автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние мембраны с гибким контуром

'М&СКйГр '^ООУДРСТВШлЫа СТШГШЬНШ УНИВЕРСИТЕТ

2 3 ШОН 1933

На оравах рупопзсн

САЗША Лараса ХеиыэтоЕна

Уда 69.034.61

НАПРЯЖШО-ДЕЗСШСЧЕАННОЕ СОСТШШИ

мшбрш с ганаш кснтурсм

05/23.01 - Стрсптельикз конструкция, здания и оооруязняя

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте ш.В.В.КуйЙысоБа

Научный руководитель - доктор технических наук, ■

профессор Лужин О.В.

Официальные оппоненты - доктор технические наук,

профессор З^зсфдаов В.И., ■ кандидат технических наук, доцент Бандин 0.JI.

Ведущая организация - ШРСНИИШШРСМ. •

Защита состоится " " 1993г.

в " " часов на заседании специализированного совета К.053.11.1 в М0СК0ВСКШ ГОСУДАГСТВШНШ СТРОИТЕЛЬНОЕ УНИВЕРСИТЕТЕ по адресу II3II4, Москва, Шлюзовая наб., дом 8, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГСУ.

Просим Вас принять участив в защите и направить Вас отзыв в двух экземплярах по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, дои 26, ЫГСУ, Ученый Совет.

Автореферат разослан м "_1993г.

Ученый секретарь специализированного Совета, канд.техн.наук, доцент

Э.В.Филимонов

СЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЙ

Актуальность темы. Оцноп кз важнейшие задач строительной науки является разработка левах эффективных конструктивах фор! сооруленгй, позволяв:?« мевекмадьно использовать их ивсупуп способность, снизить их каториаяоемзость и себестоимость, что связано о внедрением методов опт:2галыюго проектирования, а такяэ специальных мероприятий и' технологий.их Ьозвддкшя. Дчя достижения этого необходимо соверзэн-стзовапю кэтодов расчэта л проектирования конструкций, которые при икшзяшьнсм песо и стоимости отличались бы хоросзй работоспособностью в течения планируемого срока эксплуатации.

Всем о тки требованиям в значительной степени соответствуют ней-. бранные конструкции покрытий зданий и сооружений с большими пролвта-ш.'Цоою откатить шеокуо еффектавность их применения в промышленном строительстве. !.?омбршшыэ конструкции покрытий зданий и сооружений достаточно хорояо отвзчавт задачам ейягения материалоемкости, стоимости и трудоемкости строительства и обеспечивают большое свободное от колонн пвронркзаемоэ пространство, что дает возможность использования гибких тохнологачэскпх процессов производств. Пока наибольшее распространение получили мембранные. покрытая зрелищных п спортивных . сооружений, среди них СЬпшпейсккэ сооружения в Москве , имеющие круг-лоз или овальное очертание в плана. Дчя промышленных объектов наиболее целесообразной является прямоугольная форма плана, т.п. она позволяет более целесообразно размвврть технологическое оборудование и является традиционной формой производственных зданий, в которых мембранные конструкции покрытий можно с успехом применять при реконструкции действующих промышленных предприятий без остановки основного производственного процесса. В процессе сксплуатации мембранных конструкций, покрлтия воспринимают в основном статические нагрузки - собственный

вес, сяеговув нагрузку, нагрузку о* подвосного оборудования, по?ороав в ряда случаев, может передавать на поарытпо тапке и дга&щ-шесккз нагрузки, Для повышения срока безопаской експлуатеции подобная конструкций необходимо при шс проектировании учитывать двствнтельииэ условия работа материалов пролеткой части и опорного контура, фактическое распределение напряжение и деформаций, влияние динашчвского иагружс» кия, реальное формообразование поверхности ыэыбранного полотна. По-етоцу 01:сперкыенгальныв исследования работа ыембранного покрытая о плоским прямоугольным гибким опорош контуром пра действии различных уровней статических нагрузок и динамическом воздействии, а тахз'е о учетом предварительного натягения полотна иеыбрены прадотьвлдотся в настоящее время актуальнш.

Цель работы. Исследование влияния на напряяенно-деформаровагше® состояние мембранного покрытия предварительного натягенкя ысибраны при действии статических н динамических нагрузой. Научную новизну работы составляет:

- результаты исследований напряженно-деформированного состояния мембранного покрытия на малокасаггабной модели со свободно прнврэшген-кшл мембранным полотном при действии отаткчесзих и динамических на« Грузон^

- результаты исследований напряженно-деформированного состояния подали с предварительно натянутой мембраной при действии статических и динамических нагрузок}

- соверЕШСтзоваяиэ методик численного расчет «омбранных покрытий, Е2 проектирования, изготовления и мантагки

Практическая значимость,

Получодаэ в работе реэуяыгаш исследования напряженно-дефорыиров! «ого состояния яонструввда «екбрашого покрытия со свободно принреши ш и с предварительно еттянутым иембраннш полотном при статической

ц дцнаилчзсаоЯ нагрузках позволяот производить более достоверна рао-Ч8Т подобных конструкций при их проектировании,! осущееэлять выбор под-езсного оборудования.

Внедрение результатов. Результата проведешкх скспортюиталыссс исследований были использованы Московским ГЬсударствешши Союзный прознтнш институтом при проектировании прошпленннх предприятий отрасли, шгеварсс иамбранноэ покрытия.

Апробация работы. Озношшэ результаты били представлены на ХШ научно-технической конференции ШЯШ-ни.В.В.Куйбывева (йосква,1988); на Рапхиольной научно-практической конференции "Надежность и реконструкция - 88м ^Еолгогргд, 1988)} па производственно-техническом couiaiapo "Поеьсэнпо качества и ндцелноста строительных иэгаяяойонс?рукций".^Чз« лябннсз,1983).

. Публикация» По материалам диссертация опубликовано четыре работы,, Структура и о был работа, Дмсертация состоит из введения, чета-'• рзх глав, общих выводов, списаа литературы 87 наименований , приложения и содержит 112стрвна; машгнописного тепота, 105рисунков,14 таблиц.

На защиту выкосятся:

- результаты экспериментальных исследований моделей мембранного покрытия при статических и динамических нагрузках?

- результаты исследования влияния предварительного натяжения мембраны

»

модели покрытия на напрязенио-дефорглгрованное состояние конструкции при статическом нагружении; •

- результаты исследования влияния предварительного натяжения мембрана модели покрытия на напряженно-деформированное состояние конструкции при совместном действии динамической и статической нагрузок;

- результаты анализа и условия использования стандартных программ для оценки напряженно-деформированного состояния мембранных покрытий при статических и динамических нагрузках.

СОДЕРЖАНИЕ РЛБОШ

Во введении изложена цель работы, дано обоснование ее актудальности, отмечена научная новизна и практическая значимость.

В первой главе диссертации.на основе анализа работ, поовяцапсс исследованию напрягенно-дефорьшрованного состояния л конструктивных особенностей мембранных покрытий, установлена степень изученности данного вопроса и обоснованы задачи настоящего исследования. Оиочо! большой вклад в развитие мембранных.конструкций отечественных учгпы: В.З.Власова, А.С.Еольиира, А.С.Григорьева, М.С.Коряншна, С.П.Теио-сонко, В.И.Трофимова, Л.И.ГЬльдснборра, П.Г.Ероазова, B.l!.Epac.iai;c:;: го и других. Отмечено, что большинство разработанных к построзгашх соорунений, 1шбющих покрытием гонкий стальной лист, ишзэт кругов go или близкое к muy очертанир. Дчя перекрытия проииглоншя: зданий прямоугольных в плана применяется ыоибранныо цилиндрические оболест пзрвоначально плоские цеыбрада, вомбигарованинэ система с неполноо~ вшшеи umópim, ободочки в форио птэрбояичэсного параболоцца. Неубранные конструкции с плоские onopiaai контуров ихезт шзхшалькуа строительную высоту, что позволяэт снизить расход ьлтериаяоз на сю новью огразденил н уменьшить сксплухлациошаю расходы на отоплопио вентиляция здания, т.о. являются болэе сконошгасаи по сразшкиэ о друпглл тапаиа конструкций. Необходимо подчеркнуть, что при реконструкции су^оствущпх предприятий использование шмбракных покрытии о плоенлц опорный контуром является просто шэ£агонтшы, т.к. оно по коляот наполнять основные работы по ионтозу носугрх конструкций бга остановка основного производства ила с остановкой на непродолзатши 1шП ероз.

Таоратпчоскио расчеты конструкций ыеибранных покрытий про:лвод.г оз па основа нелинейной теории упругих оболочек. Основнш д;4фзрсп-цпалыша ураинения для абсолютно гибкой пластинки (мзыбраны), полу-

ченниэ "Ггпялсм, нэ поддаются точному интегрированию, поэтому при р;шз-шш задач о равновесии прямоугольной мембраны применяются разл:гчныз прнбепгошшв ывтоди. Однако, шншшгсоскив ютоды расчета подобных понструвдгЯ проводилась для наиболее простых видов статического натрут яенш, и в результата подобннх расчетов бшш получены рзнзния для ::сг,-ряаенкй ц прохчзбов в отдельных точках .конструкции, которые но позволяет получить полного представления о ео напрягенно-деформировашем соо-яоянии,' Прсменсикэ численных мэтодов расчета мембранных покритай трэ-буо? использования действительной схош работы конструкции, т.к. з реальных цзмбргнше: слстзмах имеют место начальные несовзркснстза по- , зеряюсти, носяпре случайный характер (складки на мембрагаом полотка и др^ , материал мзмбранн работает не только в упругой стадии деформи-роваикя, но. и имею? место зоны упруго-пластических деформаций ( необходим учет реальной диаграммы деформирования материала мембраны).

Обзор работ по экспериментальным исследованиям мембранных покрытий показал, что все перечисленные исследования проводились на моделях, в которых не соблюдались условия полного геометрического подобия модели и натурной конструкции. Пролетная часть таких конструкций представляла собой не мембрану, а тонкую пластинку. Кроме того, экспериментальные исследования мембранных покрытий при динамических нагрузках проводились' лишь с целью определения частот колебаний конструкции и не рассматривали напряженно-деформированное состояние мембранной системы, возникающее при динамическом воздействии.

По результатам проведенного обзора теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованиям напряженно-деформированного состог яния конструкций мембранных покрытий, показан* необходимость исследования влияния предварительного натяжения мембранного полотна на распределение напряжений, деформаций и перемещений в элементах конструкции ■ при статических и динамических нагрузках.

На основании изложенного определены основные задачи ксслвдовени;

- разработать способы устранения местной потери устойчивости листа, возникающей при нагружении конструкции мембранного покрытия; исследовать влияние предварительного натяаения мембранного полота на напряженно-деформированное состояние покрытия при статическом нагружении;

- установить влияние предварительного натяжения на напрягенно-дефор ыированное состояние мембранного покрытия при соклостаом статиче ском и динамическом силовой воздействии;

- установить возможность использования численных методов для .оцепа!: напряженно-деформированного состояния мембранного покрытия при статическом ц динамическом нагруженнях.

Во второй главе приведена методика вксперимонтальннх иссяодовг 1Шй напряженно-деформированного состояния моделей мембранного покр тия. В работе моделировалась натурная мембранная конструкция с размерами в плане 30x30 и на железобетонной опорном контура с пролеик часть» толщиной /|н«2» 5 ми, выполненной из стоял ВСтЗспб. Натурная конструкция мембранного покрытия иыола податливый опорный контур, i углах опорного контура устроены вуты для обеспечения нёобходакой еэсткости системы, Опорный контур выполнен нз монолитного яолозоба на. Модель мембранного покрытия кузла размеры в плане 1060x1080 ш представляла собой тонкий моталлнчаский лист из иоркавеющей стали марки 12Х1Ш10Г толщиной к ц-0,1 ш, есстко эаща&иекннй мздцу дау рсмксыи сечением 2СЬс20 мм из алюминиевого сплава АЫгбЫ, игравшая роль опорного контура. Для обэспечения совместной работы верхнего «какого оломентов контура, а таксо для предотвращения проскальзызЕ ния магду шша металлического листа мембраны под действием внеснеГ нагрузки, ее полотно в заделке складывалось вдвое и защемлялось, мг ду влементамц опорного контура, стягиваемыми парами болтов fi4 с с;

гсм 40 ш. Дополнительно медду мембраной и опорам контуром прэпуо-заа'ся гибкий отэрззнь нэ стали диаатрон 3 т, слугагвсий анкером и издопускешщнй ввдаргжшшя листа из опорного контура. Пролетная часта г.спструщ'ш модели мвмбряшого покрцтая состояла из чотарэх полое, со-едписник ы«яду ообоЛ дзуия рядка контактной сварки внсглазт(расД).

испытательный стенд

Рис Л Конструктивная схема модели мембранного покрытия.

Исследования напряЕошо-деформировшшого состояния неубранного покрытия производились при испытаниях двух вариантов ого иодолсй:

- со свободно прикрепленным ыомбранша полотно:.! и

- с предварительно натянутой мембраной /уровень предварительного ка- .

О ' \

тякония мембраны составлял й„ и 0.3 • ô n cl

il»Не Uy ы

Предварительное натя-мпш мембранного полотна до ïpcèyeuoiH) урое-ня осуществлялось ешциальншп натязнша устройства',ь> в доух взаылю парпевдикуляршх направлениях. Посла щдагкешш иоибраш, она осароп-лялась на опорном контуре, а наташшз устройства сшаалиоь, Коичрачь уровня и степени равномерности продваритсаьпого яашашш шнорсшогэ полотна производился ' тензорозпеторпш ыотодад с поиоп|ьэ грвхвездэшга 1шх прямоугольных розоаад проволочных петлевых геизорозсеторов с базой 5 ии и тензодатрического пзшратольнЬ-шйглраацяодаото комплекса СПИТ-3. '

Уровень равноыэрю распределенной статической нагрузки варьировался в пределах CJ,-0>V...6,0 i:fla. ^лклачеспоз Етущешюа снйовсу воздействие создавалось с поиощьв вибромаакш шщрашюгаюго действия. Нагруконие рашошрю распрздолышой нагрузкой ссущссаглулось hzzsvh с дробь» .вссом но 25 II и 50 II в пять стапов. /¡сфорсарованпоо соотол-1глз кокбраиа и оиорюго коахура кедсаоП изучено;! соаетрукцан фазировалось tMtoiwpoTCHooiîSirpireocKsu изтодом, двуцяотаац вроЕолоссла: летловыьш «зиаорсзштораии с о'азой 5 иа, общщшжт в трех- и деухкомпоненкшо пряглоуголкшэ розотки на избранном полотно. В веко' ство рзтастрпрус^ой аппаратура использовались авздиаммоевдо t2$opua цяошо-юмор«ггш1шлз сготош Ciffiï-З. Шрсиощспкя опорного шиэдва псслодутмй конструкции в горнзштальной плоскости а ее коабрсишаго нэлогоа в вертикальной плоскости опродэлялиоь специально разработан:; п пзготовлошваа олоктромоханичесапш прогибеизрзаа.

С::спор'":с11татгпт пссяадосмтя модолсЯ при дикамгчзскои нагрузя-ттч проводились в рггзЕ.:зл своботгхг; и нинуцдз:1глх колебаний. Здспз-ршеиталышэ кселздоватя з реяв» свободных колоба::!:» проводилась о поэта опрэдслспти »потота солзбяпй по первой форю, параметров пптухотптл ко'юбашй, гагрут^"» т начзлышз

соворссисиа кокструщтт, налипло складок па поверхности кэмбрагаго-го полота и др. Бсз'оугдтиз свобод'» колобгшй в конструкции осу-'^эсталялссь "обрхгисл ударе:!". 1!сгат:.ния иодолэй в рэчгшо вшг/гден-глп колебятчй' проводились о цсльп усгсшовлсппя частот п форм колеба-:и:й ::аолсду~:"а кепегругцгм з рзтзггах пзртзого п второго рззонансов, г. таитз спрздзлснпя пглболызп: лг/фэр.кцай, пащхпзяДО п пзромещеиий ' з «исмсатах игкбргтюто понятия для котдоЯ ксслодуеной Фор.з» колебала. Елуздеплта гархсяшгзскпо кзлзбаштя, частота которых менялась в достаточно гстроксм джшазено от I ГЦ до 20 ГЦ, возбуждались в кон-струщаи двубло'ПЕ?! цеитробоянш вибратором (впброиаппшой иаправлси-иого дейошш), создао^гы взряпальиуо возмущапщув силу, зависящую от скорости вращения неуралпоэог;.?!^^ касс» Епброуэтвда соодгиялась с слекородБигаселсм чзрзз габзкй вал. Для возбутдения полобаивй мембранного покрытия с !'М(С1калыюЙ с:тапкудой вибронажтаа устанавливалась в харзктзргшх точках кшуклостгй ¿точки 1;2;3 па рис.1) при колебаниях скстсми по трс?.: йорызн, соответствует!?.! частотой первого п второго резснонсов. Пзстопояоотшз ста; точок определялось прэдвари-тзлышм! испытаниями. Дтнсмнческоа пагруженпо мембранной конструкции осуществлялось при пяти уровнях распродолсшсй нагрузки. Деформации и перемещения от дшиадяеекого воздействия определялись при помощи прямоугольных розеток тензорззисторов и электромеханических измерителей перемещений. В качества рогастргфуищей аппаратуры для динамических исследований использовались ссиопкпуцие маптто-электрнчесниа приборы типа Н-338, Н-327, позволяющие фякс!фовать изменяющиеся во

времени процессы с частотой до 20 Пд и о линейной емплитудно-чаотот-кой характеристикой для используешх измерительных слементов.

В третьей главе представлеш результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния поделай мембранного покрытия при статическом и динамической нагружениях. При проведении испытаний были получены вертикальные перемещения неубранного полотна в сечениях 1-1...ЕМУ и горизонтальные перемещения опорного контура моделей мембранного покрытия (рис.1^ . . .

Анализируя распределения прогибов элементов моделей покрытия со свободным прикреплением мембранного полотна и с предварительно натяну той мембраной, можно сделать следующие заключения:

- при всех уровнях Нагружения в соответствующих сечеинях опорного контура для покрытия со свободно пршфэготекнкы мембранным полотая абсолютный прогиб ызньео, чем для покрытия о предварительно натянутой мембраной, при втом приращения перемещений ату контура в тех

•ко сечениях при изменении уровня распределенной вертикальной кагруг яи для покрытия со свободной мембраной больше, чем для покрытия о натянутой мембраной ;

- абсолютный прогиб (прогиб, вкличаащий начальный провис мамбрззш и прогиб от внешней нагрузки) в паддоы сечении ыембраш со свобод: прикреплением при одинаковых уровнях нагруження болызэ, чем для момбреащ предварительно н&тяиутой, например, для свободно прпкрел-ланной мэмбраш прогиб в центре составляет У/ц=37,б им при с^ «.0,7:;

2 ш при • вб, 0 кПа; для предварительно натянутой мембран \,УцоЮ,5 ш пра ср"0,7 кПа, \Х/ц-30,6 ш при с^«6,0 кПа;

- прогиба шмбршш со свободна прикреплением в сечениях^ особенно около вутоэ в дцоль опорного нон ?ура) имеют скачкообразный , случае пай хараитэр, вследствие, образования складок на поверхности мембранного полотна; егшра прогибов мембраны с предварительным натязсиизд

гладтгсо и пхазно нзисшзотся с роотса внешней нагрузка; ~ прираг^шэ порсисцгыЛ при увеличении уровня нагружения для конструкции о предварительный натяяениеы «змбраиы в сродней в 3,5 раза бояьгз, пртфш^ягав прогибов свободно прнкрвплеяюй меыбрааи, оджшо, каяЗвласав скаика пвреиещеиаЯ свободно пржрошгскного мзм-бр?:глого полотна больпэ пзремещзниЛ предварительно натянутой мем-Ср£:гл пря ксмшшнии нагрузка, особенно для сечений у опорного контура. . Таапи образен» сравнительшй еналиэ епюр перемещений 1!№бршшого поярэтзя бзз натлдэнгл цонбранн в о еэ продзаритольнш натяжзнпеи показа,?, что предварительно® шилзсниэ обэспечиваэ? болов йлагопряят-йуэ работу иамрзала изибрашого полотна оа счет снизили взроятио-сгл образования складок на позеряшсти изибраш, а тазаа обеспочива-о? Сользуэ достоверность оценки налрдаенно-дефоркирозанного состоя-покргггпя т-зоретичоекпя мэтодыш.

По результатам проведению исследований бшм получены кротко рэа-прадолсшт главных напрягснгхЙ в кзмбрмгнои полотно (рпс.2) а опорном пезгурэ кодслвЯ кзибршшого покрптгл со свободно прикрепленной ием-брЕИой я с прэдварятольно натянутна ыеыбракнш полотном, установлено: - распределения главке: напряжений в «одел? со свободно прикрепленной гз'лбрзной в сочинил 1-1...У-У пролетной части иыеат скачкообразной характер} кораЕнагзрностэ распределения напряжений характеризуется зонаия -понцситрацзи капряззгий в цветах потеря устойчивости листа доибратт, около путоя я вдоль опорного контура, что ебт^енлзтоя образованием на ее поверхности складок, котор^э изгоняют свое полозгенио при изменения внешей нагрузки; в этих зонах появляются плаатическис деформации, а значения главных иаярягонкЯ узо при нагрузке о, г-Л, I кПа достлгсзт 2' пПа

- распределения главных напрлЕогшй, в модзлц с продоариклыхо палашу» 5гой шмбраыой шлоюг значительно более равномерна'! sapasicpj па поверхности мембранного полоша складка празихчзски омуссидоц:! значения главных иапряшшй в сечепщвс пхгхыю угалсчаваагся о роекп виеилай нагрузки; иагболышв сначеняя пювшк и&щнсзшЗ нра максп-мальиой виешзй нагрузка ЕПа в ыодолп с црйдьарателм^л са-тяаешем с учетом ого начального уровня составляем G\ oí

AjÍiJuÍ VJf^f

- сравнение результатов ассяедохшнй двух гдрагалов шдешей покаоиса" os, чю уровень напряжений для модели с прадоаригольпо нзтлпуеш полотно:' при одинаковых внесши: нагрузкам ьицэ на 20.,. 25íS па сравнению со средними напряжениям^ возшнгавщнмн в сечишля свободно пршрэпясиной мембраны,. однако, за счот концентрации папрлаиннй в . ucosax образовался складок на псзерхносм: свободно прикрепленного мембранного полотна, максиыальшо'значения шшас напряжений в iíc:: оказываются существенно больез напряжений, пизвщхв: иасхэ е предварительно натяцутой мембране; закономерность ata проявляется

в исядом псслодованнои сечоши: пролетной части конструкций п rm:: боох уровнях внзпиой нагрузки (иапр:шзр, в сечеши Ш-Ш пр;: 1кПа <¿Ztl,=J> 056*0,2 " в свободной чембранэ, ^„^»^¿о.З - в прод-варитольно HüTjniyioü мембрана}; наибольшие значения главных напряжений в^модели с предварительно натянутым мзмбраюшм полотном пмэ-ют место в зонах мзмбраны, расположенных на расстоянии I/б длины ее диагонали, вдоль опорного контура и около вутоз, к достигало? уров:1я (й ^^1,256^2 при нагрузке ^,=-5,0 кПа; » опорный контур модели со свободно прикрепленной мембраной менее

напряден, чем контур модели с предварительным натяжением, однако, , , ошибки при расчете конструкции мембранного покрытия п условия ее ; нормальной вксплуатации требуют предварительного натяжения пролетной части покрытия, при этом дополнительную нагрузку на опорный

rou-фр иг-то учжгь при ггрсспгарорглшп попструкцгот гзнбр?п:ого

ИОЛГУГГ"!.

ECO

ЙСО

1С')

GO

.-.со

ICO

О, G ГГ

\

СГ0С,0,Г.*~:1

üyííjE г

Uly

Ььт^ад'йП.----

свободная ..

и, о -г

а - про;;«'* !'-:/.брг*"Л

■— • рсспзкпэ пггпта — - гаспоргпюнтолышэ пргазь'э

Гл-з.2, cir?'tî ргсгзт^тх п сяспорггтгитпльгцЕ: irrarr.c: , палр-зтеигс* <îît з сзчскяяз Л) X-I, Б) ü-й г.:г-'оршшого полотка иод-ют Kcrtrirn,

Результаты экспериментальных исследований поделок ганбрсшпого покрытия, проведешшх в раашах собмостного статкчэского ц дкнвгк-чаского нагруаення, показали, что:

- при возникновении резонанса величины динамических порем5цсш;Г2, деформаций и напряжений в конструкции становятся оокзмарашш о во-личинами перемещений, деформаций и напряаоний, воз1тназс?пс. от дой-отвая статической равномерно распределенной нагрузки, следовательно, учет влияния динамического силового воздействия на конструкции при се расчете и проектировании является нзобходкгш;

- максимальные амплитуды пороыэцений мембранного полотна при колебаниях в режима первого' резонанса имеют мэсто в центра мембраны, в:

в режиме второго резонанса в зависимости от фор"«а колебаний в 1/4 пролета на оси симметрии или 1/4 диагонали при любом уровне статической нагрузки, при отоа амплитуды колебаний деформаций, напряжений и перемещений в свободно прикрепленной мембране высе, чем в предварительно натянутой, т.е. при любых условиях статического наг-ру&ания динамическое силовое воздействие оказывает больвей влияние на напряженно-деформированное состояние мембранного покрытия со свободным прикреплением мембранного полотна, чем на конструкцию с предварительным натяжением ее пролетной части;(ряо.З);

- о увеличением частоты вынуждающей силы выаз частоты второго резонанса амплитуды колебаний мембранного полотна резко снижаются при всех уровнях равномерно распределенной статической нагрузки и любом виде прикрепления мембранного полотна;

- наибольшее влияние динамического силового воздействия на прогибы, деформации и напряжения проявляется при наименьшей равномерно распределенной статической нагрузке, но по мере ее роста влияние динамических воздействий на напряженно-деформированное состояние конструкции мембранного покрытия значительно снижается. '

Сладуа? ецэ раз подчертить, что сочетание статических а динеын-пэоглх пагрроз яозэт щетаотя кенотрукщп) к потзре еэ пеоущпй способности, поэтому яря расчета подобии сооружений обязателен учат дппаетгссяой составляла. Праиенеггпэ предварительного натяжения цэыбраха псззоллз? забегать образовали складок н зоа тогаей потери уотойчгэоота ывмбразшого полотна, в, вследствие чего, производить расчэт игкбразппконструкций Сода® яорректао, а для натурной конот-рукцзп обгзтоаи устройство кровля, прздехранязт ее от разрушная, улучт^? сксплуаташоипгэ качества а вязегай ввд покрытия.

I розоиаяо 2 резоиаио

Кго.З Вйняияо уровня распрэдоло!иой нагрузки на, велпчтау динамического коэффициента _ при Г и 2 рэзонетсах

( , косффкцггэн? дзшаия- )

4 * & ста? * чэсяого воздействия •

В четвертой глава проводится сравнительный спаяна результатов теоротичоских и экспериментальных исследований напрк£онко-дсфоргл1ро-вашюго состояния мембранных покрытий.- Анализировались данные, полученные при расчэте моделей ызмбранного покрытия (вкспзриментальшз исслэдования которых проводились в главах I и 2 данной работы] по стгшдартаоцу расчетному комплексу GAHMA • основанному на методе стеряневой аппроксимации.

В результате расчета были получены кривые распрэделешш напрядз-ний н деформаций в тех го оечениях мембраны и опорного контурз, в которых экспериментально исследовались напряжения и деформации, а .также эпюры прошбов мембраны и опорного контура при статической равномерно распределенной нагрузка, измзняг^зйся в диапазоне ^ =0,7...6,0 кПа.

Анализ результатов для обоих вариантов, полученных численным методом и экспериментальным путем, показывает, что перемещения мембранного полотна и опорного контура, определенные в результате расчета, имеют завышенные значения г.о сравнению с экспериментальными для обоих вариантов моделей, но в большей степени расхождения имеют место в констру1Щии со свободно прикрепленным мембранным полотном. Следует отметить, что впюры перемещений мембраны, определенные расчетом, имеют гладкий характер для обоих вариантов моделей мембранного покрытия, как со свободной, так я с предварительно натянутой мем-раной. Это обстоятельство свидетельствует о том, что в расчете не учитывается образование зон местной потери устойчивости листа мембраны и появление складок на поверхности свободно прикрепленного мембранного полотна при нагружении. Это означает, что фактическое деформированное состояние мембраны не соответствует результатам расчета. Сравнивая результаты численного расчета с данными, полученными при экспериментальном исследовании свободно прикрепленной мембраны,

следует огу.зтпть, что:

г характер спгр пзрзгузс^якй, дсфоризцяЯ я напряжений, определенных по ргсчз!у и Експэргп.!эпта1т.н0 различен при всех уровнях етатиче-стсй раг!С!.'зр?о распределенной нагрузка; экспериментальные кривые хграптераия скачки а гзлеш, псяаляшрвся в результате кзет-поЯ потер:! устойчивости листа мембрзны, все теоретические кршшэ -гиогикэ и к-э 01Т1Г.:':? процесса потеря устойчивости мембранного полотна? •

- для свсбедяо ирлкрэяшюоЗ из;:бргпи сначзнгщ наибольших главных '¡апрл^сштЯ, полученных э результате расчета п епепержэнта, нкгют мзето я рлзлячгж осязз гзт.гбр;т>эго поло тля; так, если по расчету ««яскйаашго эиачвнгя газет место в зонах на диагонали меибреш ттр:г всех урезнлх пагруг:::т:л, то по д'шп.'ч рзспзркмонта гтсгстпаяь-м» спаченжх напрстенпЯ пзрзиег,затея пря изменении уровня внзеной статачзскоД нагрузки сосредотачиваясь (кокцеятрттруясь)вдоль опорного ззптура и около вутсз, в мэстах образовали складов, причем ккякпя иахагэмыапс яапрягзнкЛ узелгчизевтея с ростом нагрузки Састрзэ, ерэднхо сяакгшш иапраасЕяЗ в изубранной полотно, и достигал? прэдела гропсрциснальносга при ср *-2,1 г.Па;

- наярягенкя, ошдгчеяшгэ расчотзгг* гут-!, в основном, прзвыгзэт зна-"жия напрст5ний в иокбрзне, опродвденииэ (экспериментально, пра одпнакогыг уровнях нагруаенил, за ксклячвнизы зон местной потеря устоПчзтзоати и образования с кладет: на поверхности мембранного поло?::;-; необходимо откзпть, что потеря устойчивости происходят при относительно низких урогнлх внознзЯ нагрузки, а напряжения, воз:ш-каюдяе а складках явлгпзтея наибольеггз напряжениями, вознлкся^са з игмбрггаом полотно при паждеи уровне нагругзния, что нязав по учитывается з расчета, в то ярг;!Л, дш: кмяшю зоны местной потерн устойч!Пзостл мзмбракы язл-атсл наиболее опасгпгя для конструкция

оо свободно прикрепленный неубранным полотном.

Таким образом, результаты численного расчета мембранного покрытия оо свободно прикрепленой мембраной фактически на отражают реальной работы материала покрытия, в связи о чем необходимо соварсонст-вованиа методов расчета таких конструкций, шш проведониа спзциаль-.них мероприятий, позволяаара избегать образования складов ка поверхности мембранного полотна.

В то £0 время, результаты настоящего исследования позволяют сделать заключение о том, что нмэюсртеся числанные катоды расчета ыеиб-рснной конструкции покрытия с предварительным натяжением полотна пролетной части 1шеют хорощую сходимость с експеркментаяышмы данными в пределах упругой работы материала мембрана. Использование стандартного расчетного комплекса (}АММА позволяот с достаточной степенью достоверности расчитывать конструкции мембранных покрытий с с предварительным натяжением мембраны в пределах упругой работы еэ материала, если же внести в расчёт условия, учитывающие реальную ' диаграмму деформирования материала мембранного полотна, то и в упруго-пластической стадии его деформирования,

основные вывсда . .

1. Предложенная методика экспериментальных исследований позволила- определить напряженно-деформированное состояние элементов мембранного покрытия в упругой и упруго-пластической стадии деформирования материала мембраны и получить необходимые данные для уточнения методики расчета подобных конструкций в режимах статического и динамического нагружения*

2. Результаты экспериментальных исследований модели мембранного покрытия показали, что для свободно прикрепленной мембраны практически при любом уровне нагружения вдоль опорного контура и около вутов

обрлзуэтая сгладпи (зо.-ги ызоггоП потзрз уотойчзвоогя явота мэы-6p:i2!) , разиора которых о повэтеняом нагрузки увелячлваятоя, а мастопаюзекяз дзкзнявтся.

• 3. Устгновлено, что а зонах местной потэрз устойчивости свободно прсгрвпленноЯ 1!м:0р"гл лтвт кгото концентрация деформзцяй а пглряквязЯ( празодящая в образованию пластических деформаций прз уроеив внешней статической равномерно распределенной нагрузка <^32,1 йПа.

4. Прэдяпрзтельиоа ргшнокэркоэ натяжение мембранного полотка да уролшя 2 яозволяэ? прантпчэска нзбозать обра-зосс^зя складов (прз псслодоваиных уровнях погружения ), а, следо-сатольно, вокцсытрацяа иапрякняЯ на его поверхности, что пряво-дп? я ба399 равномерной работе меибргшы, а также сникав? урозвы* ушссЕцааьнизс дефориацай з иапрязскпй по сравнении о ах значэкия-ш а озободзю прнкрепгэнноа мембранной полотне.

5. Установлено, что рэзуяьтати численного расчета напряженно--де$оркзровежгого соотоянш полотка оаободно прнкрэпленной мвм-брнзз пэ соответствуя? вкспарикентвльшаз, т.п. в расчете но учи- ' кэается образована® спя«цеп за его поверхности; для предварительно натянутой ».'эмбраны, прз условна упругой работы ее материала

( птя ^<2,1 кПа) результата расчета и вкспернмента иыем удовлат-всрзтэяьцуо сходимость (расхождения не превкгаят 15?0 .

6. В уоловпях динамического »ццууаезяя пра вознакновзнаи роэо-аедаз взличиш данакячеекзх пэре£_*эцзикй, деформаций а напряжений о кспструкцгя становятся соязнераашз со яначеиЕяна orrtx параметров, зо2:киалп£пс оч действия статпчосвоЯ равномерно распределенной нагрузка, поэтому учет зяаяння на яонструкцав данамичвеках воздей-стваЯ пра ее расчете п проактттроБЕНяя является необходимый.

7. С увеличением частоты илогздаезай еялн выжэ частота второго

резонанса амплитуды колебаний перемзщешй, деформаций н напряаз-шй мембранного полотна, как для свободно прекреплешой, таз и для предварительно натянутой мембраны, резко сшшавтся при всех уровнях равномерно распределенной статической нагрузки.

8, Наибольизе влияние динамического воздействии па напряженно-деформированное состоянио ышбрашого сокрытая проявляется при ыашзньсой равномерно распределенной статической нагрузпо, при ее увеличении наибольшие «мпяизуды колобшшй пэрзшщэшй, до-формаций н напряженийыембрщшого полотна уменьсалтся.

Основные положения диссертации оцубликованц в сдедуетрпс работах:

1, Бондарович Л.А.,Сафшш Л.Х Эйсперг»'ентйльшгэ исследования мзи-бранного покрытия с гибким коигуроа прз действии статических

и динамических нагрузок, В материалах Региональной научно- практической конференции "Надогность и реконструкция - 88", Волгоград, 1988.'

2. Сафша Л.Х.,Щ/милин А.Б,,БоццароЕкч Л,А. Блиянио технологи: монтажа на напряженно-деформированное состояние мембранного покрытия. Б материалах производственно-технического семинара "Повышение качества и надежности строительных маталлоконструц-

, ций", Челябинск, 1988. ..'

"3, Сафина Л.Х.,Бондарович Л.А, ТТовьазшо надеаности конструкций -мембранных покрытий, В межвузовском сборнике "Прочность^ ка- ' дежность и долговечность строительных конструкций", издание ., МШИ, Магнитогорск, 1990. 4. СафинаЛ,Х,,Бондарович Л.А. ойсперйментальныэ исследования на: прякеиио-деформированного состояния мембранного покрытия, под-

Espseirïoro статическому п'дпнеютзспсму иагрузсигя. В ебор-lîrrrto аэучши трудов ЦЩШПСК ш.Иэлыппсова "Натурные исшгта-няя, плотруцзитальниа паблэдсшл ш контроль строительных кэтадяозснотрукцпй при возведения и акспдуатздкз пнвэиврзше соорул:::п;.1", .''ослпз, I9S0.

Подписано к печати 18.05.93г. Формат б0хС4Дб Печать офсотнзя И-129 Объем I уч.-изд.л. Т. 100 Заказ-<^/ Бесплатно

Типография МГСУ