сравнения получен ных теоретических результатов с экспериментальными;

- разработка рекомендаций по проектированию покрытий, образованных объединении многогранных блоков при различных вариантах сопряжения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- предложена методика определения оптимальных форм многогранных блоков, позво дающих создавать пространственные покрытия путем повторения этих блоков в раз личных направлениях без использования дополнительных конструктивных элементов;

- разработана методика численно-аналитического определения жесткостных характери стик клеефанерных панелей, имеющих нерегулярную структуру ребер;

- экспериментально-теоретически определена податливость предложенного в работ стыкового соединения панелей;

- предложены численный и аналитический подходы к определению НДС многогранны пространственных покрытий из плоских панелей с учетом податливости стыковых со единений;

На защиту выносятся:

- принципы формирования экономичных пространственных покрытий из повторяющих ся блоков;

- методика определения жесткостных характеристик панелей, обладающих конструктивной анизотропией;

- аналитический подход к определению НДС многогранных покрытий из жестких панелей;

- методика численного расчета конструкций с учетом фактических жесткостных характеристик панелей и податливости стыковых соединений.

Достоверность научных положений защищаемых в работе результатов обусловлена использованием обоснованных математических моделей и методов, а также сопоставлением результатов расчета с известными точными решениями частных задач. Практическая ценность:

- предложен практический подход к выбору многогранных форм для создания пространственных покрытий из повторяющихся блоков;

- разработан вариант стыкового соединения панелей, позволяющий сделать конструкцию сборно-разборной н обеспечивающий прочное соединение панелей друг с другом;

- разработаны рекомендации по проектированию составных пространственных покрытий, образованных объединением многогранных блоков.

Внедрение результатов.

Результаты исследования и рекомендации, представленные в работе, были использованы при проектировании объектов сельскохозяйственного назначения в ПСП «СЕВ-КАВНИПИАГТОПРОМ».

Материалы исследования внедрены в учебный процесс на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкций Ростовского государственного строительного университета.

Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ростовского государственного строительного университета (Ростов-ка-Дону, 1997-2000 гг.), на 57-й научно-технической конференции, посвященной 70-летию НГАСУ (Новосибирск, 2000, стендовый доклад), на научно-практической конференции, посвященной 70-летию строительного факультета ЮРГТУ(НПИ) (Новочеркасск, 2000) и представлялись на международной выставке "Мой Дом" (Ростов-на-Дону, 1999).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, имеет 55 иллюстраций, 12 таблиц, библиографию из 162 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается эффективность пространственных покрытий из плоских клеефанерных панелей в сооружениях, образованных повторением в разных направлениях многогранных блоков.

В первой главе отражено состояние вопроса и выполнен анализ исследований многогранных пространственных покрытий из древесины, а также методов расчета конструкций. Рассмотрены вопросы применения в строительстве сборно-разборных сооружений из плоских панелей и их экспериментальные исследования.

Первым примером пространственной конструкции из древесины в России было сводчатое покрытие выставочного павильона на Всероссийской художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде в 1896г. Автором идеи создания подобных конструкций является выдающийся русский ученый В.Г. Шухов.

Большой вклад в дальнейшее развитие пространственных конструкций из древесины и фанеры внесли советские инженеры и ученые Ю.А. Барашков, П.Н. Ершов, А.А. Журавлев, В.Ф. Иванов, В.П. Ипатьев, Г.Г. Карлсен, М.Е. Каган, К.П. Кашкаров, М.Ф. Коваль-чук, В.М. Коченов, Д.В. Мартянец, Р.В. Мильвицкий, Г.В. Свенцицкий,, Е.И. Светозарова, М.С. Туполев, Я.Ф. Хлебной, И. А. Цыпленков, Е.И. Щепеткинаидр.

Вопросами теоретических разработок и инженерных решений, связанных с формообразованием покрытий, занимались такие ученые, как Ч. Банн, Н.М. Бескин, Г.В. Браццт, М. Веннинджер, Л. Жерарден, Ю.С. Лебедев, В.Е. Михайленко, Wester Т. и др.

Максимальное сокращение сроков строительства, снижение его стоимости и улучшение качества строительства возможно путем быстрейшего перехода на возведение полносборных зданий и сооружений из элементов полной заводской готовности. Этим требованиям отвечают многогранные покрытия, сформированные из клеефанерных панелей. В зарубежной практике строительства существует множество примеров применения такого

рода деревянных конструкций. К сожалению, в нашей стране подобные технологии не получили еще своего массового развития.

Пространственные покрытия из плоских панелей могут классифицироваться как многогранные оболочки, а отдельные элементы, с позиции строительной механики, представляют собой пластины различных очертаний и свойств. Важную роль в разработке общей теории пластин и оболочек сыграли такие отечественные и зарубежные ученые, как И.Г. Бубнов, Д.В. Вайнберг, П.М. Варвак, В.З. Власов, A.C. Вольмир, Б.Г. Галеркин, Э.И. Григолюк, JI. Доннелл, Д. Итцхаки, Т. Карман, Ж. Кирхгофф, В.А. Киселев, Н.В. Колку-нов, 3. Кончковский, М. Леви, С.Г. Лехиицкий, А.И. Лурье, Б.К. Михайлов, Л. Навье, В.В. Новожилов, П.М. Огибалов, Ю.В. Осетинский, П.Ф. Папкович, Б.И. Рабинович, А.Р. Ржа-ницьш, В. Ритц, С.П. Тимошенко, А.П. Филин, К.Ф. Черных, К. Штамм и др.

Несмотря на накопленный в мировой практике строительства опыт проектирования и возведения многогранных покрытий из древесины, имеется много нерешенных задач как в области поиска наилучшего решения конструкций в целом, так и в области совершенствования узловых соединений и элементов.

На основе выполненного литературного обзора сформулированы цель и задачи настоящего исследования.

Во второй главе предложен подход к выбору рациональных форм многогранных блоков, рассмотрена конструкция клеефанерной панели и варианты узловых соединений.

На основе проведенного обзора литературы можно сказать, что пространственные покрытия, имеющие форму выпуклых многогранников, являются наиболее предпочтительными, так как они обладают высокой пространственной жесткостью и устойчивостью при воздействии различных нагрузок. Выбор рациональных форм упомянутых покрытий целесообразно проводить по предложенному в работе безразмерному показателю:

# = (1)

где Fmr.p, Foc„ - площади покрытия и основания соответственно, V- объем.

На основе анализа различных форм выпуклых многогранников в работе предлагается остановиться лишь на нескольких: ромбокубооктаэдр, усеченный октаэдр, усеченный кубооктаэдр и ромбоикосододекаэдр. Их геометрические характеристики представлены в табл. 1, причем в качестве постоянного критерия при сравнении исследуемых блоков была выбрана площадь покрытия.

Таблица 1

Показатели Куб Усеченный октаэдр Усеченный кубо-октаэдр Ромбо-кубо-октаэдр Додекаэдр Полусфера

а, м 3 1,303 1,09 1,75 0,864 2,68

с * Fom., М 9 11,88 14,87 14,79 19,7 22,6

f*noxp.> М 45 45 45 45 45 45

Км' 27 17,68 33,63 34,5 34,4 40,3

0,421 0,105 0,674 0,695 0,789 1

Кроме того, выбор указанных форм обусловлен следующими критериями:

- разрезка их одной плоскостью, исходя из геометрических особенностей, позволяет формировать пространственные покрытия, имеющие опорный контур, лежащий в горизонтальной плоскости, без применения каких-либо дополнительных конструктивных элементов;

- при формировании на основе многогранников сооружений из плоских панелей число типоразмеров является минимальным;

- форма выбранных многогранников позволяет «тиражировать» их в разных направлениях, стыковать друг с другом, варьируя различные типы сопряжений (рис. 1).

Рис.1

Пространственные покрытия многогранной формы, предлагается возводить из клее-фанерных панелей, имеющих некоторые конструктивные особенности: внутренние ребра расположены с шагом 500 мм и имеют сечение 45x175 мм; контурные ребра имеют сечение 85x175 мм; шаг приконтурных ребер вдвое меньше средних и составляет 250 мм; внутренняя обшивка заканчивается на приконтурных ребрах, оставляя открытыми крайние

отсеки для возможного размещения в них внутренних коммуникаций сооружения и обеспечения соединения панелей.

Рассмотрены решения стыковых сборно-разборных соединений, не требующих больших затрат труда на их устройство и выполненных с использованием минимального количества простых по своей конструкции дополнительных деталей. На рис. 2 представлена схема соединения, наиболее предпочтительного для пространственных конструкций многогранной формы. В соответствии с разработанной технологией монтажа покрытия процесс формирования стыка состоит из двух этапов. На первом из них панели 1 соединяются друг с другом при помощи стальных V-образных пластин 2 на болтах 5 (в точках D). Тем самым создается форма поверхности и обеспечивается сокращение времени, необходимого для монтажа. После сборки Рис. 2 всей конструкции покрытия переходят к окончательному

оформлению стыков. При этом нижняя часть стыка заполняется мягким утеплителем, в верхнюю часть укладывается деревянный вкладыш 3 и соединение закрывается нащельни-ками 4.

В третьей главе приведены методики определения жесткостных характеристик ребристых клеефанерных панелей, оценки податливости конкретного стыкового соединения, рекомендуемого для многогранных пространственных покрытий, выполнен аналитический расчет многогранного покрытия с податливыми связями, проведены численные расчеты многогранных составных покрытий реальных размеров из повторяющихся блоков на эксплуатационные воздействия распределенных и локальных нагрузок.

Для разработки инженерной методики, позволяющей определять жесткостные характеристики панелей с конструктивными особенностями, был решен ряд задач.

Рассмотрена квадратная в плане клеефанерная панель, опертая по четырем сторонам и загруженная равномерно распределенной нагрузкой. Максимальный прогиб такой шиты. с учетом всех конструктивных особенностей определен в результате статического расчета при помощи программы COSMOS/M.

С другой стороны, представим панель в виде трехслойной конструкции со сплошным средним слоем. В таком случае ребра как бы "размазываются" по панели в границах

этого слоя. Зависимости, позволяющие подсчитать приведенные жесткостные характеристики среднего слоя, находятся по методике С.П. Тимошенко:

£,*=£%( 1-Й ^ф-Ь аЬ

з (с,

+ — Ь а

, V, = V

а (1- 2 агК у* аЬ

Ъг V' "а °2 = V— . а

(2)

Жесткости такой пластинки в целом определяются при помощи теории, предложенной С.Г. Лехннцким. Подставляя в выражения, рекомендуемые для определения жестко-стей, характеристики среднего слоя (2), запишем:

Е?

1 -уМ

-Л|)н

Е'Л 1 * *

Б*

\-vfvf

1 * *

(3)

1 -v1v2

1 1^2

где Ь], - расстояния от срединной плоскости до нижних границ слоев;

^¡V2 - главные модули Юнга, модуль сдвига и коэффициенты Пуассона для фанеры соответственно.

Прогиб этой пластинки можно определить аналитически, используя известное выражение:

<ю со

. т-Я'Х . п-я-у

бш —--вт-—

а Ь

(4)

4 ' 1 / А Чтп __ Л Л г* 1 17 Т-Х 4'

л тм^ Д, • т с + 2• • и -т с + 02 -п где с~Ъ/а- соотношение сторон, а остальные обозначения общеприняты.

Величины прогибов, вычисленных по методике, описанной выше, будут несколько отличаться от перемещений, найденных при помощи МКЭ. Это объясняется тем, что формулы (3) позволяют вычислить приведенные характеристики ребристых пластин с регулярной сеткой ребер, в то время как пластина, рассчитанная при помощи МКЭ, имеет конструктивные особенности.

Как видно из (2)-(4), жесткости панели, следовательно, и прогибы зависят от поперечного сечения ребер. Таким образом, варьируя толщину ребра, можно добиться равенства перемещений, найденных аналитически и при помощи МКЭ. Размеры "приведенных" ребер для различных вариантов панелей представлены в табл. 2.

Таблица 2

Соотношение сторон панели вприл. ребра» М -^-•100% Ррсб

3x3 м 32,7 0,024 44,0

3x2,5 м 22,4 0,013 51,2

3x2 м 11,3 0,003 60,0

2,5x2,5 м 16,8 0,026 56,3

2,5x2 м 10,3 0,01 66,7

2x2 м 7,1 0,008 77,8

Как показали исследования, предлагаемая методика приемлема для панелей, имеющих размеры сторон более 2 м. При этом процентное отношение площади имеющихся в панели особенностей Рас к площади части панели с равномерным расположением ребер Рреб должно быть меньше 80% (последняя колонка в табл. 2).

Панели меньших размеров, как правило, не имеющие развитой сетки ребер, в аналитическом расчете рассматриваются как однослойные пластинки, максимальные прогибы которых вычисляется по (4). Затем, по аналогии с предыдущим подходом, определяются приведенные толщины таких пластинок ^^, при которых найденные прогибы будут равны перемещениям, полученным при помощи МКЭ.

Треугольные панели, в отличие от прямоугольных, не имеют ортогональной сетки ребер и представляются в виде однослойной пластины.

Для нахождения максимального перемещения этих панелей воспользуемся приближенным методом определения прогибов анизотропной пластинки, основанного на теореме о минимуме энергии упругого тела. Применительно к ортотропной пластинке выражение полной энергии можно записать в виде:

Чя

а*2

д2со д2<а _ дх1 ду2

(з2 V 8(о

+4Д

,2 ч2 8о>

\8хду

■2 ц<о

<Их<1у. (5)

Воспользовавшись методом Ритца, зададимся выражением для возможного прогиба в виде:

х3 -3/*-ь(*а -X2

а>-

64Ь

(6)

Подставляя (6) в (5), получим величину Э в виде квадратичной функции коэффициента Л Решая задачу о минимуме этой функции, получаем выражение для определения неизвестного коэффициента:

1 , (414• Рк +63•£>, + 92 • £>1 • к2 + 72 + 93 • £>2)

А\ — —— • ¿э • —— ■ — ■ 1 \

1 90 (3-£>1 + 3-£>2 + 2-/>1-у2 + 9-Д.)

(7)

Варьируя толщину пластинки, можно добиться равенства перемещений, найденных аналитически и с помощью конечноэлементного расчета.

При исследовании вопросов поведения под нагрузкой многогранных покрытий обо-лочечного типа немаловажное значение имеет жесткость стыковых соединений панелей между собой. Рассмотрим методику определения податливости одного из возможных вариантов сопряжения элементов многогранных оболочек.

Поскольку при производстве отдельных деталей соединения неизбежны неточности, а также учитывая наличие допусков на изготовление элементов (±2мм), работу стыка под нагрузкой можно подразделить на два этапа. На первом из них изменение угла между панелями происходит за счет выборки неточностей изготовления и допусков. При этом жесткость соединения обеспечивается одной лишь У-образной пластиной. Второй, основной этап начинается с того момента, когда в работу включаются деревянные вкладыши, а жесткость стыка определяется характеристиками пластины и вставки.

,2с, Д

Рис.3.

С учетом геометрических соотношений сопряжения двух панелей (рис. 3) вертикальные и горизонтальные смещения блока АН и Д£ при изменении угла а на малую величину ^ определяются по формулам:

Ш = /усоза; &Ь = 21у$т а.

Исследование вопросов податливости или жесткости стыкового соединения начнем ; изучения У-образной пластины. В силу ее очевидной симметрии достаточно рассмотреть расчетную схему половины пластины (рис. а).

Я в

Рис. 4

Перемещения точки Б на уровне срединной плоскости панелей по направлению ;ействия нагрузки подсчитываются при помощи интеграла Мора и в обозначениях рисунка 1,а могут быть представлены в виде:

4п=-

— (\Ш2 {т2 + II\л- 2а)-[\812 вт 2а + \2у{%ша -])|+17/24}.

(9)

ЪЫЕ1

Определим жесткость стыкового соединения на первой стадии его работы. Для этого ¡аменим У-образную пластину пружиной с жесткостью "с". Приравняв перемещение пла-:тинки и пружины,из (9) вычислим значение этой жесткости.

Расчетная схема части блока представлена на рисунках 3 и 4,6. Рассматривая дефор-гарованную схему стыка, запишем уравнение равновесия системы как равенство нулю ;уммы моментов относительно точки А всех силовых воздействий, приложенных к соеди-генито:

а I2

2 Су/= [2 + С08(2а - 2^)].

(10)

Подставив в последнее равенство величину с из (9), несложно отыскать значение тла цгпри различных «(рис. 5), а значит,и перемещение точки Э У-образной пластины.

Перейдем к рассмотрению второго этапа работы стыкового соединения панелей. 1осле включения в работу деревянного вкладыша последний принимает на себя всю экс-шуатационную нагрузку, поскольку жесткость вкладыша значительно больше аналогич-юго параметра У-образной пластины. Деформации, происходящие за счет обжатия вкла-сыша, можно определить по закону Гука для одноосного сжатая. Просуммировав величи-

ну начального зазора с деформацией вкладыша, можно найти изменение угла раскрыто стыка, после чего определить фактические АН и АЬ перемещения панельной конструкции.

Рис. 5

Полученные результаты позволили оценить степень податливости рассматриваемого стыкового соединения и сделать вывод о том, что при эксплуатационных нагрузках имеет место упругое сопряжение панелей друг с другом. В расчетах конструкций этот факт предлагается учитывать введением в конечноэлементную модель конструкции упруго-податливых связей между отдельными панелями. В реальных задачах такой связью могу) служить вставки в виде тонких упругих пластинчатых элементов типа листовых шарниров. Толщину вставок и их упругие характеристики следует подбирать в соответствии с результатами описанного в 4 главе эксперимента, а их ширину предлагается принимать равной кратчайшему расстоянию между контурными ребрами двух соседних панелей в свету, на уровне срединных плоскостей последних.

Следует отметить, что стыковые соединения обладают значительно меньшей жесткостью, чем панели, поэтому расчетная схема покрытия представляет собой набор жестких пластин, соединенных податливыми связями. Именно за счет этой податливости и будет в основном происходить деформирование многогранного покрытия. При численном расчете сооружения с помощью МКЭ только изгибные деформации вводимых в расчет пластинок будут достоверными, в то время как в действительности стыковое соединение испытывает сложное напряженное состояние. Для оценки достоверности результатов конечноэлемент-ного расчета выполнен аналитический расчет одного из возможных вариантов покрытий.

В настоящей работе использована модификация методики расчета многогранных пространственных покрытий, разработанной Б.К. Михайловым.

В случае поверхности с изломами кривизны представляются в виде:

|/я; +£©,■*(<*,-<*„> 1/я'2=к;~к2+£<Э;-б{а2-ау), (11)

/=1 /=1

■де к], к2 - кривизны поверхности в промежутках между изломами;

©/, 0, - углы поворотов касательной плоскости при переходе через линии переломов;

а/, а2, а и, щ - координатные линии и линии изломов; т,п- количество изломов в направлении координатных линий; д(ага2) - дельта-функция Дирака. Подставив в уравнения равновесия и неразрывности деформаций значения кривизн ю формулам (11), получаем систему разрешающих уравнений для оболочки с изломами ¡рединной поверхности

а,-Т + ФгМ = Р-К1'-Т + М,'-М, (12)

£2ГТ + Ф2М = - К2'-Т+Ы2'-М, десь Ф>, Цг, Ф2 - матричные операторы классической теории тонких гладких оболо-кк; К1', N1', Кг', N2' - матричные операторы с разрывными коэффициентами.

Вводим в уравнения равновесия и совместности деформаций (12) некоторую ком-шексную функцию

<р = со + 1~Р , (13)

-де со - прогиб; 1< ~ функция напряжений; п г -^12(1 — у2)/й .

3 этом случае система (12) преобразуется к следующему виду, представленному для крат-сости записи в тензорной форме:

АгА2

' э а2 1 8 з 1 д ^ д 1__а а 4 1 з ^

дах Ах /?22 5а, 6а2 Яп дщ 8ах Яп да2 да2 Аг да2) _ 1пЬгдА<р

(14)

Как отмечалось ранее, развитость панелей в поперечном направлении позволяет тредположить, что покрытие будет испытывать только изгибные деформации. Несложно иметить, что (14) является известным уравнением теории пологих ободочек в комплекс-юй записи, однако, с учетом отмеченной особенности конструкции, присутствующие в

нем радиусы кривизны должны приниматься в своем обычном виде, без учета пологоста покрытия.

Подставив (11) в (14),имеем для случая декартовой системы координат

А <р + т

ду'

(15)

Опуская промежуточные преобразования, решение уравнения (15) запишем в виде

где <рх - первый член в разложении функции (р по координате у; (Ру - первый член в разложении функции <р по координате х;

<Ро ~ решение уравнения А2<р0 = зш(а,лг) Д у),

(16)

Уа - решение уравнения

ц/Х1 = ё(х - л,-), имеющее вид

{¿^ = С,с/г(/&)+ С25Л(/&)+ СэхсИ{/Зх)+С4Х5Л(»+ + - д,)) - р{х - х, )сЬ(р{х - х))]#(* - \

причем - единичная функция Хевисайда, а С], (-2, С}, С4 — произвольные

постоянные интегрирования. Выражение записывается аналогичным образом. Операторы Ь, и Ь, определяются выражениями

и = -тО,!?, Ь/ = -Щс?. Отделяя в (16) вещественные и мнимые части и используя известные зависимости теории пластин, получаем следующие формулы для определения усилий и моментов:

М1=П

(У'А^у)

(17)

^-АтгЛгГ

Н\ + А1

п\ + А2

п 1 + А

2Г гу,

•де А = 2пвр'

Уь 1 2 )

5ш2(аа(1 + ч/2/2))"

4а4

Величины углов поворота панелей друг относительно друга у„, вызванные податли-юстью стыковых соединений под нагрузкой, определяются из (17), где с - жесткость сты-:ового соединения.

По описанной выше методике в работе выполнен расчет пгарнирно опертой по конуру оболочки (рис. б), составленной из девяти изотропных пластин, имеющих размер сто-юны 0,5м. При загружении оболочки равномерно распределенной по всей поверхности

покрытия вертикальной эксплуатационной нагрузкой прогиб составил 2,003 мм.

Прогиб аналогичной конструкции, рассчитанной при помощи МКЭ, с учетом жесткостных характеристик панелей и податливости стыков получился равным 2,4 мм. Это позволяет говорить о правомерности применения МКЭ, а также предложенных методик по определению приведенных характеристик клеефанер-ных панелей и жесткости стыковых соединений для расчета многогранных пространственных покрытий.

При помощи упомянутого выше программно-вычислительного комплекса Ю8МОБ/М был выполнен расчет пространственных конструкций из повторяющихся бло-ов. Конечноэлементная модель этих покрытий представлялась следующим образом. Каж-ая панель являлась отдельным (физическим) конечным элементом, жесткостные характе-истнки которых вычислялись по предложенной ранее методике. Стыковые соединения аменялись упругими пластинками и представлялись, в свою очередь, также четырех-гольными конечными элементами, характеристики которых вычислялись по методике, писанной выше.

В работе рассчитаны шесть составных многогранных покрытий, представленных на ис.7. Покрытия формируются из крупноразмерных панелей с размером сторон Зм. Высота »перечного сечения панелей принималась по приведенным характеристикам и составляла ,2м для квадратных и 0,075м - для треугольных панелей; упругая пластинка, моделирую-;ая стыковое соединение, имела толщину 5,7 мм. Покрытия подвергались воздействию

Рис. 6.

вертикальной эксплуатационной нагрузки. Интенсивность снеговой нагрузки на сооруже пне принималась для условий Ростовской области.

Кроме того, рассматриваемые сооружения рассчитывались на воздействие локаль пых нагрузок, имеющих помимо вертикальной и горизонтальную составляющую.

Анализ полученных результатов показал, что рассчитываемые покрытия при воздей ствии на них эксплуатационных нагрузок имеют достаточный запас прочности и высоки* жесткостные свойства. Отличительной особенностью покрытий является локальный ха рактер деформирования от местных нагрузок. Установлены предельные размеры объемов перекрываемых без внутренних опор.

В четвертой главе описаны проведенные автором экспериментальные исследова них клеефанерной панели, стыкового соединения, а также несколько вариантов малораз мерных многогранных покрытий.

Изготовленная в лабораторных условиях модель клеефанерной панели квадратно! формы в плане с длиной стороны в 1 метр испытывалась на сжатие с изгибом. Панель име ла фанерные обшивки толщиной 3 мм, выполненные из фанеры марки ФСФ, и средни! слой в виде ортогональной сетки ребер одинакового поперечного сечения 60x16 мм.

В процессе испытаний измерялись вертикальные перемещения верхнего торца пане ли и его поворот из плоскости, а также напряжения в обшивках и ребрах. Измерения про изводились при помощи двух индикаторов часового типа и тензометрического комплекса

Рис. 7

Датчики устанавливались на продольных ребрах в зонах растягивающих и сжимающих напряжений, а также па сжатой и растянутой обшивках в центре панели и в верхней ее части.

Анализ напряженно-деформированного состояния панели при многократном ее за-гружении до уровня эксплуатационных нагрузок показал, что напряжения в ребрах и обшивках находились в пределах упругой работы материалов. Расчет панели по конечноэле-ментной методике выявил удовлетворительную сходимость теоретических и экспериментальных значений напряжений.

Для определения жесткостных характеристик стыкового соединения испытывался фрагмент покрытия из двух панелей. Предварительно в заводских условиях были изготовлены малоразмерные панели квадратной и треугольной форм в плане, имеющие размер стороны 0,5м. Блок для испытаний собирался из четырех квадратных панелей. Панели соединялись попарно, а из образовавшихся укрупненных модулей размерами в плане 500x1000мм было сформировано сопряжение панелей под углом 135° друг к другу {рис. 3). Величина угла назначалась исходя из того, что впоследствии испытанию подвергалась малоразмерная конструкция пространственного покрытия в форме ромбокубооктаэдра с гаким же углом сопряжения граней.

Загружение блока осуществлялось поэтапно. Величина нагрузки на каждом этапе составляла 1/5 от максимального значения эксплуатационной нагрузки на покрытие. В процессе испытания замерялись вертикальные и горизонтальные смещения блока, позволяющие оценить степень податливости стыкового соединения. Добиваясь равенства экспериментальных и теоретических перемещений, определены параметры соединительной пла-гтинки, моделирующей упругую работу соединения (1 = 1,83мм, Е = 2,06* 105МПа).

В лабораторных условиях испытаны три варианта многогранных покрытий: блок в форме усеченного ромбокубооктаэдра; покрытие, образованное из двух блоков, соединен--п.тх при помощи "перехода"; покрытие, составленное из фрагментов двух многогранников я свода. Нагрузка на сооружения прикладывалась поэтапно (по 100кг). На каждом этапе при помощи прогибомеров Максимова регистрировались перемещения наиболее характерных точек покрытий. Схемы приложения нагрузок на покрытия представлены на рис. 8, где направления замеряемых перемещений обозначены стрелками, а опытные и теоретиче-зкие значения перемещений от максимальных нагрузок приведены в табл. 3.

Таблица 3

X» схемы Место приложения и величина нагрузки Экспериментальные и теоретические перемещения точек покрытий, мм

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Э Т Э т Э т э т э Т Э Т Э Т Э Т Э Т Э Т

1 Верхняя панель блока (4,0 т/м2) о" 00 о" м •Ч" сХ сн сч сч" >г> о" 00 о" - - - - - - - - - - - -

2 Верхние панели обоих блоков (4,0 т/м2) - - сн м гч (Л сч ■ч- N - - - - СП сч" О)" СП сч сч" - -

Верхняя панель одного блока (4,0 т/м2) - - О о" О о" о о" 00 о о" - - СЧ о сГ 0,053 - - 1—1 о" 0,162 сч" СЧ сч <4 сч" г-~ сч" - -

Наклонная панель одного блока (1,6 т/м2) о о" о о" о о" о о" - - - - сч" с- - - - - о" о" сч о" с» о"

3 На все верхние панели (1,6 т/м2) о С\~ со" о ш" I—< чг, >л~ »о к I—" ¡2 >/> 00 со" оо" - - - - - - - - -

На I и IV панели (0,7 т/м2) с^ оеГ ОТ СУГ стГ о о" о Ч"" \о со" о\ Оч" о_ оС оО - - - - - - - - - -

На I и П1 панели (0,6 т/м2) сн со" ип 00 стГ ■ч- оС ч-Н СП гч о •ч-* еч ю о" сч СП о" СЧ СЧ «л* Оч_ чн" - - - - - - - - - -

На II и III панели (0,5 т/м2) а\ о К го" N о\ о о ©, сч 0. гч" сч ш ©* с-4 а\ о" Г) 00 •о о с-" - - - - - - - - - -

тгг

2 3'

тчгг

|5 &,

г\

/ в) Л)

7777777

Т7

тттп

3) V '1'

/ I п ш IV \

•а

Г777777Т77

7Г

Результаты эксперимента и теоретического расчета малоразмерного покрытия в форме усеченного ромбокубооктаэдра показали, что оно обладает большими запасами прочности, а также позволяют сделать вывод о том, что сооружения, подобные правильным или полуправильным многогранникам, являются "геометрически" устойчивыми.

Испытания составных покрытий показали, что при локальном воздействии на один из соединенных друг с другом многогранников основная часть нагрузки воспринимается именно этим блоком, при этом второй получает незначительные перемещения. Это свидетельствует о том, что в покрытиях, образованных повторением многогранных блоков в горизонтальном направлении, каждый из них оказывает влияние лишь на смежные конструкции.

Анализ результатов эксперимента и теоретического расчета покрытия, комбинируемого из частей многогранных блоков и свода, позволил установить, что в некоторых случаях перемещения достигали своего допустимого значения уже при нагрузке, составляющей 60% от ее максимальной величины. Для обеспечения жесткости таких покрытий по I их длине целесообразно, не реже чем через каждые три ряда панелей свода, устраивать внутренние опоры или перегородки.

В пятой главе разработаны рекомендации по применению многогранных пространственных покрытий из повторяющихся блоков.

В заключении сформулированы основные выводы по работе:

1. Обзор литературы по теме исследований показал, что в настоящее время большее внимание уделяется архитектурным проработкам многогранных пространственных покрытий, в то время как вопросы конструирования и расчета объектов в целом с учетом их фактических особенностей рассматриваются значительно реже.

2. В процессе формообразования составных пространственных покрытий предпочтение следует отдавать многогранным блокам в виде частей Платоновых и Архимедовых тел. Они состоят из одних и тех же правильных многоугольников, что позволяет достаточно просто решать вопросы объединения отдельных блоков в единый выразительный архитектурный комплекс.

3. Рассмотренный в работе подход к выбору эффективных форм покрытий на основе предложенного показателя рационального использования объема дает возможность обоснованно рекомендовать для составных покрытий такие формы, как додекаэдры, кубо-октаэдры и др. На отдельных примерах показаны неограниченные возможности компонов-

ки составных пространственных покрытий из тиражируемых в различных направлениях на плоскости и по высоте однотипных многогранных блоков.

4. Предложен вариант стыкового соединения панелей покрытий, позволяющий связывать их под любыми углами и обеспечивающий достаточно простой монтаж здания, благодаря податливости основного элемента стыка. Соединение является сборно-разборным, что дает возможность легко заменять одни панели другими в процессе эксплуатации объекта и изменять его конфигурацию.

5. Предложен подход к определению жесткостных характеристик ребристых слоистых панелей с конструктивными особенностями. Подход базируется на использовании методик С.Г. Лехницкого, М. Соколовского и методе конечных элементов. На примере прямоугольных клеефанерных панелей с нерегулярной структурой реберного подкрепления показана зависимость величин жесткостей однослойной фиктивной пластинки, заменяющей исходную конструкцию, от размера стороны панели.

6. Установлены характеристики податливости предложенного в работе стыкового соединения. Показано, что в зависимости от степени нагружения конструкции работу соединения можно разделить на два этапа. При этом на первом этапе характеристики упругой пластинки, моделирующей стыковое соединение в конечноэлементном расчете, определяются жесткостью У-образной вставки, а на втором этапе-жесткостью всех основных элементов стыка.

7. Разработана методика расчета многогранных пространственных покрытий с помощью метода конечных элементов, отличающаяся тем, что исходная конструкция панелей покрытия с ортогональной сеткой ребер и достаточно сложные по составу стыковые соединения заменяются однослойными элементами с приведенными жесткостными характеристиками. Такой подход позволяет упростить расчетную схему здания и дает возможность использовать любые ПВК, основанные на МКЭ, даже с небольшой библиотекой конечных элементов. Отмеченная особенность делает указанную методику инженерной.

8. С помощью аппарата функций с разрывными параметрами получены дифференциальные зависимости, описывающие напряженно-деформированное состояние многогранных покрытии, образованных из плоских пластинок с упруго-податливыми связями между ними. Принятый в работе подход основан на методике Б.К. Михайлова для оболочек с разрывными параметрами. Выполнен расчет одного из возможных вариантов покрытий, доказавший принципиальную возможность использования полученных зависимостей

н подтвердивший удовлетворительную сходимость с результатами конечноэлементного анализа.

9. Исследовано поведение под эксплуатационной нагрузкой шести составных покрытий из повторяющихся блоков. Установлена высокая жесткость конструкций, обеспечиваемая не только за счет свойств отдельных панелей, но во многом благодаря форме покрытия. Выявлены некоторые закономерности сопряжений исходных блоков и влияния частоты расположения в зданиях внутренних опор и перегородок на их деформативность.

10. Экспериментальная проверка перечисленных выше теоретических положений на малоразмерных конструкциях подтвердила высокие прочностные и жесткостаые характеристики многогранных пространственных покрытий и возможность использования предложенного в работе расчетного аппарата.

11. На основании выполненного комплекса экспериментально-теоретических исследований разработаны рекомендации по рациональным областям применения многогран-яых пространственных покрытий из повторяющихся блоков.

Основцое содержание диссертации отражено в следующих работах: 1. Вержбовский Г.Б., Щуцкий C.B. Определение характеристик податливости стыковых соединений панелей универсального набора // Легкие строительные конструкции. -Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1999. - С. 25-35. I. Вержбовский Г.Б., Щуцкий C.B. "Сложность" расчетов строительных конструкций // Легкие строительные конструкции. - Ростов н/Д: Рост. гос. акад. стр-ва, 1996. - С. 103110.

5. Вержбовский Г.Б., Щуцкий C.B. Использование информационных технологий при изучении работы пространственных покрытий из универсального набора панелей // Проблемы строительства н инженерной экологии: Материалы науч.-практ. конф., посвященной 70-летию строительного факультетаЛОж.-Рос. юс. техн. ун-т. (НПИ). - Новочеркасск: НОК, 2000. - С. 311-316. L Вержбовский Г.Б., Щуцкий C.B. Экспериментальное исследование трансформируемых конструкций / Рост. гос. строит, ун-т. - Ростов н/Д, 1999. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ, №706-В99 от 10.03.99.

5. Щуцкий C.B. Многогранные покрытия, образующиеся повторением одинаковых прс странственных блоков // Междунар. науч.-практ. конф. «Строительство-98»: Тезиа докладов. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т,1998. - С. 18-19.

6. Щуцкий C.B. Определение жесткостных характеристик клеефанерных панелей с нере гулярной структурой ребер // Легкие строительные конструкции. - Ростов н/Д: Рост гос. строит, ун-т, 1998. - С. 46-52.

7. Щуцкий C.B. Применение теории оболочек с разрывными параметрами для расчет многогранных покрытий // Междунар. науч.-практич. конф. «Строительство-2000»: Те зисы докладов. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2000. - С. 64.

8. Щуцкий C.B. Пространственные покрытия, образованные повторением однотипны: блоков // Известия РГСУ. №3. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1988. - С. 78.

9. Щуцкий C.B. Экспериментальные исследования многогранных пространственных по крытий // Юбилейная междунар. науч.-пракгич. конф. «Строитеяьство-99»: Тезись докладов. - Ростов н/Д: ¡Рост. гос. строит, ун-т, 1999. - С. 26.

ЛР № 020818 от 13.01.99. Подписано в печать 6.10.2000 Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 48?

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Щуцкий, Сергей Викторович

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса исследований.

1.1. Пространбтвенные покрытия из древесины.

1.2. Пространственные покрытия многогранной формы из повторяющихся блоков.

1.3. Сборно-разборные конструкции.

1.4. Вопросы расчета конструкций.

1.5. Экспериментальные исследования панелей.

Выводы.<.

Глава 2. Конструктивные решения пространственных покрытий из повторяющихся блоков.

2.1. Выбор рациональных форм многогранных блоков.

2.2. Конструктивные элементы многогранных покрытий.

2.2.1. Ребристые клеефанерные плиты и их особенности.

2.2.2. Стыковые соединения панелей.

Выводы.

Глава 3. Вопросы статического расчета пространственных покрытий из клеефанерных панелей.

3.1. Определение жесткостных характеристик слоистых панелей.

3.2. Определение характеристик податливости стыкового соединения панелей универсального набора.

3.3. Расчет многогранных блоков.

3.3.1. Применение разрывных функций при расчете пространственных покрытий.

3.3.2. Определение НДС блоков с помощью МКЭ.

Выводы.

Глава 4. Экспериментальные исследования многогранных пространственных покрытий.

4.1. Экспериментальные исследования панели универсального набора

4.2. Испытания стыкового соединения.

4.3. Испытания малоразмерной конструкции купольного покрытия в форме ромбокубооктаэдра.

4.4. Испытание двух объединенных друг с другом блоков в форме ромбокубооктаэдра.

4.5. Покрытие составленное из фрагментов двух многогранных куполов и свода.

Выводы.

Глава 5. Рекомендации по рациональным областям применения многогранных пространственных покрытий из повторяющихся блоков.

Введение 2000 год, диссертация по строительству, Щуцкий, Сергей Викторович

Актуальность темы. Строительная индустрия занимает важнейшее место в экономике страны, интенсивное развитие которой все чаще требует сооружать объекты быстро, качественно и в тех местах, где это эффективно. Сокращение сроков подготовительного периода и самого строительства объектов, развитие прогрессивных форм организации строительного производства, внедрение новых более совершенных конструкций зданий и сооружений - эти задачи всегда были и будут актуальными.

В "Приоритетных направлениях и новых технологиях научно-технического развития строительства, архитектуры, градостроительства и ЖКХ на 1997-2000 годы" предполагается разрабатывать "Перспективные функционально-планировочные и архитектурно-пространственные структуры малоэтажных жилых и общественных зданий на основе конструкций и изделий массового производства по открытой системе типизации, . новые приемы и средства повышения архитектурно-художественных качеств и выразительности зданий и сооружений". [93]

Такие конструкции можно получить, в частности, на основе многогранников. Обзор отечественного и зарубежного опыта применения многогранных форм при создании конструкций зданий и сооружений показал, что они успешно используются во многих объектах гражданского, промышленного и сельскохозяйственного назначения. На их основе осуществляется ряд эстетических и технических требований, обеспечивающих большую выразительность, технологичность изготовления и экономическую эффективность.

Материалом, наиболее полно отвечающим требованиям, предъявляемым к конструкциям покрытий, совмещающих в себе несущие и ограждающие функции, является древесина. Она имеет относительно малый собственный вес, достаточную прочность при сжатии и растяжении, хорошие теплоизоляционные качества, легко поддается обработке, долговечна при эксплуатации в агрессивных средах. Кроме того, необходимо отметить, что по сравнению со строительными конструкциями из других материалов (бетон, металл), конструкции из древесины обладают рядом преимуществ как в технологии изготовления, так и при возведении зданий - энергоемкость производства 1 м3 древесины значительно меньше, чем для получения аналогичного объема железобетона, что немаловажно в современных условиях энергетического дефицита.

При изучении архитектурных дисциплин понятия "здания", "сооружения" ассоциируют с их капитальностью, массивностью, статичностью и монументальностью, позволяющими противостоять нагрузкам и воздействиям окружающей среды, а также функциональным и технологическим нагрузкам в течение длительного времени. Однако о целесообразности этих качеств зданий и сооружений следует судить соответственно их конкретному функциональному назначению. Одним сооружениям действительно необходима капитальность, другим, напротив, целесообразно придать легкость, подвижность и т. д. Наряду с этим, первоочередной задачей в области капитального строительства является применение эффективных видов строительных конструкций с уменьшением расхода материалов и трудозатрат при возведении зданий и сооружений. В этом плане наиболее перспективны и экономичны пространственные строительные конструкции, которые во многих случаях выполняют функции не только покрытий, но и стен.

Достижение всех вышеупомянутых качеств возможно при возведении многогранных пространственных покрытий с использованием слоистых клее-фанерных панелей. Подобные здания при этом обладают рядом преимуществ:

1) малой массой, что приводит к снижению трудоемкости и стоимости монтажа и сокращению сроков строительства;

2) высокой степенью заводской готовности, позволяющей уменьшить мощность местных производственных баз, сократить потребность в рабочей силе (в том числе и высококвалифицированной) и повысить качество строительства;

3) транспортабельностью конструкций, что приводит к снижению транспортных расходов;

4) сборно-разборностью и возможностью передислокации зданий на новое место, позволяющей использовать их многократно, а также возможностью замены отдельных элементов, вышедших из строя, на новые в процессе эксплуатации;

5) универсальностью применения, позволяющей выполнять в них различные функциональные или технологические процессы;

6) высокими теплотехническими свойствами для обеспечения возможности применения их в различных климатических районах.

Целью настоящей диссертационной работы является экспериментально-теоретическое исследование статической работы составных многогранных пространственных покрытий, сформированных из клеефанерных панелей, при различных вариантах сопряжения отдельных многогранных блоков с учетом податливости стыковых соединений, а также разработка рекомендаций по расчету и конструированию таких покрытий.

Задачи работы:

- исследование вопросов формообразования многогранных пространственных покрытий из повторяющихся блоков и отыскание их оптимальных форм;

- определение жесткостных характеристик клеефанерных панелей с учетом их анизотропии, возникающей за счет ряда конструктивных особенностей панелей;

- изучение и разработка стыковых соединений панелей, обеспечивающих, помимо быстрой сборки-разборки сооружения, прочное и надежное соединение панелей друг с другом;

- определение характеристик податливости стыковых соединений и изучение степени их влияния на работу конструкции в целом;

- численно-аналитический расчет многогранных покрытий с учетом фактических жесткостей панелей и характеристик податливости стыков;

- выявление достоверности используемых расчетных методик путем сравнения полученных теоретических результатов с экспериментальными;

- разработка рекомендаций по проектированию покрытий, образованных объединением многогранных блоков при различных вариантах сопряжения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- предложена методика определения оптимальных форм многогранных блоков, позволяющих создавать пространственные покрытия путем повторения этих блоков в различных направлениях без использования дополнительных конструктивных элементов;

- разработана методика численно-аналитического определения жесткостных характеристик клеефанерных панелей, имеющих нерегулярную структуру ребер и ряд других конструктивных особенностей;

- экспериментально-теоретически определена степень податливости предложенного в работе стыкового соединения панелей;

- предложены численный и аналитический подходы к определению НДС многогранных пространственных покрытий из плоских панелей с учетом податливости стыковых соединений.

На защиту выносятся:

- принципы формирования экономичных пространственных покрытий из повторяющихся блоков;

- методика определения жесткостных характеристик панелей, обладающих конструктивной анизотропией;

- аналитический подход к определению НДС многогранных покрытий с использованием теории разрывных функций;

Практическая ценность.

- разработан вариант стыкового соединения панелей, позволяющий сделать конструкцию сборно-разборной и обеспечивающий прочное соединение панелей друг с другом;

Внедрение результатов.

Результаты исследования и рекомендации, представленные в работе, были использованы при проектировании объектов сельскохозяйственного назначения в ПСП «СЕВКАВНИПИАГРОПРОМ».

Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ростовского государственного строительного университета (Ростов-на-Дону, 1997-2000), на 57-й научно-технической конференции посвященной 70-летию НГАСУ (Новосибирск, 2000, стендовый доклад), на научно-практической конференции посвященной 70-летию строительного факультета ЮРГТУ(НПИ) (Новочеркасск, 2000) и представлялись на международной выставке "Мой Дом" (Ростов-на-Дону, 1999).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах.

Реализация работы. Работа выполнена в рамках:

- Госбюджетной темы 01.9.20 011728 "Разработка легких строительных конструкций, совмещающих ограждающие и несущие функции, из недефицитных, экологически чистых, атмосферо- и огнестойких материалов";

- Муниципальной программы Ростовской области 01.9.50 003213 "Исследования легких несущих конструкций гражданских зданий";

- Всероссийской научно-исследовательской программы "Строительство", по госбюджетным темам: 01.9.50 002474 "Разработка новых видов пространственных конструкций типа многогранных куполов и складок макрокомпозитной структуры"; 2-3-7 "Исследование и разработка пространственных деревянных конструкций из универсального набора панелей";

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, имеет 54 иллюстрации, 13 таблиц, библиографию из 164 наименований. В диссертации принята двойная нумерация параграфов, формул, рисунков и таблиц, при этом первая цифра обозначает номер главы, а вторая - порядковый номер объекта в главе. Работа выполнена на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкции РГСУ.

Заключение диссертация на тему "Экспериментально-теоретическое исследование составных пространственных покрытий из повторяющихся блоков"

ВЫВОДЫ

1. Выполненные экспериментальные исследования подтвердили теоретическое предположение о высоких прочностных и жесткостных характеристиках конструкций из универсального набора панелей, а также применимость для их расчета конечноэлементной методики с представлением сооружения в виде совокупности физических конечных элементов.

2. Поведение трансформируемых зданий под нагрузкой во многом определяется конструкцией стыковых соединений панелей. При этом следует различать "большие" и "малые" угловые деформации сооружений, поскольку стыковые соединения могут вести себя по разному в различных условиях. Новые конструкции стыков панелей должны изучаться экспериментально-теоретически с целью определения их жесткостных характеристик.

3. Экспериментом подтверждено, что покрытия в форме правильных или полуправильных многогранников обладают геометрической устойчивостью и

125 являются, по всей видимости, наиболее предпочтительными для деревянных панельных сооружений. Перемещения точек подобных покрытий оказываются относительно небольшими при значительных величинах действующих на них нагрузок, а массивность деревянных конструкций, связанная с их прочностными характеристиками, обусловливает низкий уровень напряжений в элементах зданий и сооружений.

4. Проведенные эксперименты показали, что при объединении нескольких пространственных блоков в горизонтальном направлении воздействие каждого из них на соседние является незначительным. Этот факт позволяет не учитывать в расчетах степень влияния отдельных блоков друг на друга при воздействии локальных нагрузок и рассматривать их как отдельно существующие объекты.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЦИОНАЛЬНЫМ ОБЛАСТЯМ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОГРАННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ

ПОВТОРЯЮЩИХСЯ БЛОКОВ

5.1. Общие положения

5.1.1. Рекомендации распространяются на многогранные пространственные покрытия, образованные повторением однотипных блоков из панелей на деревянном каркасе с обшивками из различных материалов - фанеры, древесноволокнистых и цементностружечных плит, предназначенные для сельскохозяйственных, гражданских зданий и отдельных видов инженерных сооружений.

5.1.2. Рациональные области применения (технические возможности) сооружений из деревянных панелей должны определяться в соответствии с требованиями действующих глав СНиП П-25-80 "Деревянные конструкции. Нормы проектирования", СНиП П-3-79 "Строительная теплотехника. Нормы проектирования", СНиП 2.01.02-85 "Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений", СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия".

5.2. Применение многогранных пространственных покрытий в различных отраслях промышленности

5.2.1. Применение многогранных пространственных покрытий рекомендуется в следующих отраслях народного хозяйства: Сельское хозяйство.

- Птицеводческие хозяйства.

- Звероводческие и кролиководческие фермы.

- Склады минеральных удобрений.

Транспорт.

- Гаражи для грузовых и легковых автомашин.

- Неотапливаемые склады грузовых автостанций. Химическая промышленность.

- Неотапливаемые склады.

- Склады сыпучих материалов. Гражданские здания.

- Выставочные павильоны.

- Спортивные сооружения.

- Базы отдыха.

- Оздоровительно-спортивные комплексы.

- Медицинские учреждения.

- Культурно-развлекательные комплексы.

5.2.2. Эксплуатация многогранных зданий и сооружений из деревянных панелей рекомендуется в слабо- и среднеагрессивных средах в соответствии с главой СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" и "Указаниями по применению деревянных конструкций в условиях химически агрессивной среды".

5.3. Рекомендации по формообразованию, расчету и организации монтажа многогранных пространственных покрытий.

5.3.1. В процессе формообразования покрытий рекомендуется использовать правильные и полуправильные многогранники. При этом предпочтение следует отдавать следующим формам: куб, ромбокубооктаэдр, усеченный октаэдр, усеченный кубооктаэдр и ромбоикосододекаэдр.

5.3.2. Проектируемые покрытия должны иметь форму, обеспечивающую нормальные условия для отвода талых и дождевых вод с кровли. Покрытия, допускающие образование снеговых мешков, могут применяться только при соответствующем обосновании.

5.3.3. Для расчета многогранных пространственных покрытий из плоских панелей рекомендуется использовать метод конечных элементов. В расчетной схеме каждая панель представляется как отдельный (физический) конечный элемент с определенными жесткостными характеристиками.

5.3.4. При выполнении расчетов слоистые панели рекомендуется заменять однослойными пластинками с приведенными жесткостями, определяемыми по известным методикам как для конструктивно-анизотропных тел.

5.3.5. Стыковые соединения в расчетах моделируются как гибкие прямоугольные пластинки, связывающие панели друг с другом по линии их нейтральных осей. Толщина пластинки должна определяться из условия равенства ее изгибной жесткости аналогичной характеристике стыкового соединения.

5.3.6. При строительстве сооружений из повторяющихся блоков их следует объединять друг с другом в горизонтальном направлении - непосредственно, а также при помощи переходов, в два и более рядов, по ортогональной сетке, либо в шахматном порядке. Покрытия, развиваемые в вертикальном направлении образуются за счет установки одних блоков на другие, сочетая разные формы многогранников.

5.3.7. В зданиях, предназначенных для отдыха, в медицинских и оздоровительно-спортивных сооружениях блоки следует объединять таким образом, чтобы между ними образовывались открытые площадки, для устройства газонов, цветников, бассейнов, мини-парков, спортивных площадок и зон отдыха.

5.3.8. Сборку сооружений рекомендуется производить в несколько этапов, начиная с нижнего яруса. На первом этапе панели устанавливаются в проектное положение и соединяются между собой таким образом, чтобы обеспечить некоторую податливость покрытия для придания ему проектной формы в процессе монтажа. Это достигается, в основном, за счет частичного оформления стыковых соединений. На втором этапе производятся работы по устройству необходимых внутренних коммуникаций. В заключение, выполняется окончательная сборка стыковых соединений. Демонтаж покрытия необходимо производить в обратном порядке.

5.3.9. В составных конструкциях, полученных объединением фрагментов многогранных блоков со вставкой в виде свода между ними, необходимо устройство внутренних перегородок не реже, чем через каждые три ряда панелей свода по длине покрытия.

5.3.10. В развитых в горизонтальном направлении покрытиях должны устраиваться внутренние несущие перегородки. Расстояние между ними в любом направлении не должно превышать удвоенного пролета образующих покрытие блоков. При невозможности установки перегородок допускается применение стоек из древесины или металла в местах сопряжения многогранных блоков.

5.4. Применение многогранных пространственных покрытий из панелей на деревянном каркасе для зданий различного типа.

5.4.1. Многогранные пространственные покрытия из панелей на деревянном каркасе рекомендуется применять в зданиях с сухим, нормальным и влажным температурно-влажностным режимом (7 - до 24°С, (р - до 75%), в районах с расчетной температурой наружного воздуха до минус 30°С.

5.4.2. Покрытия предназначены под снеговые нормативные нагрузки 500, 700, 1000 Н/м2.

5.4.3. Деревянные панели покрытий с обшивкой из фанеры и древесноволокнистых плит относятся к сгораемым конструкциям и могут быть применены в соответствии с главой СНиП 2.01.02-85 "Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений" в зданиях V степени огнестойкости. Панели с цементностружечной обшивкой с пределом огнестойкости 0.5 ч - в зданиях II степени огнестойкости.

5.5. Панельные конструкции на деревянном каркасе, рекомендуемые для создания многогранных пространственных покрытий

5.5.1. Плиты покрытий состоят из каркаса с ребрами из досок, установленных на ребро, обшивки из листов водостойкой фанеры, твердых или сверхтвердых древесноволокнистых плит марок Т-350, Т-400 и СТ-500, цементност-ружечных плит, и несгораемого утеплителя на синтетическом связующем. Панели имеют пароизоляцию и монтажные приспособления для подъема.

5.5.2. Обшивки из фанеры и древесноволокнистых плит склеиваются с каркасом с помощью водостойких синтетических клеев и должны иметь конструктивное крепление шурупами в целях предотвращения обрушения обшивки в условиях пожара. Обшивки из цементностружечных плит прикрепляются к каркасу шурупами.

5.5.3. Допускается комбинированное применение обшивок: наружная из фанеры, цементностружечных плит, внутренняя из гипсокартона или волокнистых плит.

5.5.4. В целях обеспечения долговечности панели должны иметь вентилируемые воздушные прослойки; с внутренней стороны обшивки, обращенной в помещение, - пароизоляцию (окрасочную или пленочную).

5.5.5. Заделка стыков между панелями должна выполняться с использованием герметизирующих материалов, рекомендуемых главой СНиП П-26-76 "Кровли, гидроизоляция, теплоизоляция и пароизоляция".

5.6. Технические требования к конструктивным элементам пространственных покрытий.

5.6.1.Панели должны поставляться заказчику комплектно в полной заводской готовности, включая металлические детали для соединения панелей друг с другом и элементы для заделки стыков. Дополнительная обработка и пригонка панелей на месте строительства не допускаются, за исключением навешивания доборных элементов.

5.6.2. Отклонения от проектных размеров панелей по длине, толщине и ширине, разность длин диагоналей, измеренных по плоскости обшивок, а также отклонения от проектных размеров, вырезов, проемов и выступов, отклонения от проектного положения осевых линий отверстий и проемов, отклонения от проектного положения стальных деталей для монтажа и соединения панелей друг с другом должны соответствовать классу 8 точности по ГОСТ 21779-76.

5.6.3. Элементы каркаса должны изготавливаться из древесины хвойных пород - сосны или ели.

Применение древесины других пород допускается при наличии специальных указаний или технических условий, учитывающих особенности изготовления и эксплуатации конструкций.

Качество древесины каркаса панелей должно соответствовать требованиям, предъявляемым к элементам II категории по ГОСТ 20850-75.

5.6.4. Влажность клееной древесины элементов каркаса во время их изготовления и приемки должна быть в пределах 10+2%. Влажность элементов каркаса для неклееных панелей - 20%.

5.6.5. Обшивки каркаса панелей должны изготавливаться из фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ, не выше сорта В/ВВ в соответствии с ГОСТ 3916-69, древесноволокнистых плит марок Т-350, Т-400, СТ-500 в соответствии с ГОСТ 4598-74 "Плиты древесноволокнистые. Технические требования", цементностружечных плит должны в соответствии с ГОСТ 26816-86 "Плиты цементностружечные. Технические условия".

5.6.6. Фанера может быть как из древесины лиственных (березы) или хвойных пород (лиственницы и др.), так и комбинированная, т. е. внутренние слои фанеры могут быть из древесины хвойных пород, наружные - из лиственных и наоборот.

5.6.7. Клеевые соединения - стыкование листов фанерной обшивки "на ус" и "на шип", а также склеивание между собой элементов панелей при их изготовлении должны выполняться при помощи клеев, обеспечивающих повышенную водостойкость соединений: резорциновых, карбамидно-меломиновых, поливинилацетатных или на основе эпоксидных смол.

5.6.8. Непроклеенные места в клеевых прослойках в ребрах и между обшивками и верхними гранями ребер не допускаются на длине не менее двух толщин панелей от торцовых граней. На остальных участках непроклеенные места допускаются длиной не более 100 мм, при этом расстояние между двумя ближайшими непроклеенными участками в любом направлении должно быть не менее десятикратной их длины. Толщина клеевых прослоек должна быть не более 0.3 мм.

5.6.9. В качестве теплоизоляции в панелях должны применяться несгораемые плитные теплоизоляционные материалы - плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-72*, плиты из стеклянного штапельного стекловолокна по ГОСТ 10499-67. Допускаются для применения трудносгораемые заливочные пенопласта и плиты, выпиливаемые из блоков пенопласта, современные эффективные утеплители типа URSA или маты из базальтового волокна.

Плиты утеплителя должны быть уложены враспор с обжатием их, предотвращающим смещение в процессе перевозки и монтажа панелей.

5.6.10. Панели, предназначенные для применения в зданиях с нормальным и влажным температурно-влажностным режимом, должны иметь пароизо-ляцию. Пароизоляция может быть окрасочная или пленочная. Пароизоляцион-ный слой должен быть расположен между утеплителем и внутренней обшивкой. Окрасочная пароизоляция должна наноситься на внутреннюю поверхность внутренней обшивки панелей.

В качестве пароизоляции следует применять: покрытие из железного сурика - 40% и олифы 60%;

133 покрытие из инденкумароновой смолы - 40%, сольвента - 60%; полиэтиленовую пленку.

5.6.11. Внутренняя поверхность листов фанерной обшивки, за исключением участков поверхности склеивания с каркасом, боковые поверхности каркаса, не подлежащие склеиванию, должны обрабатываться антисептиками.

Наружная поверхность панелей должна обрабатываться атмосферостой-кими лакокрасочными составами.

5.6.12. Металлические детали, предназначенные для соединения панелей друг с другом, рекомендуется защищать от коррозии оцинкованием до сборки сооружения. Толщина антикоррозионных цинковых покрытий должна быть не менее 200 мкм.

5.6.13. Готовые панели должны быть приняты отделом технического контроля предприятия-изготовителя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в настоящей диссертационной работе исследования составных многогранных пространственных покрытий из плоских панелей мак-рокомпозитной структуры на базе древесины позволяют сделать следующие основные выводы:

3. Рассмотренный в работе подход к выбору эффективных форм покрытий на основе предложенного показателя рационального использования объема, дает возможность обоснованно рекомендовать для составных покрытий такие формы как, додекаэдры, кубооктаэдры и др. На отдельных примерах показаны неограниченные возможности компоновки составных пространственных покрытий из тиражируемых в различных направлениях на плоскости и по высоте однотипных многогранных блоков;

5. Предложен подход к определению жесткостных характеристик ребристых слоистых панелей с конструктивными особенностями. Подход базируется на использовании методик С.Г. Лехницкого, М. Соколовского и методе конечных элементов. На примере прямоугольных клеефанерных панелей с нерегулярной структурой реберного подкрепления показана зависимость величин же-сткостей однослойной фиктивной пластинки, заменяющей исходную конструкцию, от размера стороны панели.

6. Установлены характеристики податливости предложенного в работе стыкового соединения. Показано, что в зависимости от степени нагружения конструкции работу соединения можно разделить на два этапа. При этом, на первом этапе характеристики упругой пластинки, моделирующей стыковое соединение в конечноэлементном расчете, определяются жесткостью У-образной вставки, а на втором этапе жесткостью всех основных элементов стыка;

8. С помощью аппарата функций с разрывными параметрами получены дифференциальные зависимости, описывающие напряженно-деформированное состояние многогранных покрытий, образованных из плоских пластинок с упруго-податливыми связями между ними. Принятый в работе подход основан на методике Б.К. Михайлова для оболочек с разрывными параметрами. Выполнен расчет одного из возможных вариантов покрытий, доказавший принципиальную возможность использования полученных зависимостей и подтвердивший удовлетворительную сходимость с результатами конечноэлементного анализа.

136

10. Экспериментальная проверка перечисленных выше теоретических положений на малоразмерных конструкциях подтвердила высокие прочностные и жесткостные характеристики многогранных пространственных покрытий и возможность использования предложенного в работе расчетного аппарата.

И. На основании выполненного комплекса экспериментально-теоретических исследований разработаны рекомендации по рациональным областям применения многогранных пространственных покрытий из повторяющихся блоков.

Библиография Щуцкий, Сергей Викторович, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения

1. Амбарцумян С.А. Теория анизотропных пластин. М.: Наука, 1967. - 266 с.

2. Ананьин М.Ю. Быстровозводимые здания из складывающихся секций: Ав-тореф. дисс. канд. техн. наук. Екатеринбург, 1998. - 24 с.

3. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М., 1978. -220 с.

4. Банн Ч. Кристаллы. Их роль в природе и науке. М., «Мир»,1970. - 312 с.

5. Бердакчиев A.B. О расчете пластин с ребрами жесткости: Автореф. дисс. канд. ф.-м. наук. М., Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 7 с.

6. Берковская Д.А., Касабьян JI.B. Клееные деревянные конструкции в зарубежном и отечественном строительстве (Обзор). -М., 1977. 108 с.

7. Бескин Н.М. Изображения пространственных фигур. М., «Наука», 1971, -218с.

8. Большаков В.В. Краткий обзор развития деревянных конструкций в СССР. -Тр. по истории техники АН СССР, вып. УШ, 1954. С. 37-63.

9. Большепролетные пространственные конструкции покрытий спортивных сооружений // Строительство и архитектура, серия 8, экспресс-информация. М.: ВНИИИС Госстроя, 1987. - Вып. 3. - С. 2-8.

10. Брандт Г.В. Геометрий многофокусных поверхностей. М., 1974. - 198 с.

11. Бровченко М.Д., Винник И.М., Ткаченко П.А., Бурык А.П. Трехслойные панели в сборно-разборном строительстве. Львов: Вища школа, 1978. — 156 с.

12. Бубнов И.Г. Труды по теории пластин. М.: ГТТИ, 1953, - С. 5-311.

13. Булгаков A.M. Столярные изделия для сборного строительства: Обзор. -Рига: ЛатНИИНТИ, 1977. 70 с.

14. Буслаев Ю.Н., Игнатьев В.П., Попов В.В. Определение геометрических параметров при проектировании полигональных сводов // Исследования облегченных конструкций из древесины, фанеры и пластмасс. Л.; ЛИСИ. -1986. - С. 79-83.

15. Васильков Г.В. Вычислительная механика. Часть 2. Некоторые модели и методы теории упругости и пластичности. - Ростов н/Д: РГСУ, 1993. - 124 с.

16. Веннинджер М. Модели многогранников. М., «Мир», 1974. - 156 с.

17. Вержбовский Г.Б. Определение НДС прямоугольных слоистых пластин с использованием рядов почти-периодических функций // Легкие строительные конструкции. Ростов н/Д: РГАС, 1993. - С. 59-68.

18. Вержбовский Г.Б. Сборно-разборные конструкции зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 1996. - № 6. - С. 61.

19. Вержбовский Г.Б., Еременко H.H. Стыковое соединение панелей. A.C. 95108367/03 от 22.05.95. -Бюл. №16. - 1998.

20. Вержбовский Г.Б., Лукашевич Э.Б., Еременко H.H. Двухшарнирное соединение легких панелей покрытия. A.C. 94028949/03 от 27.06.97. - Бюл. №18. - 1997.

21. Вержбовский Г.Б., Щуцкий С.В Определение характеристик податливости стыковых соединений панелей универсального набора // Легкие строительные конструкции. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1999. - С. 25-35.

22. Вержбовский Г.Б., Щуцкий C.B. "Сложность" расчетов строительных конструкций. // Легкие строительные конструкции. Ростов н/Д: Рост. гос. акад. стр-ва, 1996,-С. 103-110.

23. Вержбовский Г.Б., Щуцкий C.B. Экспериментальное исследование трансформируемых конструкций / Рост. гос. строит, ун-т. Ростов н/Д, 1999. -39с. с ил. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ, №706-В99 от 10.03.99.

24. Веселев Ю.А., Журавлев A.A. Пространственные несущие трехслойные конструкции покрытий зданий и сооружений (спецкурс). Ростов н/Д: РГАС, 1994. - 160 с.

25. Вишняускене Ж.У. Исследование прогибов, напряжений и собственных частот прямоугольной ребристой плиты.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Каунас, 1974. - 28 с.

26. Гарбар Л.Д. Крупноблочные покрытия из клееной древесины. Алма-Ата: Гылым, 1991.-251 с.

27. Герасимов В.П. Клеефанерные ребристые панели с криволинейной осью: Автореф. дисс. канд. техн. наук./ЛИСИ. Л., 1987. - 21 с.

28. Гетц К.-Г. и др. Атлас деревянных конструкций. М.: Стройиздат, 1985. С. 152-158.

29. Гольденвейзер А.Л. Теория упругих тонких оболочек. М., «Наука», 1976. -С. 141-144.

30. Гольцева Р.И. Геометрия многогранных структур на основе правильных и полуправильных многогранников. (В приложении к формообразованию элементов зданий и сооружений): Автореф. дисс. канд. техн. наук. Киев, 1977.-16 с.

31. Гохарь-Хармандарян И.Г. Большепролетные купольные здания. М., «Мир», 1972. - 149 с.

32. Дмитриев П.А. Опыт применения деревянных конструкций в строительстве. Под общ. ред. инж. Я. С. Левенсона. Новосибирск, Кн. изд-во, 1956. - 82 с.

33. Дмитриев П.А., Колпаков C.B., Кондаков А.Г., Стрижаков Ю.Д. Облегченные пространственные конструкции с применением древесины // Промышленное строительство, №8,1977. С. 29-30.

34. Жерарден Л. Бионика. -М., «Мир», 1971. 143 с.

35. Жидков Н.П., Щедрин Б.М. Геометрия кристаллического пространства. -М.: изд-во Моск. ун-та, 1988. 219 с.

36. Журавлев A.A. Купольное покрытие из клеефанерных плит. Сельское строительство, №5, 1982. - С. 21.

37. Журавлев A.A. Купольные покрытия из дерева и пластмасс. Спецкурс. -Ростов н/Д, Рост, инж.- строит, ин-т, 1983. 102 с.

38. Журавлев A.A. Свегопрозрачное купольное покрытие из трехслойных элементов. Архитектура СССР, №8,1966. - С. 56.

39. Журавлев A.A., Козлов В.В. Исследование работы пирамидальных элементов купола клефанерной конструкции. «Известия ВУЗов». Строительство и архитектура, №5, 1977. - С. 26-31.

40. Защитные строительные материалы и конструкции: Тез. докл. 7 Меж-дунар. научн.-практ. конф. "Прогрессивные технологии и конструкции в строительстве" Санкт-Петербург., 6-7 июня 1995. СПб. 1995. 72 с.

41. Иванов A.M., Алгазинов Н.Я., Мартинец Д.В. Строительные конструкции из полимерных материалов: Учеб. Пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1978. -239 с.

42. Иванова Е.К. Применение клееных деревянных конструкций за рубежом. -М., 1968. 41 с.

43. Игнатьев В.П. Разработка конструкций и методов расчета полигональных сводов из деревянных панелей: Автореф. дисс. канд. техн. наук./ЛИСИ. -Л.,1989. 23 с.

44. Индустриальные деревянные конструкции в жилищном строительстве Сибири / Под ред. В.Г. Терехина. Новосибирск, 1975. - 67 с.

45. Индустриальные деревянные конструкции в сельском строительстве Сибири (Сб. статей) / Под. ред. Хрулева В.М. Новосибирск, Зап. Сиб. кн. изд-во, 1972.-46 с.

46. Исследование несущих и ограждающих конструкций из древесины и фанеры. Труды ин-та./ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко/ под ред. JI.B. Касабьяна, И. М. Линькова. М., 1976. - 101 с.

47. Исследование облегченных конструкций из дерева, фанеры и пластмасс // Межвузовский тематический сборник трудов./Ленингр. инж.-строит. ин-т. -Л.: ЛИСИ, 1986. 82 с.

48. Кабанов Е.А. Ребристые клеефанерные плиты, работающие совместно с системой перекрестных балок: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л., ЛИСИ, 1987.-23 с.

49. Карлсен Г.Г. Конструкции из дерева и пластмасс. М., 1975. - 687 с.

50. Карлсен Г.Г., Знаменский Е.М., Бакиров P.O., Никулин В.И. Конструкции из дерева и синтетических полимерных материалов / Издание ВИА. М., 1972. -210с.

51. Кашкаров К.П. Куполы // Справочник проектировщика промышленных сооружений. Деревянные конструкции. -М.-Л.Д937, С. 583-604.

52. Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций. М., 1979.-216 с.

53. Колесников Г.Н. Оптимизация геометрических схем купольных покрытий в форме многогранников. Реферативная информация, ЦИНИС, серия 13, вып.2, 1979.-С. 15-18.

54. Колкунов Н.В. Основы расчета упругих оболочек. М.: Высшая школа, 1987.-256 с.

55. Конкин B.C. Сложный изгиб пластин подкрепленный упругими ребрами.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., 1980. 23 с.

56. Кончковский 3. Плиты. Статические расчеты / Пер. с польск. М.: Строй-издат, 1984.-481 с.

57. Коченов В.М. Экспериментально-теоретические исследования деревянных конструкций / По материалам лаборатории деревянных конструкций. М,-Л., ГОНТИ Глав. ред. строит, лит-ры 3 тип ГОНТИ в Лгр., 1938. - 240 с.

58. Кривцова Г.В. Исследование пространственных конструкций покрытия типа структуры с применением древесины и фанеры для сборно-разборных временных зданий.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., 1979. -22 с.

59. Лебедев Ю.С. Архитектура и бионика. -М. Строизд., 1977. 184 с.

60. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки. М.: Гостехтеориздат, 1957. -463 с.

61. Линьков И.М. Отечественный и зарубежный опыт применения клееных фанерных конструкций // Сб. трудов ЦНИИСК. Конструкции с применением фанеры и профилей. М., вып. 50,1975. - С. 4-15.

62. Линьков И.М., Кузнецов П.С. Конструктивные решения плит покрытий длиной 6 метров с деревянным каркасом // Исследование несущих и ограждающих конструкций из клееной древесины и фанеры / Труды ЦНИИСК им.

63. B.А. Кучеренко., 1976. С. 49-58.

64. Люстерник Л.А. Выупклые фигуры и многогранники. М., Гостехтеориздат, 1956.-212 с.

65. Максарова Т.В. Выбор рациональных конструктивных систем для деревянных домов заводского изготовления. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1989.-22 с.

66. Мартемьянов В.И. Сопротивление древесины совместному действию длительной и кратковременной нагрузок // Сборник Ч. М.: Стройиздат, 1958.1. C.30-39.

67. Мартинец Д.В. Индустриальные конструкции из дерева и пластмасс для сельскохозяйственного строительства. -М., 1973. 167 с.

68. Мартинец Д.В. Клееные деревянные конструкции в современном строительстве. -М.: Б:И., 1975. 58 с.

69. Меламед Э.Ш. Экспериментально-теоретические основы выбора расчетных моделей сборных пространственных покрытий.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1983.-32 с.

70. Метод конечных элементов в строительной механике и механике сплошных сред // Библиографический указатель. Зарубежная литература, 1970-1972. Вып. 1-2.-Л., 1973.-47 с.

71. Минаев В.Ф. Многослойные ограждающие конструкции сельских зданий из древесных материалов со средним слоем из древесно-бумажного сотопласта: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., 1985. 24 с.

72. Михайленко В.Е., Кащенко A.B. Природа. Геометрия. Архитектура. Киев: Буд1вельник, 1981. - 76 с.

73. Михайленко В.Е., Ковалев С.Н. Конструирование форм современных архитектурных сооружений. К.: Буд1вельник, 1978. — 112 с.

74. Михайлов Б.К. Пластины и оболочки с разрывными параметрами./Под ред.

75. B. А. Лебедева. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. - 196 с.

76. Михайлов Б.К., Кондратьева Л.Н., Степанова Н.Р. Статический и динамический расчет оболочек из плоских элементов с учетом податливости стыков // Легкие конструкции зданий. Ростов н/Д: Рост. инж. - строит, ин-т, 1989.1. C. 162-165.

77. Мишанин И.Н. и др. Формообразование большепролетных пространственных покрытий. Учебное пособие./Мишанин И.Н., Гаврилов А.Н., Мишанина Г.А. -Пенза, 1996. -30 с.

78. Мишанин И.Н., Славная Л.И. Система модульных строительных элементов, позволяющая создавать новые конструктивные схемы зданий, сооружений и покрытий // Известия вузов. Строительство. №11, 1994. - С. 143-147.

79. Многогранное деревянное купольное покрытие. Ростов н/Д: Полиграф, 1993. -14 с.

80. Морозов А.П., Василенко О.В., Миронков Б.А. Исследование новых типов пространственных конструкций гражданских зданий. Л., 1977. - 167 с.

81. Морозов А.П., Василенко О.В., Миронков Б.А. Пространственные конструкции общественных зданий. Л., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1977. -168 с.

82. Музыченко Ю.Н. Расчет сплошных инженерных конструкций методом конечных элементов : Учебное пособие. Ростов н/Д: РИСИ, 1981.-113с.

83. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. Л., 1962. - 431 с.

84. Новые научно-технические и проектные разработки по малоэтажным деревянным домам и столярно строительным изделиям. Сб. трудов./ВНПО «Со-юзнаучплитпром» ВНИИ деревоообр. пром-ти. Балабаново:ВНИИдрев, 1985.- 179 с.

85. Облегченные конструкции из древесины, фанеры и пластмасс // Межвузовский тематический сборник трудов / Ленингр. инж.-строит. ин-т. Л.: ЛИСИ, 1984. - 156 с.

86. Овчинникова И.Г. Треугольные элементы из клееной древесины для покрытия зданий на Крайнем Севере / Реферативная информация,ЦНИИС, серия VIII, вып. 5, 1978.-С. 40-43.

87. Окара В.Г., Золотарев Н.А. Справочник по производству стальных конструкций. Днепропетровск: Проминь,1979. - С. 73-78.

88. Опыт проектирования и строительства зданий и сооружений с применением пространственных конструкций. Тез. докладов. — М., Госгражданстрой, 1980. 192 с.

89. Орлов В.А. Индустриальное домостроение из дерева и эффективных материалов. Перспективное использование канадского опыта в районах Сибири и Крайнего Севера. Красноярск, Кн. изд-во, 1974. - 79 с.

90. Осетинский Ю.В. и др. Легкие строительные конструкции зданий. Спецкурс/ Учебное пособие. Ростов н/Д: РИСИ, 1988. - С. 45-49.

91. Осетинский Ю.В. Легкие пространственные покрытия / Учебное пособие. -Ростов-на-Дону: РИСИ, 1976. 125 с.

92. Павлов Г.И. Размерные характеристики и макетирование кристаллических куполов // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. №1, 1974. - С. 59-63.

93. Панельные конструкции с деревянным каркасом для стен и покрытий зданий под ред. Ю.М. Иванова. М., 1970. - 89 с.

94. Питлюк Д.А. Испытания строительных конструкций на моделях. Л., 1971. -160 с.

95. Поляков А.П., Файнбурд В.М. Моделирование строительных конструкций. -Киев, 1975.-75 с.

96. Приоритетные направления и новые технологии научно-технического развития строительства, архитектуры, градостроительства и ЖКХ на 1997-2000 годы // Промышленное и гражданское строительство. №2, 1998. - С. 12.

97. Прогрессивные пространственные конструкции и перспективы их применения / Тез. докл., 11-13 июня. Свердловск, Свердлов, архит. ин-т, 1985. -115 с.

98. Пространственные конструкции в Красноярском крае // Межвуз. сб. Красноярск: КрПИ, 1990. - 182 с.

99. Разработать методику определения технико-экономической эффективности применения КДК и подготовить предложения для включения в руководство по проектированию. Отчет/МИСИ, руководитель темы B.C. Сарычев, № Г.Р. 79009395. - М., 1980. - 260 с.

100. Рекомендации по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1982. - 120 с.

101. Рекомендации по расчетным сопротивлениям и модулям упругости фанеры из древесины лиственницы / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1977. - 16 с.

102. Рекомендации по рациональным областям применения плит покрытия и панелей стен на деревянном каркасе и с обшивками из фанеры, древесноволокнистых плит, асбестоцемента. М., Стройиздат, 1978. - 54 с.

103. Ренский А.Б., Баранов Д.С., Макаров P.A. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. -М., 1977. 238 с.

104. Римская-Корсакова Т.В. Строительство в городах и поселках на Аляске (обзор). М.: ЦНТИ по гр. стр-ву и арх-ре, 1975. - 38 с.

105. Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1982. - 79 с.

106. Руководство по обеспечению долговечности деревянных клееных конструкций при воздействии на них микроклимата зданий различного назначения и атмосферных факторов / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.: Строй-издат, 1981.-95 с.

107. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. М., 1977.-188 с.

108. Рюле Г. Пространственные покрытия. Том 2. М., Стройиздат, 1974. -247 с.

109. Светозарова Е.И., Душечкин С.А., Серов Е.И. Конструкции из клееной древесины и водостойкой фанеры. Примеры проектирования. JT., ЛИСИ, 1974. -133 с.

110. Скуратов C.B. Об определении упругих характеристик строительной фанеры // Легкие конструкции зданий. Ростов н/Д: РИСИ, 1986. - С. 60-63.

111. Слезингер И.Н. Расчет пологих оболочек, очерченных по поверхностям выпуклых многогранников // Строительная механика и расчет сооружений. -№1, 1988. -С. 12-17.

112. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. -М.: Стройиздат, 1988. 35 с.

113. СНиП П-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. М., 1981.-32 с.

114. Современные пространственные конструкции. Справочник. М., Высшая школа, 1991.-542 с.

115. Современные строительные конструкции из металла и древесины // Сб. докл. Междунар. Симпоз./Редкол: проф. Стоянов В. В. и др. Одесса, 1995. - 195 с.

116. Соколовский M. Obliczanie statych spezystosci día plyt o ortotropii teclmicznej. Arch. Inzyn. Ladow. -1957, 3, №4, s. 457 485.

117. Стоянов В.В., Узун Н.И. Сборные клеефанерные гиперболические оболочки. Кишинев, 1981. - 29 с.

118. Тимошенко С.П. Пластинки и оболочки. М.-Л., 1948. - 460 с.

119. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Физматгиз, 1960. - С. 3-474.

120. Туполев М.С. Новые виды пространственных покрытий. М., 1963-128с.

121. Тюрин A.B. Разработка конструкций и исследование клеефанерной оболочки двоякой кривизны: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л., 1978. - 29с.

122. Федоров Е.С. Начала учения о фигурах. JI.: Изд-во АН СССР, 1953411 с.

123. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформированного тела: Сопротивление материалов с элементами теории сплошных сред и строительной механики. Т. III. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. - 480 с.

124. Филин А.П. Элементы теории оболочек / Изд. 2-е, доп. и перераб. JI., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1975. - 256 с.

125. Хлебной Я.Ф., Касабьян Л.В., Пятикрестовский К.П., Турковский С.Б., Кривцова Г.В. Применение клееной древесины в пространственных конструкциях покрытий зданий // «Промышленное строительство», №8, 1977. С. 26-28.

126. Хрджиянц И.Ф., Шумейко В.И. Основы расчета плит. Ростов н/Д: РГУ, 1991.- 190 с.

127. Цубой, Иошикацу. Крупнопанельные оболочки покрытия в Японии. (Содоклад). М., Строийздат, 1966. - 55 с.

128. Шенгелия А.К. Цветков А.К. Знаменский Е.М. Основные положения расчета деревянных строительных конструкций // "Строит, мех. и расчет со-оруж.", № 3, 1986. С. 77-78.

129. Щепеткина Е.И. Экспериментальное и теоретическое исследование НДС новых конструкций куполов из клееной древесины.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., 1981. 17 с.

130. Щепеткина E.H. Купольные покрытия из клееной древесины // Сб. трудов ЦБИИСК / Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций. -М., 1980. С. 139-144.

131. Щуцкий C.B. Многогранные покрытия, образующиеся повторением одинаковых пространственных блоков // Международная научно-практическая конференция «Строительство-98»: Тезисы докладов. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т,1998. - С. 18-19.

132. Щуцкий C.B. Определение жесткостных характеристик клеефанерных панелей с нерегулярной структурой ребер // Легкие строительные конструкции. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1998, - С. 46-52.

133. Щуцкий C.B. Применение теории оболочек с разрывными параметрами для расчета многогранных покрытий // Международная научно-практическая конференция «Строительство-2000»: Тезисы докладов. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2000. - С. 64.

134. Щуцкий C.B. Пространственные покрытия, образованные повторением однотипных блоков // Известия РГСУ. №3. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1988. - С. 78.

135. Щуцкий C.B. Экспериментальные исследования многогранных пространственных покрытий // Юбилейная международная научно-практическая конференция «Строительство-99»: Тезисы докладов. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1999. - С. 26.

136. Экспериментальные и теоретические исследования клееных деревянных конструкций для сельского строительства // Тр. Центр. Н.-И. эксперим. и проект, ин-та по сел. стр-ву./ Под ред. Е. А. Прилежного. М.: ЦНИИЭП-сельстрой, 1983. - 124 с.

137. Яздурдыев А. Расчет прямоугольных ребристых пластинок.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Ашхабад, 1991. - 22 с.

138. A bold, contemporary, and transformable plywood House was the architects dream as well as ours. The architectural rewiew, 1997, №1, P. 24.

139. A new idea in foam-core panels helps cut building costs 20%. "Modern Plastics International", 1979, v.9, №3, P. 50-51.

140. Architectural Forum, 1963, vol. 119, №6, p. 38.

141. Batimen international, 1980, v.8, №3, p. 146-157.

142. Batiment, 1977,№7, p. 26-27.

143. Batir,1970, №181, p. 10-11.

144. Battersea works housing. Architectural Design, 1974, vol. 44, №5, P. 269271.

145. Bauen mit Holz, 1978, №8, p. 398-401.

146. Bauplanung-Bautechnik, 1975, №12, p. 597-600.

147. Beliebig zu Verwenden. "Moebel, Interior, Design", 1974, №11, S. 81-83.

148. Civil Engineering, 1967, vol.37, №8, p. 42-44.

149. Civil Engineering, 1969, vol.39, №8, p. 37-38.

150. Civil Engineering, 1977, vol.47, №8, p. 69-72.

151. Constructor, 1977, v.59, p. 22-23.

152. Deutsche Baumeister, 1974, №8, p. 550-551.

153. Duffau Ch., Duffau C. Markthalle in Blois, Frankreich. Bauen + Wohnen, 1978, №1 1, S. 428-430.

154. Engineering News-Record, 1967, vol. 178, №7, p. 28-29.

155. Engineering News-Record, 1968, vol. 181, №15, p. 44-45.

156. Engineering News-Record, 1976, vol. 197, №26, p. 44.

157. Engineering News-Record, 1978, vol. 201, №7, p. 15.

158. Glos P., Henrici D., Schmelmer B. Festigkeit von ein- und zweiseitig beplankten Wandelementen. "Holz Roh- und Werkst.", 1987-45, №2, S. 41-48.

159. Hrska Ivan. Plosna priestorova konstrukcia na baze dreva // Zb. ved. pr. Drev. fak. Vys. sk. les. a drev. Zlovena, 1987-1988. Bratislava, 1989, C. 169-180.

160. Informes de la Construction, 1971, №227, p. 15-19.

161. One-day house. Decorating Constractor, 1975,1, vol. 75, №867, P. 17-21.

162. Утверждаю" Проректор по учебной работе Ростовского строительного ; Демченко Б.М.7 " ¿г-е^шяёюя 2000 г.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

163. Настоящим подтверждаем, что результаты диссертационной работы аспиранта Щуцкого C.B. были использованы в учебном процессе Ростовского государственного строительного университета.

164. Разработанные аспирантом Щуцким C.B. методики расчета многогранных пространственных покрытий использовались в 19982000 г.г. при выполнении дипломных проектов и студенческих научных работ на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкций.

165. Материалы исследований включены в спецкурс, читаемый на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкций доцентом Вержбовским Г.Б.

166. Заведующий кафедрой металлических, деревянных и пластмассовых конструкцийд.т.н., профессор1. А.А. Журавлев

Похожие работы

Строительство
05.23.00