автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследование висячего цилиндрического покрытия с мембраной, прикрепленной к коротким сторонам замкнутого прямоугольного опорного контура

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

ИЛЬЯС ЯКУБ НААМЕ

УДК 624.042.072.2J

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИСЯЧЕГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ С МЕМБРАНОЙ, ПРИКРЕПЛЕННОЙ К КОРОТКИМ СТОРОНАМ ЗАМКНУТОГО ПРЯМОУГОЛЬНОГО ОПОРНОГО КОНТУРА

(05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва— 1992

Работа выполнена п"ордена'Дружбы народов Российском университете дружбы народов.

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор Л. Г. Соколов.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н. С. Москалев, кандидат технических наук, профессор Г. С. Ведени-ков,

Ведущая организация — Спортпроект. _

Защита диссертации состоится « » с-ыре'/г 4 1992 г. в 15.30 часов на заседании специализированного совета К 053.22.20 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в ордена Дружбы народов Российском университете дружбы народов по адресу: 117293, г. Москва, ул. Орджоникидзе, 3, ауд. 348.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета (117198, Москва, В-198, ул. Миклухо-Маклая, д. 6).

Автореферат разослан « ¿о >•> Л^г^/л^'/ ■/ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, додент

С. Н. КРИВОШАПКО

, |

ЩИЙ 5

»»■им.'

ОНЩ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш. 'Б современном гражданском и промышленном строительстве все большее распространение получают сооружения с применением пространственных конструкций. Эти конструкции привлекают к себе возможностью удовлетворения архитектурно-эстетических требований при выполнении условий рациональной статической работы. Применение пространственных конструкций пор зволяет снизить стоимость сооружения в целом, сократить трудоемкость изготовления; и монтажа, уменьшить расход материалов и увеличить размеры перекрываемого пространства без внутренних 'опор.

Среди пространственных конструкций покрытий особое место занимают висячие тонколистовые металлические конструкции, применение которых позволяет наиболее полно использовать прочностные свойства металла и совместить в едином элементе (мембране) несущие и ограждающие функции. Сохраняя все преимущества |висячих систем) мембранные покрытая позволяют уменьшить трудоемкость изготовления и монтажа и сократить сроки строительства !за счет применения большепролетных рулоняруемых полотнищ заводского изготовления. Для них характерна относительная простота ^монтажа и существенное облегчение собственного веса покрытия, ¡что снижает расход материалов на ниже расположенные подпержя-'вающие (опорные) конструкции. Наряду с магам" расходом стали ^мембранные покрытия обладают повышенной надежностью, так как (локальные несовершенства конструкции и металла в мембранных не ¡столь опасны, как, например, в стержневых конструкциях. ] Мембранные покрытия цилиндрической формы целесообразны дл^ ¡применения как в гражданском, так и в промышленном строительстве, они могут быть использованы как длд вновь строящихся зда |ний, так и для зданий, нуждающихся в реконструкции. Очевидно, [нельзя утверждать, что мембранные конструкции вытеснят со вре-!меяем остальные ввдн конструкций, во применительно к большепролетным зданиям н сооружениям они уже в настоящее время' находят-!ся вне конкуренции. Поэтому тему настоящих исследований следу-<ет признать актуальной.

( Основная часть работа выполнена на кафедре строительных ,' ¡конструкций -Россйского Университета дружбы народов и, частот- ■ (но, в отделе металлоконструкций ДНИИСК им.В.В.Кучеренко. • | Цель работы - исследовать особенности напряженно-деформя-

ровакного состояния покрытия о мембраной, прикрепленной к ко- ;

; II (

■ротким сторонам замкнутого прямоугольного опорного контура, и |разработать методику инженерного расчета как на стадии монта-: жа, так и в эксплуатационном состоянии этих конструкций. I Научная новизна. Предложены принципиальные решения конст-4 I рукций,и в аналитической форме решены задачи равновесных состояний прямоугольных рам с прикрепленными к двум противоположным сторонам пологими нитями, нагруженными из плоскости рамы равномерно распределенной нагрузкой (механическая модель висячего покрытия на стадии монтажа). Получены замкнутые решения ' для двух вариантов несущих нагрузку элементов - в виде ойычныз и шпренгелышх балок. ' -

| ' | Найдены удачные аппроксимирующие выражения для перемевд-|ний и усилий в элементах висячего покрытия при действии эксплуатационных нагрузок.

I Практическое значение работы. Установлены принципиальные ;решения конструкций и разработаны инженерные рекомендации по .расчету висячих цилиндрических покрытий на прямоугольном пла-'не как на стадии монтажа, так и в эксплуатационном состоянии. | Ца защиту выносятся:

I- принятые принципиальные компоновочные решения конструкций;

аналитические решения задач, моделирующих работу элементов 1 висячего покрытия на стадии монтажа при различных вариантах ко -;нструктивных решений нагруженного элемента опорного контура;

рекомендации по расчету элементов висячего цилиндрического ¡покрытия на стадии монтажа; ' |

¡- численные исследования напряженно-деформированного состояния элементов опорного контура л мембрана при действии расчетных нагрузок;

аппроксимирующие формулы для усилий и перемещений элементов ¡опорного контура, полученные в результате анализа проведенных I исследований.

; , Апробация работа. Материалы диссертации доложены и ойсух-|дены на ШТ*(1990г.), ХХУП (1991г.) научно-технических конференциях инженерного факультета Российского Университета друх-\би народов и на научно-техническом совете объединения "Спорт-!проект" 21 января 1992г.

I Объем -работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, .¡основных выводов, списка литературы из 101 наименований, 46 ; • рисунков и 21 таблиц. Обцдай объем работы - 159 ..страниц. '

I !

:А ______________________________________,__________а

а

, : СОДЕРйХнИЕ" РАБОТЫ * .......... j

г Во введении дается обоснование темы исследования и основа ; вне положения выполненной работы. ;

В первой главе рассматриваются примера применения больше-) пролетных мембранных покрытий цилиндрической формы дай зданий | различного назначения и приводится обзор основных работ, пос- 1 вященных экспериментально-теоретическим исследованиям подобны^ систем. • I

Впервые мембранные системы в качестве покрытий били разра,-ботаяы и практически использованы русским инженером а учеши ' В.Г.Шуховым. В 1895 году по его проекту было сооружено первое , мембранное покрытие павильона на Всемирной выставке в Нижнем, j 1 ¡Новгороде. Лишь 36 лет спустя в США. была "использована чембран-jная цилиндрическая оболочка при строительстве хлебного элеватора в г.Олбани. . i j Накопленный опыт исследований, включая реализации полученных результатов в строительной практике, освещен в трудах Трофимова В.П., Москалева Н.С., Курбатова O.A., Илленко К.Н., !ias-i мановского В.Н., Тоцкого О.Н., Ка'нчеяи Н.В., Микулина В.Б., Руханского И.1., Филиппова М.Д., Трофимовича В.В. и др.

Как правило, мембранные оболочки являются пологими системами, поэтому методы их расчета базируются на раздеЛах теория 1 ¡упругости, относящихся к безмоментным оболочкам с учетом reo- • ;метрической нелинейности. Линейная теория таких оболочек наложена в капитальных трудах Зяасова В.З., Голвдеквейзера А.Л., . ¡Новожилова В.В., Тимошенко С.П.

j Разделы теории упругости с учетом геометрической нелиней-, Iности для рассматриваемых сиотем содержатся в трудах Вольет -ipa A.C., Гольденбдата И,И., Лурье А.И., Муштари Х.М., Ковояи- 1 лова В.В. ;

Впервые нелинейные дифференциальные уравнения для тонкой j' пластинки с нулевой нагибной жесткостью была получены А.Фепя- ; леи. Непосредственное интегрирование этих уравнений достаточно,1 сложно, поэтому для решения конкретных задач получили развитие, разлячныо приближенные метода - вариационные, сеточные, смешанные. Решение задач этими методами отражено в работах Н.Генки< [

A.С.Григорьева, Я.Д.Лившица, П.М.Еарв&ка, М.р.Фельдмана и др. .

Появлензе ЗЗМ привело к созданию новых методов решения нелинейных дифференциальных уравнений, основанных на их линеаризации. Существенный вклад в разработку таких методов внесли

B.З.Власов, В.В.Петров, Э.Н.Кузнецов. М.С.Корнияшн.

I Дальнейшее развитие вычислительной техники, автоматиза-. .цяя программирования," разработка комплекса стандартных программ способствовали созданию новых методов расчета-метод коне-, чного элемента и метод стержневой аппроксимации, не связанных с решением дифференциальных уравнений. Существенный вклад в разработку этих методов внесли А.П.Фшшн, А.Ф.Смирнов, А. В. Ал er-ксандров, Н.Н.Шапошников, В.Я.Лащенников, Л.А.Розин, В.А.Пост-нов, И.Я.Хархурим, А. Хренников, С.Мак-Кормик и др.

Применению методов МКЭ и МСА при расчетах и исследованиях мембранных покрытий' посвящены' работы В.Н.Кислоокого, В.И.Малого, Б.М.Браславского, А.А.Филякина, Е.Ю.Даввдова, П.Г.Еремеева В.М.Мельникова, MJb Филиппова и др.

j Экспериментальному исследованию работы мембран и мембранных покрытий в частности посвящены труда Трофимова В.И., Люд-ковского И,Г., Иванова М.А., Филякина А.А-., Еремеева П.Г., Киселева Б.Е., Микулина В.Б., Михайлова Г.Г., Фельдмана Е.Ш., Иваненко П.А., Мущанова В.Ф. и др.

I Шполненный анализ приведенных вше данных позволил сформулировать основные задачи настоящего исследования и наметить ;путь их. решения. ! . Во вторрй главе приведено конструктивное решение рассматриваемого в работе типа покрытия. ! Учитывая повышенную деформатнвносгь мембранных оболочек и ^необходимость обеспечения надежной работы при воздействии "отрицательных" или неравномерных нагрузок, рассмотрены способы ^стабилизации таких покрытий. На основе анализа этих способов 'руи исследования выбрано конструктивное решение, представлязо-;щёе собой прямоугольное в плане покрытие, основными элементами которого являются тонколистовая пролетная конструкция, совмещающая несупдае и ограздавдие функции, и замкнутый опорный кон-!тур, воспринимающий усилия с пролетной части. ! Рассматриваются два варианта конструктивного решения покрытия. Покрытие по 1-му варианту представляет собой конструкта !в которой пролетную часть образует мембрана и система подкрепляющих (полосовых) элементов. Пролетная часть покрытия крепит-;ся к замкнутому контуру, состоящему из торцевых (более коротких) j- прямолинейных балок и продольных (более протяженных) - распорок. Балки я распорки опираются по периметру здания на колонны. •Покрытие по 2-му варианту помимо перечисленных элементов содерЧ ¡кит криволинейный листовой подбор, соединенный о балкой. В 060J

14 j .................__________________JJ

их вариантах пролетная часть покрытия крепится к балкам контура посредством сплошной приварки мембраны к закладным деталям контура, что обеспечивает "силовую"-сйязь. Соединенид мембраны с распорками осуществляется посредством гибких листовых компенсаторов, которые имеют возможность деформироваться, не пе редавая усилий с пролетной части на распорку контура. Сверху ! мембраны укладываются твшогидроизоляциошше слои, масса которых совместно с несущими элементами (мембраной, ребрами) обес печивает стабилизацию сокрытая.

Монтаж конструкции предусмотрен навесным способом, а о преодоление напряженно-деформированного состояния покрытия в процессе монтажа является одной из задач настоящего исследования.

Кроме основных геометрических параметров исследуемого покрытия, которые приняты традиционными для данного типа оболочек, определены основные временные нагрузки, действующие в ус-! ловиях Сирии. |

Третья глава диссертации посвящена разработке аналитиче-' . ских методов расчета висячего цилиндрического покрытия на на- | чальной стадии монтажа, когда мембрана еще не прикреплена к 1 опорному контуру.

Сначала решается задача устойчивости прямоугольной замкнутой рамы о различными сечениями и продольными садами в ее элементах и о помозгью приближенного представления трансцендентных функций выводятся выражения коэффициентов расчетных длин, которые необходимы при проверке устойчивости но нормам, проектирования стальных конструкций. \ Далее рассматривается прямоугольная замкнутая рама, к двум противоположным коротким сторонам которой прикреплены о раишм! шагом гибкие пологие нити, нагруженные из плоскости рамы равно} мерно распределенной нагрузкой Эта расчетная схема являет-5 ся механической моделью висячего покрытая на стадии монтажа, , где рама - опорный контур, нити - элементы "постели", а нагрузка - мембрана, не скрепленная о контуром. - ] В предложения, что начальная стрела провиса нити ладят | в пределах 1/15 - 1/20 пролета & , а еэ перемещение и» / - У« ; ¡значительно меньше стрелы провиса, что является характерными 1 ¡чертами реальных висячих покрытий, выводятся выражения для'ра-! ¡спора нкти И к конечной страды / , первое кз которых имеет взд

и . , 3 ^^С - '

12<-261;-

*

тде С - шаг нитей; у - прогиб балки контура в точке крепления 'нити; - сблиаюние концов распорки (продольной стороны конту-¡ра) модуль упругости и площадь поперечного сечения нити

¡соответственно.

[Поскольку распорка находится в состоянии чистого изгиба и сжатия, сближение ее концов определяется по формуле

С _ 4. # { & )г

~ £А + гч <• £1 /' <2)

где Моп - продольная сила в распорке и опорный момент в балке соответственно; £7, ЕД - жесткость на изгиб и сжатие соответственно.

| Проверка показала, что в принятом диапазоне изменения начальной стрелы ¡о формула (I) дает погрешность порядка 2% по отношению к.точному решению.

| Поскольку распоры нитей (I) являются довольно часто расположенными сосредоточенными силами, приложенными к балке, то приводя эти силы к непрерывно распределенной нагрузке и ¡с, удается записать дифференциальное уравнение равновесия балки в ви--

Г5® У/ +■ Л # - А . ,

I \ „ „ (3)

| Нижний явдекс £ в (3) показывает, что дифференцирование ведется по безразмерной координате 5 - • ! Уравнение (3) представляет собой дифференциальное.уравнение равновесия балки на упругом (винклеровом) основании, коэффициент постели которого Л зависит от нагрузки ^ , пролетов балки и распорки (? , стрелы нити , изгибной ¡жесткости балки . -

I Хотя точное решение уравнения (3) известно, для рассматри-¡ваемого случая-граничных условий оно является очень громоздким ¡и в работе предпочтение отдается приближенному решению, получерному методом Бубнова-Галеркина. | Дня повышения точности результата в качестве аппроксимирующей функции принимается точная функция прогибов родственной 'задачи, а именно равномерно нагруженной упругозащемленной балки, которая имеет ввд

6; .;........ .................... ______________________.и

где

После применения процедуры метода Бубнова-Галерютна к уравнению (3) с учетом (4) определяется выражение неопределенной постоянной

ЛУь/згчУ,),

где ^ = + О.Ьб.

. Выражение (4) о учетом (5) позволяет определить все расчетные статические и кинематические характеристики системы, к ¡которым в первую очередь относятся: - максимальные прогибы балки и распорки тзх . ули^ ; максимальный пролетный и опорный момент в балке Мгг/>}Моп .(последний совпадает с максимальным моментом в распорке); максимальная поперечная сила в балке , равная продольной силе в распорке А/ ; стрелка провиса деформированной меиЗраш;

^ ' г !

» о^ъ/г^-, |

| Св)

; Полученные аналитические результаты позволили разработать ¡подробную инженерную методику расчета элементов висячего покрн^ ¡тия и проиллюстрировать ее эффективность в примере расчета при ¡следующих исходных данных: £ =60 м, =42 м, /о =3 м, |

\/)п =11,4' ТО-* (полоса 4x285 мл). £ У, =1,5'Ю7 кНм2,^=3" 107 ! ¡кНм2, £ А = 2,4'ГО7 кН. )<

{ Для проверки достоверности разработанной методики яри тех' {же исходных данных рассматриваемая система била.расчитана на ¡ЭВМ по стандартной программе "Лам/а". Результаты обоих расчетов и погрешность в процентах первого по отноаашш ко второму •приведены в таблице I.

Таблица I !

М.„ (кт)

МПР (вйм)

ИГ

Ул т ах

■ ¿.дм)..

¡/т<Тх.

.......

|По предложенной ¡методике

'По "Гамме" погрешности

-2721

-2833 -4,0

4256

476в -10,7

665

694 -4,2

4,50

5,28 -14,8

4,10

4,?Э -14,4

355ч О 3:55.6 «-2.6

Как видно, из таблиц«, совпадение результатов хорошее, ocof-бенно по усйлияц. ' .

Рассмотрена также механическая модель такого конструктивного решения, когда для усиления и стабилизации висячего покрытая используется подбор.

Белка контура, подбор и соединяющие их части элементов пЫ-етели рассматриваются как шпренгельная балка с пологим параболическим низшим поясом. Дифференциальное уравнение равновесия такой балки выводится в диссертации .по аналогии с выводом дифференциального уравнения равновесия балки, усаленной двумя пологими нитями, в статье Дривинга А.Я., однако, здесь дополнительно учитывается обяатие самой балки контура, так что в конечном итоге это уравнение принимает вид

• ' +з>г = pj, ' (v)

™в - if-

I Jno , ДПо - стрела провиса и пловдь поперечного сечения подбора соответственно. 1 Принимая распор элементов иостели (I) за нагрузку на шпре-'нгельную балку, удается описать всю систему одним дифференциальным уравнением

i Х Уб + 32* $

! 3 ' * ' (8)

;тде л и р определяется по (3).

| После применения к уравнению (8) процедуры метода Еубно-¡ва-Галеркина с функцией прогибов в форме (4), получено

»-/■г/*«,

I <9>

|Где п. = (о(/3 - 1/5 ); остальные обозначения по предыдущему |тексту.

; Используя (4) о учетов (9) легко получить выражения для расчетных усилий и перемещений, что и сделано в диссертации. j В четвертой главр приведено численное исследование напря-'хонно-дсформированного состояния элементов цилиндрического ви-¡сячёго покрытия при варьировании жесткостных характеристик опо-| •рного контура. В качестве основных были выбраны общепринятые j

(при исследования висячих покрытий характеристики, выражения коЬ торых для случая выполнения всего покрытия из стали имеют вид

п ~

К -

иг,/а)

(ю)

tc^/af

где t - толщина мембраны.

Однако учитывая,- что параметры (10) связаны очевидным со отношением

К = й

( II )

где /2 )/ ¿f , в работе признано целесообразным не счи-

тать параметр ~к свободным, а увязывать его с условной гибкостью короткой стороны контура, изменение которой принято в ¡пределах 5,8-98. Рассмотрено шесть вариантов, данные о котррых 'приведены в таблице 2. Параметры t =0,003 м, £ =60 -42 м ¡остаются неизменными.

j Результаты вычислений на ЭВМ при исходных данных таблицы I ^представлены в работе в вццв таблиц и графиков, причем для уд о--|бства изображения последних часто используется вспомогательная ¡¡независимая переменная

' (12)

Эти графики и таблица позволили дать довольно подробное ¡описание поведения элементов висячего покрытия при изменении ¡жесткости балки контура (параметра п*: ) в широком диапазоне от I до 6.

j Перемещения мембранного покрытия мало зависят от жесткости балки. Максимальное перемещение оказывается приблизительно ¡в в м от балки во средней линии мембраны и изменяется от 50,1 |см до 54 см, т.е. всего на 7,8Я. В средней части мембраны перемещение несколько меньше и оно изменяется от 38,9 см до 41,7 и|, jr.e. На 7,2%. Свободные края деформированной мембраны в общем Приподняты, однако в средней части в поперечном направления перемещения выравниваются, и эта часть деформированной мембраны практически остается цилиндрической поверхностью, что-должно положительно сказываться на водоотводе. , j

j Напряжения в мембране зависят 6т изменения параметра ; ¡еще меньше, чем перемещения (0,4/5) ив практических расчетах j ^огут вообще считаться постоянная. В утловах точках наблюдают-i юя пики напряжений (301,4 МБа), которые, однако, носят характер

.. _______________________la;

¡ярко выраженного краевого эффекта. В средней части мембраны ¡напряжения не превышают 136 МПа.

I Убедительным свидетельством устойчивости опорного конту-jpa служат ярко выраженные восходящие кривые графиков зависимости нагрузка-прогиб при поэтапном нагружении вплоть до расчетной нагрузхш в процессе машинного счета.

Анализ эшор перемещений и усилий свелся в конечном итоге к анализу характера изменения в зависимости от параметра 7гЛ их расчетных значений: ¡foe , уор - прогибов средних сечений балки и распорки, Мое • М>е - момента и нормальной силы в среднем сечении балки, Mie , Жз- - го же в опорном сечении, Л/р - продольной силы в раопорке. На рисЛ ломаные линии изображают эти зависимости, полученные в результате машинного счета ( А/р практически не зависит от ñ * ).

Далее исследовались модулированные значения расчетных усилий и перемещений, представляющие собой отношение самой величи)-ны к ее предельному значению, определенному либо на основании теоретического анализа ее ассиматотнческих свойств, либо гра- j фичвским путем. Оказалось, что модулированные значения расчет-; них значений принадлежат к строго определенным классам функций^ ja это, в свою очередь, предопределило область поиска аппроксимирующих выражений. Так, например, модулированное значение пролетного момента в балке ^ ¿-г

! Мов Мсе/Mes- , . - '

¡где Мее момент в бесконечно жесткой балке, а

J~ - стрела провиса упругой мембраны,при бесконечно жесткой балке.

Величина (Иов изменяется в пределах от 0 до 1,0 при изменении /г* от 0 до оо и формально может трактовать-j ¡ся как-функция распределения некоторой случайной величины. По-( açe ряда пошт'ох в качестве такой функции принята функция pac-¡ Определения Вайбулла (п.*) , график которой изображен наJ рис. 2а сплошной линией; а крестиками отмечены точки, получен-j ные путем машинного счета. Гам же приведена аналитическое вира--|жение подобранной функции. Аналогичным образом подобранные фу-j 'нкции дм модулированных значений опорного момента балки М1Б , нормальной силы в середине балки A/os , прогиба середины распорки приведены на рио. 26, За,б соответственно

при тех же условных обозначениях.

Таблица 2

.Л» ( ПП , п. . См") X* X 'Зс '150 % См4) Сп") 4

■ I. 0.74 Ю-4 2,02 10~3 98 0,714 0,808 Ю"Ь 0,808 0,45 Ю"1

! 2. 0,74 Ю"3 2,02 Ю"2 70 3,571 0,808 КГ4 .0,808 КГ5 0,225

3. 0,74 10~2 2,02 Ю"1 35 8,921 0,808 Ю-3' 0,808 10~4 0,562

0,37 Ю"1 1.08 17,7 11,635 0,445 Ю-2 0,44 Ю-3 . 0,733

' 5. 0,74 Ю-1 2,02 13,9 14,286 0,808 10"2, 0,808 Ю"3 0,9

0,74 20,2 5,8 25,016 0,808 Ю-1 0,808 Ю"2 1,576

Таблица 3

Расчетные .величины

! П \ Балка Раса о р к а

М .А/ ' ' У М . А/ . У

! 0 485 701.4 8,6 467,3 665,6 7,7

! 5 193,9 694,9 9,8 182,3 648,7 9,9

1 39,9 99,1 113,9 39,0 99,0 128,6

В диссертации приведены аппроксимирующие выражения для всех расчетных величин, которые представляют собой основу рекомендаций по предварительному подбору сечений элементов опорного

>контуг • .

| Исследовано также влияние изменения жесткости распорки на напряженно-деформированное состояние опорного контура путем варьирования дополнительного параметра ~с от -I до +1, где

с'= ф /£У/); £У/= 'о, ь (14) *

исходное (базовое) значение жесткости распорки, при атом жесткость балки оставалась постоянной. Построены соответствующие I епюрц перемещений и усилий, анализ которых позволил установят^, что изменение жесткости распорки в 10 раз в одну и другую сто-': рону от базового значения практически не влияет на расчетные | величины, за исключением опорного момента М16 Мр , ' вег личина которого должна быть в таком случае подкорректирована ( путем умножения на дополнительный коэффициент \

= I + 1,25 с + 0,45 (15) ' |

В пятой главе диссертации приведено численное исследова-{ ние напряженно-деформированного состояния того же щшгадричзе-! ,'ког.о покрытия, только усиленного подбором. I Постановка подбора экономйчески целесообразна в случае ги1 ¡бкой балки. Поэтому в качестве исходного нулевого варианта принят случай 2 таблицы 2, при этом мембрана усаливается подбором в виде пологой параболической полосы сечением 1000x16 мм со страдой 2,8м.

Далее, в каждом последующем варианте расчета сечение балки постепенно уменьшается, а оечение подбора остается неизменным. .

- При этом рассматриваются два варианта конструктивных решений:

£) подбор присоединяется к угловым точкам контура и мембране так, что может трактоваться'как утолщение мембраны вдоль выбранной параболической линии; 2) кроме соединения по варианту I подбор соединяется с балков контура дополнительными распорками обеспечивающими совместность работы контурной балки и подбора.

По каждому из вариантов по програ&ие "Гамма" проделацо по 5 расчетов, результаты которых представлены в диссертации в ОД

а______________________:______ь

де графиков и таблиц.

Сопоставление результатов каждых пяти просчитанных вариантов с^нулевым дает право утверждать, что сравнение целесообразно между нулевым и пятым вариантом расчета. Все остальные случаи носят интерполяционную картину. Поэтому в таблице 3 реферата приводится только сравнение расчетных усилий нулевого и пятого вариантов, хотя в диссертации все это представлено в более общем виде.

Из таблицы 3 видно, что введение в конструкцию подбора и уменьшение сечения балки гак, что суммарный расход материала на балку и подбор меньше, чем расход материала на балку в нулевом варианте, дают заметный выигрыш в расчетной комбинации усилий и некоторый проигрыш в перемещениях. Таким образом, если перемещения не лимитируют, то следует отдать предпочтение варианту конструктивного решения с подбором.

Напомним, что на монтаже подбор как нижний пояс шпренгель-;Ной балки позволяет практически избавиться от изгибающих моуен ■ |тов и перемещений контура. Поэтому nq совокупности преимуществ !предпочтение следует отдать все же конструктивному решению вя-|сячего покрытия с подбором.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ШВОДЫ , - Предложено новое конструктивное решение висячего цилин-'дрнческого покрытия на прямоугольном плане, осйовной отличите-1льной особенностью которого является то, что мембрана присое-¡дяняется только к двум меньшим противоположным сторонам опорно-' |го контура, и предложены способы навесного монтажа, позволяющее существенно уменьшить изгиб опорного контура от действия ^монтажных нагрузок; последнее достигается путем введения дополнительного конструктивного элемента - подбора. ■

- На базе полученных в работе аналитических решений разработана инженерная методика расчета элементов контура и постели на монтажные нагрузки, причем ее достоверность проверялась путем сравнения с чибленными расчетами на ЭВМ, которые показали, что погрешность разработанной методики при определении изгибающих моментов, нормальных окл и перемещений не превышает 10,?$, 4,2/f, 14,4$ соответственно.

- Разработана расчетная модель и программа численного pac-j чета висячего покрытия на прямоугольном плане о использованием j стержневой аппроксимации мембраны и стандартной программы "Гам-j

Рис.. I

; ш", с помощью которой исследовано напряженно-деформированное состояние мембраны и элементов прямоугольного контура цилиндрического покрытия при действии расчетной нагрузки путем многократного численного расчета на ЭВМ.

- Показано, что изменение жесткости распорки на порядок в обе стороны от принятого базисного значения практически не влияет на расчетные усилия в балке..

- Получены аппроксимирующие формулы для характерных усилий и перемещений, хорошо согласующиеся с результатами численных расчетов, ■ -

- Проведено численное исследование напряжакно-деформиро-ванного состояния ори расчетных нагрузках элементов цилиндрического покрытия дая двух вариантов прикрепления подбора: вариант I , когда подбор крепится только к мембране, л вариант 2. когда подбор дополнительно"соединяется с балкой достаточно жесткими стойками я играет роль нижнего пояса ширеягельной бал- ! ки опорного контура. !

М") 1.0

4 э.оо

10 п* )

Рис .2

- Показано, что введение э конструкцию подбора практичес-, ки не влияет на значения максимальных нормальных сил в элемен-| тах опорного контура; приводит к резкому снижению опорных мо- ; ментов в балке и распорке; увеличивает перемещения элементов ! опорного контура; приводит к выигрышу в расчетной комбинации усилий дай элементов опорного контура и проигрышу в их переме-: щениях. '

Рис. '3

Осповные результата диссертационной работы опубликованы |В работе: Дрншг А.Я., Какулш В.Е., Ваака il.fi. К опрвдада-•н* моягаяых усялжй » пряиоуголыом конур* щлидричвскаго шокрнтм// Сгроквлмы мвхвиш ■ расчет осоружва«*. - 1992 !(пр«*ята к опубмкованв). j

i . i le .......................................................□