Автоматизированное проектирование стержневых систем регулярной структуры с шарнирными узлами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат наук Царитова, Надежда Геннадьевна

• Царитова, Надежда Геннадьевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Царитова, Надежда Геннадьевна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Классификация пространственных стержневых конструкций, постановка задачи исследования

1.1. Конструктивные решения пространственных стрежневых конструкций

1.2. Анализ видов узловых соединений

1.3. Обзор методов проектирования узлов ПСК

1.4. Постановка цели и задач исследования

2. Моделирование шарнирного узла пространственной стержневой конструкции

2.1. Моделирование ПСК с использованием 111111 Structure CAD

2.2. Моделирование шарнирного узла ПСК в пакете SolidWorks

2.3. Численное моделирование шарнирного узла ПСК в ПВК ANSYS

2.4. Модернизация шарнирного узла ПСК в пакете SolidWorks

2.5. Численное моделированное модернизированного

узла в ПВК ANSYS

2.6. Испытание узла на запроектные воздействия в ПВК ANSYS

3. Аналитическое и численное определение силового сопротивления узлов пространственной стержневой конструкции

3.1. Расчет элементов узла соединения стержней в аналитической постановке

3.2. Определение перемещений прижимного диска узла

соединения стержней в аналитической постановке

3.3. Сопоставление результатов расчета прижимного диска узла

в аналитической постановке и численным методом

Выводы по 3 главе

4. Экспериментальное исследование силового сопротивления

шарнирного узла ПСК

4.1. Цели эксперимента

4.2. Изготовление экспериментальных образцов

4.3. Характеристики экспериментальных образцов

4.4. Стенд для испытания прижимного диска на внецентренное 86 сжатие

4.5. Методика проведения опытов

4.6 . Сопоставление результатов испытаний прижимного диска узла с

результатами расчета аналитическим и численным методом

Выводы по 4 главе

Основные результаты и выводы

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированное проектирование стержневых систем регулярной структуры с шарнирными узлами»

ВВЕДЕНИЕ

Повышение эффективности строительных конструкций на основе совершенствования конструктивных форм, разработки новых рациональных типов конструкций и методов их расчета - одна из актуальных задач строительной отрасли. Применение сложных, визуально выразительных конструктивных решений стало одной из характерных особенностей архитектуры последних десятилетий. Особой популярностью у архитекторов пользуются пространственные стержневые конструкции (ПСК), которые позволяют на рациональной основе осуществлять поиск новых вариантов объемно-планировочных решений, создавать здания многоцелевого функционального назначения благодаря применению большепролетных и трансформируемых конструкций; разнообразить архитектурные формы и композиционные средства. ПСК применяются в конструкциях производственных, уникальных спортивных, выставочных, торгово-развлекательных зданий и сооружений. Преимуществом ПСК является модульность строения, позволяющая организовать поточное изготовление однотипных элементов на высокопроизводительных производственных линиях, доступность и целесообразность крупноблочного монтажа, облегчение элементов ограждения благодаря малым размерам ячеек поясных сеток при отказе от прогонов, архитектурная выразительность при разнообразии форм. Целесообразно применение ПСК во временных сезонных сооружениях, что объясняется возможностью их сборки, разборки и повторного монтажа.

В полной мере экономически целесообразным становится использование ПСК при их массовом изготовлении на специализированных заводах. Для внедрения ПСК в массовое производство острым становится вопрос об автоматизации их проектирования и производства. Требуется разработка методики автоматизированного проектирования, доступной для широкого использования в проектных организациях.

Проведение численных, аналитических и экспериментальных исследований, направленных на совершенствование методики автоматизированного проектирования ПСК с шарнирными узлами, является актуальным.

Целью диссертационной работы является совершенствование технологии автоматизированного проектирования стержневых систем регулярной структуры с шарнирными узлами.

Основные задачи исследования:

- изучить разнообразие пространственных стержневых систем регулярной структуры, систематизировать их по способу образования;

- построить визуальную модель ПСК и ее шарнирного узла;

- выполнить исследование работы узла ПСК численным, аналитическим и экспериментальным методами с учетом особенностей его работы в нелинейной стадии;

- разработать инженерную методику расчета, позволяющую проектировщику определять силовое сопротивление шарнирного узла ПСК с учетом конструктивных особенностей;

- создать алгоритм и компактную программу для ЭВМ для инженерного расчета узлов стержневых систем регулярной структуры.

Научная новизна работы:

- предложена новая методика формообразования пространственных стержневых арок на основе изменения длин стержней правильных многоугольников (составляющих арку), а также за счет изменения угла между стержнями в шарнирном узловом соединении;

- исследован новый вид узла ПСК, который может использоваться в несущих и ограждающих элементах зданий и сооружений, отличающийся тем, что в его конструкцию внесены изменения, обоснованные новыми

данными об особенностях его работы, доказана надежность конструкции узла и даны рекомендации по его модернизации;

- предложена новая методика оценки надежности узла ПСК при чрезвычайных ситуациях, отличающаяся тем, что позволяет изучить напряженно-деформируемое состояние узла при запроектных воздействиях;

- разработана новая методика проектирования шарнирного узла ПСК, использующая современные средства САПР, отличающаяся от существующих созданием и исследованием твердотельной модели узла;

- разработан новый эффективный метод исследования узла ПСК, отличающийся тем, что наряду с численным и экспериментальным исследованием было выполнено аналитическое исследование узла, сопоставлены полученные результаты, что позволило повысить конструкционную безопасность сооружения;

- предложен новый способ определения силового сопротивления шарнирного узла ПСК, разработанный на основе математического моделирования, отличающийся от существующих тем, что используется вновь созданная компьютерная программа, позволяющая инженеру выполнять проектирование узлов ПСК без специальной подготовки.

Практическая значимость. В Южных регионах нашей страны востребованы быстровозводимые легкие ПСК сезонных спортивных и зрелищных сооружений, которые могут быть смонтированы в короткие сроки и, при необходимости, легко демонтированы. Применение подобных сооружений не требует устройства массивных фундаментов, специальной инженерной подготовки территорий, снижая тем самым нагрузку на окружающую среду. Разработанные методики автоматизированного проектирования позволят широко применять легкие эффективные ПСК, снижая затраты на их изготовление.

Достоверность результатов, полученных в диссертации подтверждается корректностью математической постановки задачи, физически обоснованными расчетными моделями и использованием апробированных гипотез строительной механики, соответствием разработанных моделей реальным условиям работы конструкций, а также сравнением полученных расчетных и экспериментальных результатов.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в совершенствование проектирования узлов ПСК внесли как отечественные, так и зарубежные инженеры и ученые, в частности в ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова выполнены исследования по численному и экспериментальному моделированию работы элементов ПСК.

Однако проблема автоматизации проектирования ПСК с учетом нелинейных факторов еще остается актуальной, что определило выбор темы диссертационного исследования.

Теоретическая значимость работы заключается в получении новых знаний, основанных на анализе полученных результатов моделирования узлов ПСК с учетом геометрической и физической нелинейности методом последовательных нагружений, контактных напряжений в узле.

Методология и метод исследования - системный анализ научно-технических результатов исследований ПСК, а также современные методы информационного обеспечения.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в учебный процесс ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова, практику Межвузовского проектного бюро ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова и ОАО «ЭНЕКС» «Южэнергосетьпроект».

На защиту выносятся.

- методика определения силового сопротивления шарнирного узла ПСК;

- новая методика оценки надежности узла ПСК при чрезвычайных ситуациях и запроектных воздействиях;

- новый эффективный метод исследования узла ПСК, основанный на современных средствах САПР, позволяющий наряду с аналитическим и экспериментальным выполнить численное исследование узла, сопоставить полученные результаты;

- результаты экспериментального и численного моделирования силового сопротивления шарнирного узла;

- конструкция модернизированного шарнирного узла ПСК.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технический конференции «Строительство-2014» в Ростовском государственном строительном университете (Ростов-на-Дону, РГСУ, 2014 г.), на международной научно-практической конференции «Оптимизация и ресурсосбережение строительных конструкций зданий и сооружений, водохозяйственных систем и инженерная экология» (Новочеркасск, ЮРГПУ (НПИ) им. М. И. Платова, 2014 г.), на IV международной конференции «Современные концепции научных исследований» (г. Москва, 2014 г.), на восьмой международной научно-практической конференции «Строительство в прибрежных курортных регионах» (Сочинском государственном университете, г. Сочи, 2014 г.), на V-м Международном симпозиуме «Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений» (г. Иркутск, 2014 г.)

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 8 печатных изданиях, в том числе 3 в научных журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем составляет страниц, в том числе рисунков, таблиц, список литературы из наименований, из них на иностранных языках.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Конструктивные решения пространственных стрежневых

конструкций

Сегодня пространственные конструкции в основе своей являются проявлением взаимодействия инженерной мысли и архитектурного творчества. Единство конструкции и архитектурной формы в стержневых пространственных системах открывает широкие возможности поиска различных геометрических образований, новых эстетических принципов освоения объекта, новых технологических приемов динамического процесса формообразования.

Для осуществления сложных форм пространственных покрытий и восприятия соответствующих им нагрузок (снеговых, ветровых) необходимо разработать эффективные строительные конструкции, обладающие комплексом высоких эксплуатационных свойств. Наиболее перспективными в этом отношении являются пространственные металлические конструкции.

Здания и сооружения в наше время - это сложные конструктивные многоэлементные комплексы, создаваемые для выполнения большого числа функций, их жизненный цикл связан с возможностью реализации многих рабочих состояний. Поэтому перед проектировщиками особо остро встает проблема сочетания в сооружении подчас противоречивых моментов -функциональности, эстетичности и конструктивности. В наше время использование новых конструктивных решений в строительстве - это весомый шаг к успеху. Популярное использование пространственных стержневых конструкций (ПСК) у проектировщиков, можно объяснить следующим образом, ПСК дают возможность производить поиск таких

объемно-планировочных решений, чтобы на их основе создавать большепролетные, трансформируемые конструкции, или здания многоцелевого функционального назначения; разнообразные архитектурные формы.

Нарастающие темпы и уровень современного строительства, задачи сокращения расхода металла и трудоемкости предъявляют требования по разработке и применению экономичных конструкций и дальнейшему их совершенствованию. Основа современных мировых тенденций развития строительной индустрии - это возрастающая степень заводской готовности строительных конструкций или их элементов.

Применение ПСК покрытий позволяет осуществить более эффективное заводское производство конструкций и позволяет снизить затраты за счет поточности их выпуска, специализации производства и рациональности конструктивных решений.

Современное промышленное производство предъявляет определенные требования к рациональности конструктивных форм металлических конструкций: необходимо обеспечить унификацию элементов конструкций, технологичность изготовления и низкую материалоемкость. Это достигается ограничением номенклатуры деталей, из которых можно создавать самые разнообразные плоские и пространственные конструкции или здания в целом с высокими архитектурно-эстетическими свойствами.

В основу разработки систем металлических ПСК были положены следующие важные архитектурно-конструктивные предпосылки:

- единый унифицированный сортамент элементов с максимальными композиционными возможностями;

- применение материалов высокой прочности;

- механизация производства, поточность в связи с применением автоматического оборудования;

- использование подходящих по форме профилей проката;

- элементы сборки компактны и их доставка на строительную площадку возможна на любом транспорте;

- надежность сборки и монтажа элементов;

- множество вариантов объемно-пространственных композиций [1]. Высшее достижение в развитии данных систем - большое разнообразие

конструктивных форм на базе ограниченного набора исходных типов элементов, применяемых для строительства зданий и сооружений промышленного, гражданского и сельскохозяйственного назначения.

Традиционно отмечаются следующие преимущества ПСК:

- модульность строения, позволяющая организовать поточное изготовление однотипных элементов на высокопроизводительных линиях;

- компактность упаковки при транспортировке;

- возможность расстановки опор по укрупненной сетке колонн, допускающей свободу в размещении технологического оборудования;

- доступность и целесообразность крупноблочного монтажа;

- повышенная жесткость при пространственном характере работы и обусловленное этим назначение малой конструктивной высоты;

- облегчение настила ограждения благодаря малым размерам ячеек поясных сеток при отказе от прогонов;

- архитектурная выразительность при разнообразии форм.

При проектировании объектов сложной формы создание модели рациональнее начинать, двигаясь от требуемой формы объекта к элементам его составляющим, по принципу «от общего к частному».

Первоочередной проблемой, встающей перед проектировщиком, является создание расчетной схемы. В расчетную схему включаются только основные несущие элементы, что является определенным упрощением реального объекта и первым шагом идеализации. При создании расчетной

схемы для снижения количества неизвестных необходимо использовать свойства регулярности и симметрии.

Первые ПСК, изобретателем которых стал русский инженер В.Г. Шухов, появились в начале XX века (рис. 1.1). В.Г. Шухов начал использовать статическую работу стержней из металла, которые перекрещиваются в двух направлениях, где покрытие работает как одно целое, и стержни используются одного сечения, так как на них приходится приблизительно одинаковая нагрузка [2,3].

ПСК в своей основе допускают образование самых различных форм: плит, складок, сводов, куполов, гипаров, оболочек переноса, комбинированных решений. Тип пространственного покрытия предопределяется архитектурным замыслом при одновременном решении вопросов рационального выбора несущей системы, унификации ее элементов, технологичности изготовления и удобства монтажа. Наиболее простая и распространенная форма такого рода конструкций - структурные плиты разнообразного очертания с различными условиями опирания.

Рис. 1.1. Маяк В.Г. Шухова

Эффективность плит в случае больших размеров перекрываемого пространства повышается при использовании их в комбинации с вантовыми, висячими, арочными, рамными и другими несущими конструкциями.

ПСК могут быть однослойными (однопоясными) - сетчатые купола и цилиндрические оболочки; двухпоясными или многопоясными - структурные плиты. Исключительно разнообразны и красивы покрытия в форме одно- и двухпоясных решетчатых оболочек - многогранных стержневых конструкций с узлами, расположенными на криволинейной поверхности. Теоретические значения предельных пролетов составляют: 300 м для гипаров, 400 м для цилиндрических оболочек, 600 м для сфероидов [4, 5, 6].

Структуры имеют множество преимуществ, что при правильном использование дает возможность повысить экономическую эффективность конструкции по сравнению с традиционными решениями [7, 8].

При разнообразии форм ПСК важна их четкая классификация. В основу классификации может быть положено взаимное расположение поясных сеток, тип сборочных модулей, тип узлового элемента, а также форма пространственных модулей при плотной и неплотной упаковке их в конструкции.

3. Маковский [9] все ПСК в зависимости от геометрической схемы разделил на две группы:

- системы перекрестных ферм двух и более направлений;

- собственно структурные конструкции, образуемые совокупностью тетраэдров, октаэдров, пирамид с треугольным, квадратным или иным основанием.

На четыре группы по геометрическим признакам разбил ПСК Дж. Боррего[10]:

- системы с совмещенными в плане поясными сетками одинаковой формы (Direct Grid). Узлы одной сетки этой системы расположены непосредственно под узлами другой и соединены с

ними раскосами, расположенными в вертикальных плоскостях (рис. 1.3);

- конструкции со смещенными на половину ячейки поясными сетками одинакового строения (Offset Grid) (рис. 1.6);

- схемы с различным строением верхней и нижней сеток (Differential Grid). Ячейки сеток вместе с раскосами образуют многократно повторяющийся пространственный многогранник (рис. 1.8);

- системы вертикальных перекрестных ферм (Lattice Grid). Размер панелей поясов ферм может быть меньше стороны ячейки, во всех остальных отношениях эта системы подобна первой.

Эти четыре группы далеко не охватывают всего многообразия двухпоясных решетчатых систем. Поясные сетки ПСК могут состоят из ячеек треугольной, квадратной, пяти -, шести - и восьмиугольной формы, образованных стержнями двух, трех и более направлений, либо из комбинации ячеек различной формы (рис 1.2).

Анализ практики в мире выявил, что самое успешное развитие получили ПСК поэлементной сборки, это такие системы, в построении которых лежат или один стержень, или стержень и узловой соединительный элемент, поскольку в их основу положен принцип максимальной деконцентрации материала.

В отличие от распространенных методов строительства, основанных на типизации крупных конструкций (колонна, балка, ферма и т.д.), предметом типизации в данных системах являются элемент узла и стержень, оптимизированные по массе, несущей способности и типизированные по геометрическим размерам исходных элементов (стержней, узловых элементов, соединений).

й НЯНИН

101 й ¡01 й 101

Рис. 1.2. Разнообразие схем ПСК

Терминология, дающая понятие системы ПСК, еще не устоялась, их также называют перекрестно-стержневыми пространственными конструкциями покрытий, или «структурными конструкциями».

Совершенствование металлических конструкций идет по пути экономии стали. ПСК могут представлять собой системы из вертикальных перекрестных ферм или, чаще всего, регулярные структуры, построенные на принципе многосвязанности, составленные из правильных и полуправильных многогранников, обладающих двумя важными свойствами:

- возможностью плотного заполнения пространства;

- одной длиной модульного стержня в пределах одной конструкции.

При проектировании ПСК в мировой практике наибольшее распространение, благодаря пространственной геометрической неизменяемости и равной длине ребер, получили конструкции на основе тетра- и кубооктаэдрической группы.

а) б) в)

Рис. 1.3. Основные многогранники: а - тетраэдр; б - октаэдр; в - куб октаэдр

Рассекая тетраэдр (рис. 1.3,а) плоскостями, проходящими через середины его ребер, мы получаем октаэдр (рис. 1.3,6) - второй исходный многогранник системы. Сечение октаэдра плоскостями, проходящими через середины его ребер, дает кубооктаэдр (рис. 1.3,в) - тело, грани которого образованы из шести квадратов и восьми равносторонних треугольников. Угол между каждым из двух квадратов равен 90°, а угол между квадратом и треугольником - 54°44', что соответствует углу между треугольной гранью и основанием полуоктаэдра. Кубооктаэдр - третий исходный многогранник, который вместе с полукубооктаэдром хорошо сочетаются в различных комбинациях с тетраэдром, октаэдром и полуоктаэдром.

Существует вид кристаллических структур - «стержнелистовой», где включается обшивка в работу всей системы. Листовая часть - это складчатая поверхность, образующая пирамиды или тетраэдры, а также служит и ограждением, и несущей конструкцией.

А.З. Клячин [11, 12] предложил два варианта классификации геометрических схем ПСК. Первый способ, основанный на зависимости от вида и расположения одной поясной сетки относительно другой, второй -

базирующийся на особенностях формы характерного пространственного модуля, который определяет строение системы (схема 1.1).

По взаимному расположению одной сетки относительно другой, структурные конструкции можно разделить на четыре типа:

Пространств? иные

сгф-лиезые КОЯ'Гр\"КЦ!Д|(ПСК)

Ори серные стержневые

Без коннекторов

С коннекторами

Пздлннномерньк с?щш

1Ь укрупненных цементов

Шптосик се кип!

11з объемных секций

Схема 1.1.

1. Системы с совмещенными в плане поясными сетками одинакового строения, состоящими из ячеек треугольной, квадратной, ромбической, шестиугольной или иной формы, и перекрестными раскосами, расположенными в наклонных плоскостях (рис. 1.4).

1

у 1

Рис. 1.4.

2. Структуры с совмещенными в плане поясными сетками одинакового строения, образованными из ячеек треугольной, прямоугольной, ромбической и иной формы, и раскосами, размещенными в вертикальных плоскостях, - система вертикальных перекрестных ферм различной ориентации (рис. 1.5).

!_I

□

Л

1-1

2-2

Рис. 1.5

3. Структуры со смещенными в плане поясными сетками одинакового строения (рис. 1.6); отсутствие раскосов в ряде ячеек дает основание дополнительно характеризовать такую систему разреженной (рис. 1.7).

Л

V

з-з

4-4

V-

Рис. 1.6 Рис. 1.7

4. Системы с различным строением поясных сеток или различной организацией сеток с ячейками одной формы, но, возможно, разных размеров (рис. 1.8).

А А

Рис. 1.8.

По типу повторяющегося модуля, определяющего конструктивную форму системы, А.З. Клячин [11, 12] разделил ПСК, на следующие группы:

- структуры сотового строения, состоящие из призм с треугольным, квадратным, шестиугольным основанием или основанием иной формы, а также из их комбинаций (рис.1.5);

- системы, включающие одинаковые пирамиды с треугольным, квадратным, шестиугольным основанием или основанием (рис. 1.6);

- конструкции, состоящие из комбинаций пирамид различной формы (рис. 1.2);

- системы с двухъярусным расположением пирамид одной и той же формы (рис. 1.4).

ПСК могут также использоваться и для создания куполов с разными связями. В конце XIX века были созданы металлические купола Феппеля и Шведлера [13, 14], скомпонованные на основе радиально-кольцевой системы, но со связями в каждой ячейке, ограниченной соседними ребрами и кольцами. Это ознаменовало появление нового конструкционного типа куполов, которые впоследствии были названы сетчатыми.

ПСК, узлы которых лежат на некоторой поверхности одинарной или двоякой кривизны, образует сетчатую оболочку [4]. В зависимости от формы поверхности различают сетчатые цилиндрические оболочки (рис. 1.9.а), сетчатые купола (1.9.6), сетчатые конические оболочки (1.9.в), и оболочки переноса (рис. 1.9.г).

Рис. 1.9.

Другой тип ПСК - призматические конструкции и плиты (рис. 1.10), среди них можно выделить трехгранные фермы (1.10,а), и стержневые плиты (1.10,6).

Рис. 1.10.

ПСК могут быть однослойными (однопоясными), двухпоясными или много поясными. Структурные плиты могут быть двухпоясными; цилиндрические оболочки, сетчатые купола при небольших пролетах чаще бывают однослойными (однопоясными).

Одним из признаков классификации ПСК является число взаимно пересекающихся семейств стержней, лежащих в плоскости решетки; оно может быть равно двум (рис. 1.11 ,а), трем (рис. 1.11 ,б) и более. Различают также диагональные (рис. 1.11,в) и кольцевые (рис. 1.11,г) решетки. Эти термины не являются общепринятыми в мировой технической литературе. Работа по

уточнению терминологии в области ПСК, основанной на понятиях стереометрии, продолжается.

А V 4

Рис. 1.11. Типы плоских стержневых решеток, а-с двумя семействами пересекающихся стержней; б - с тремя семействами стержней; в- диагональная;

г - кольцевая.

В первой половине XX века ПСК чаще применялись в промышленном строительстве, но затем появились гражданские Hi-ТесЬ-постройки. Особая архитектурная выразительность ПСК прослеживается на примерах сооружений, созданных в разных концах света. Архитекторы из Германии Фрай Отто и Хьюго Херинг в 1976 г. возвели торговые павильоны в Мангейме (рис. 1.12) на основе ПСК. Сетчатых оболочки являются основой павильонов, которые перекрывают площадь 9500 м2.

Рис. 1.12.Сетчатые павильоны в г. Мангейм (Германия), по проекту Хьюго Херинга и Фрая Отто.

Заполнение «сетки» стеклянным покрытием позволяет сохранять светопередачу по всей поверхности сооружения. Норманн Фостер создал здание факультета университета в Кембридже (Великобритания) (рис. 1.13) с использованием ПСК. Оболочка из стальных труб в виде сетки со сварными узлами, удерживает фасадное остекление, которое выполнено из треугольных секций.

Рис. 1.13. Кембриджский факультет

Стержни сооружения имеют большее сечение, чем необходимо по конструктивным расчетам, это нужно для того, чтобы создать психологический барьер на пути к окружающей среде.

Музей фруктов (рис. 1.14) в г. Яманаши (Япония) - это специфический взгляд японцев на ПСК, автор работы Итсуко Хосегава, использовала оболочку и как несущий элемент, и как границу для объема сооружения.

Рис. 1.14. Музей фруктов (Япония)

В настоящее время в России и за ее рубежами ведется изучение и возведение подобных ПСК [15-25]. Можно упомянуть такие объекты, как Большая ледовая арена для хоккея с шайбой в г. Сочи, Ледовый дворец спорта на Ходынском поле в г. Москва, Большая спортивная арена в Лужниках, футбольный стадион в Браге [26, 27], стадионы в Шанхае [28], Олимпийский стадион в Монреале [29], Риме [30].

В ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова разрабатывают уникальные конструктивные формы несущих пространственных металлических конструкций общественных зданий, спортивных, транспортных сооружений [31,32].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Царитова, Надежда Геннадьевна, 2015 год

Список литературы.

1. Рекомендации по проектированию структурных конструкций. ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. - М. :Стройиздат, 1984. - 298 с.

2. Грефе Р. и др. В.Г.Шухов (1853-1939) - Искусство конструкции. -Москва: Издательство «Мир».

3. http://www.forma.spb.ru/magazine/articles/t_001/main.shtml

4. Рюле Г. Пространственные покрытия (конструкции и методы возведения). Том II. Металл, пластмассы, керамика, дерево. М. : Сройиздат, 1974

5. Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. — М.: Стройиздат, 1983 — 215 с.

6. Попов, А. Н. Современные пространственные конструкции: сб. / А. Н. Попов, 3. А. Казбек-Казиев, В. К. Файбишенко. - М. : Знание, 1976. - 48 с.

7. Трофимов В.И., Бегун Г.Б. Структурные конструкции. - М., Стройиздат, 1972.-273 с.

8. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений. М.: АСВ, 2002. 575 с.

9. Makowski Z.S. Raumliche Tragwerke aus Stahl. - Beratungsstelle Paris, 1984 (IV pt, note 1)

10.Borrego J. Space grid structures-skeletal frameworks and stressed-skin systems USA: Massachusetts Institute of Technology. 1968r. 201 c.

11 .Клячин А.З. Металлические решетчатые пространственные

конструкции регулярной структуры (разработка, исследование, опыт применения). - Екатеринбург: Диамант, 1994. - 276 с.

12,Он же. Исследование структурных конструкций из пирамид с

фланцевыми узловыми сопряжениями / А. 3. Клячин. // Строительство ■ и архитектура. - 1991, № 7. - С. 14-18.

13.Файбишенко В. К. Металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1984. — 336.

H.Typ В. И. Купольные конструкции формообразование, расчет,

конструирование, повышение эффективности: Учебное пособие. -М.: Издательство АСВ, 2004. - 96 стр.

15.Алешин В. В. Покрытие Большой спортивной арены в Лужниках

(проектирование, научные исследования, строительство). М.: Фортэ, -1998-248 с.

16. Канчели Н. В. Проект покрытия центрального стадиона в Москве // Пространственные конструкции зданий и сооружений. 1996. №8. С. 203-212.

17. Микулин В. Б., Фарфель М. И., Ханджи А. В. Покрытие Большой спортивной арены Олимпийского комплекса в Лужниках. // ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. 80 лет. 2007. С. 46-55.

18. Кудишин Ю. И., Михалев Н. Я. О живучести несущих конструкций покрытия ледового дворца спорта на Ходынском поле в г. Москва // Металлические конструкции. 2007. №3(13). С. 131-141.

19. Развитие методов расчета и проектирования большепролетных пространственных покрытий спортивных сооружений / Горохов Е. В., Мущанов В. Ф., Касимов В. Р., Руднева И. Н., Сивоконь Ю. В // Пространственные конструкции зданий и сооружений. 2006. №10. С. 716.

20. Горохов Е. В., Мущанов В. Ф., Кинаш Р. И. [и др] Конструкции стационарных покрытий над трибунами стадионов. Макеевка: ДонНАСА, 2008. 403 с.

21. Еремеев П. Г. Особенности проектирования уникальных большепролетных зданий и сооружений // Современное промышленное и гражданское строительство. 2006. №1(2). С. 5-15.

22. Пелешко И. Д., Юрченко В. В. Оптимальное проектирование металлических конструкций на современном этапе (обзор работ) // Металлические конструкции. 2009. 1(15). с. 27-36.

23. Экспертная оценка конструктивных решений Центрального стадиона и Большой ледовой арены для хоккея с шайбой в г. Сочи / Назаров Ю. П., Жук Ю. Н., Симбиркин В. Н., Ананьев А. В., Курнавин В. В. // Актуальные проблемы исследований по теории сооружений. 2009. №2. С. 8-16.

24. Назаров Ю. П., Симбиркин В. Н, Городецкий А. С. Компьютерное моделирование процессов жизненного цикла конструкций // Актуальные проблемы исследований по теории сооружений. 2009 №2. С. 204-216.

25. Комплексный расчет несущих конструкций АВК «Внуково-1» / Баглаев Н. Н., Викторов Е. Г., Семенов В. А., Сизов О. П., Ружанский И. Л., Мосягин Д. Л., Голованов В. А. // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2008. 4(2). Pp. 21-24.

___r

26.Magalhäes, F., Caetano, E., Cunha, A. Operational modal analysis and finite element model correlation of the Braga Stadium suspended roof 11 Engineering Structures. 2008. 30 (6). Pp. 1688-1698

27.Dynamic monitoring of a stadium suspension roof: Wind and temperature influence on modal parameters and structural response / Martins N., Caetano E., Diord S., Magalhaes F., Cunha A. // Engineering Structures. 2014. No. 59. pp. 80-94.

28.Experimental Study on the Spatial Roof Structure of 80,000-seat Stadium in Shanghai / Zuyan Sh., Yangji Ch., Qingyun L., Xianzhong Zh., Nianliang Y., Yingru Lin. // Advances in Steel Structures (ICASS '96). 1996, pp. 601606.

29. Analysis of Montreal Olympic Stadium roof under natural loading onditions / Lazzari M., Majowiecki M., Vitaliani R. V., Saetta A. V. Nonlinear F.E. //" Engineering Structures. 2009. No. 31 (1), pp. 16-31.

30.Borri C., Majowiecki M., Spinelli P. Wind response of a large tensile structure: The new roof of the Olympic stadium in Rome // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1992. 42(1-3). Pp. 1435-1446.

31. Ружанский И.JI. Опыт проектирования и сооружения сетчатых куполов //Монтажные и специальные работы в строительстве. 2005. №11. С.22-26.

32.Ружанский И.Л. Развитие конструктивных форм пространственных и легких конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2010. №5. С 12-15.

33. Ружанский И.Л., Мосягин Д.Л. Конструктивные особенности несущих металлоконструкций покрытия для аэровокзального комплекса «Внуково - 1» в Москве // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 5. С 6-8.

34. Мельников Н.П. Металлические конструкции. Современное состояние и перспективы развития. - М.: Стройиздат,1983. - 541 с.

35.Горев В.В. и др. Металлические конструкции, Том 2: Конструкции зданий. 2002 г.

36.Гладштейн Л.И., Баско Е.М., Сотсков Н.И., Мосягин Д.Л. Сопротивление хрупкому разрушению элементов соединительных узлов металлических сетчатых покрытий // Промышленное и гражданское строительство. 2011. №6. С 14-18.

37.Мосягин Д.Л., Ружанский И.Л., Гладштейн Л.И. Разработка соединительного узла металлических конструкций сетчатых пространственных покрытий крупных инженерных сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 5. С 32-35.

38.Гладштейн JI.И., Мосягин Д.Л., Пемов И.Ф., Науменко A.A., Якушев . Е.В., Лопаткин В.А. Разработка стали класса прочности 390 и технологии производства проката для узловых элементов пространственных металлоконструкций // Металлург. 2010. №2. С 6168.

39. Авторское свидетельство СССР №1392220, кл. Е 04 В 1/58, 1980 г.

40.Востров В.К., Катанов A.A. Расчет напряжений и перемещений в упорном узле и окрайках днища резервуара // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2005. №8. С.25-28.

41.Айрумян Э.Л., Ганичев C.B., Камынин C.B. Вытяжные заклепки или самонарезающие винты? (Рекомендации по применению в ЛСТК) //Монтажные и специальные работы в строительстве. 2009. №3. С.2-8. .

42.Новожилов В.В. Основы нелинейной теории упругости Л. - М.: ОГИЗ, 1948.-211 с.

43.Гвоздев A.A. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. - М.:Стройиздат, 1949.-280с.

44.Ржаницын А.Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материалов. - М.: ГИЛСА, 1954. - 289с.

45.Ильюшин A.A. Пластичность. Часть 1 М. -Л.: ОГИЗ, 1948. - 376 с.

46.Власов В.З. Тонкостенные упругие стержни М.: Физматгиз, 1959, - 574' с.

47.Лукаш П.А. Основы нелинейной строительной механики М.: Стройиздат, 1978. — 204 с.

48. Маилян Р.Л. Строительные конструкции: Учебное пособие / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселев. Изд. 2-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2005.-880 с.

49.Герсеванов Н.М. Применение математической логики к расчету сооружений. -М.: ОНТИ, 1923. - 334 с.

50.Назаров Д. Обзор современных программ конечно-элементного анализа // САПР и графика, 2000, №2. - С. 52-55.

51.0ден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. -М.: Мир, 1976.-464 с.

52.Барабаш, М. С. Современные технологии расчета и проектирования металлических и деревянных конструкций / М. С. Барабаш, М. В. Лазнюк, М. Л. Мартынова, Н. И. Пресняков / Под ред. проф. Нилова А. А. - М.: Издательство АСВ, 2008. - 328 с.

53.Колесов, А.И. Современные методы исследования тонкостенных стальных конструкций / А. И. Колесов, А. А. Лапшин, А. В. Валов // Приволжский научный журнал. -2007. - №1- с. 28-33.

54.. 46. Жудин Н.Д. Пластические деформации в стальных конструкциях 4.1. Основы расчета. - Киев: АН УССР, 1935; ч.2. Стали без площади текучести. Исследование работы сечения. - Киев: АН УССР, 1936.

55.Жудин Н.Д. Расчет стальных конструкций с учетом пластических деформаций // Сб. тр. Киевского строительного института. - Киев: ГНТИ Украины, 1935. - Вып. 2. - С . 19-70.

56. Белостоцкий, А. М. Анализ причин обрушения конструкций покрытия СОК «Трансвааль-парк», А. М. Белостоцкий, С. И. Дубинский // ANSYS Solution. Русская редакция. - Зима 2007 (4). - С. 5-12.

57.Городецкий, А. С. Компьютерные модели конструкций / А. С. Городецкий, И. Д. Евзеров. - Киев: Факт, 2005. - 344 с.

58..Секулович, М. Метод конечных элементов : Пер. с серб. / М. Секулович. - М. : Стройиздат, 1993. - 664 с.

59.Масленников А. М. Расчет строительных конструкций методом конечных элементов. Л.: ЛИСИ, 1977. - 78с.

60. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Монография/О. Зенкевич (перевод с английского под редакцией Б.Е. Победри) -Издательство «Мир» Москва, 1975 г. -11с.

61. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости конструкций / В.П. Агапов. М. : Изд. АСВ, 2004. 248 с.

62. Бате К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон. М.: Стройиздат, 1982.- 447 с.

63.Галишникова В.В. Конечно-элементное моделирование геометрически нелинейного поведения пространственных шарнирно-стержневых систем // Вестник гражданских инженеров (СПбГАСУ). - СПб., 2007. №2(11).-С. 101—106.

64.Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы / Р. Галлагер. М.: Мир, 1984,- 428 с.

65.Зенкевич О. Конечные элементы и аппроксимация / О. Зенкевич, К. Морган. // Пер. с англ. под ред Н.С. Бахвалова. М.: Мир, 1986. 318 с.

бб.Хечумов P.A. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций / P.A. Хечумов, X. Кепплер, В.И. Прокопъев. М.: Изд- во Ассоциации строительных вузов, 1994. 353с.

67.. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы / Р. Галлагер. М.: Мир, 1984.- 428 с.

68.Городецкий A.C. Компьютерные модели конструкций / А.С, Городецкий, И.Д. Евзеров. К.: Факт, 2005. 344 с.

69.Карпиловский В. С., Криксунов Э. 3., Маляренко А. А., Перельмутер А. В., Перельмутер М. А. Вычислительный комплекс SCAD. - M.: Издательство АСВ, 2004. - 592 с.

70.Семенов A.A., Габитов А.И., Порываев И.А., Сафиуллин М.Н., Юрченко В.В. Металлические конструкции. Расчет элементов и соединений с использованием программного комплекса SCAD Office. Учебное пособие. - М.: Издательство СКАД СОФТ, Издательство АСВ, 2012.-338 с.

71.Семенов A.A., Маляренко A.A. Металлические конструкции (спецкурс). Расчет усиления элементов и соединений с использованием вычислительного комплекса SCAD Office. Учебное пособие. -М.: Изд-во СКАД СОФТ, Издательский Дом АСВ, 2014. - 220 с.

72.СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85.

73.Соллогуб, Анатолий Владимирович. SolidWorks 2007. Технология трехмерного моделирования / А. В. Соллогуб, 3. А. Сабирова. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 352 с.

74.Дударева, Наталья Юрьевна. SolidWorks 2007 на примерах / Н. Ю. Дударева, С. А. Загайко. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007. — 528 с.

75.Тику, Шам. SolidWorks 2006 : пер. с англ. / Ш. Тику. — СПб.: Питер, 2007. — 720 с.

76.Franchi A., Cohn M.Z. Stralri-softening and large-displacement analysis in structural plasticity. «Computers and Structures», Air International Journal, v. 11, No. 5, 1980

77.Каплун А. Б., Морозов E. M., Олферьева M. A. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. - M.: Едиториал УРСС, 2003. -272 с.

78.Erdogan Madenci, Ibrahim Guven « The finite element method and applications in engineering using ANSYS », by Springer Science-nBusiness Media, LLC, 2006. - 686 c.

79.0городникова О.M. Расчет конструкций в ANSYS/ Сборник учебных пособий/ Техноцентр компьютерного инжиниринга, 2009 - 452 с.

80.Перельмутер A.B., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. - 4-е изд., перераб. - М.: Изд-во СКАД СОФТ, 2011.-736 с.

81.Перельмутер A.B., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / А.В.Перельмутер., В.И.Сливкер.— Киев, Изд-во «Сталь», 2002 .— 600 с.

82.Александров A.B., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов.- М.: Высш. шк., 1995. -560 с.

83.Качанов JIM. Основы теории пластичности/ Издательство «НАУКА», Москва, 1969г.-421 с.

84.Бузало Н. А., Алексеев С. А., Царитова Н. Г. Численное исследование шарнирного узла пространственной стержневой конструкции// Науковедение [электрон, журн.] - 2014. -Выпуск 2. Режим доступа: http://naukovedenie.ru/index.php?p=issue-2-14

85. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учебник для вузов - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999.-592 с.

86.Лебедев А. Н. Понятный самоучитель Excel 2013. Изд-во Питер, 2014 г.-128 с.

87.Мединов О. Н. Excel. Мультимедийный курс, FB2, HTML - 2008 г-137 с.

88.Джон Уокенбах. Excel 2013 Bible John Walkenbach.- 2014г. - 928c.

89.Mezzina M., Prete G., Tosto A. Automatic and experimental analysis for a model of space grid in elasto-plastic behaviour. «2nd International conference on Space structures», Guilford, England, 1975.

90.Математическая теория планирования эксперимента / Под. ред. С.М. Ермакова. М.: Наука, 1983. -392 с.

91.Налимов В.В. Теория эксперимента. — М.: Наука, 1971. 208 с.

92.ГОСТ 7564-97. Прокат, общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии й сертификации. Минск, 1997г.

93.ГОСТ 1497-84* Металлы. Методы испытаний на растяжение. ИПК издательство стандартов. Москва.

94.Машина универсальная с предельной нагрузкой 5т типа УММ-5. Руководство по монтажу и эксплуатации. -М.: Завод испытательных машин, 1972. -54с.

ОАО « ЭРП Ростовское» Лаборатория разрушающих методов контроля

346448, Ростовская обл , г Новочеркасск, ул Юности, 1 г Свидетельство об аттестации №311

Протокол №15 от 05.08.2008г. Результаты мехиспытаний согласно ГОСТ 1497-84 представлены в таблице

Номер Результаты испытаний

образца а х Ь, мм *Ч мм 1о. мм 1*. мм Рв, кгс Рт, кгс кгс/мм2 кгс/мм2 б, %

1 5,5x11,55 63,53 40 54,1 2980 1740 46,9 27,4 35,2

2 5,95x11,7 69,62 40 53,8 3120 1890 44,8 27,1 34,5

3 5,5x11,4 62,7 40 53,0 2820 1750 44,9 27,9 32,5

4 5,1x11,3 57,63 40 52,0 2560 1640 44,4 28,5 30,0

5 5,2x11,4 59,28 40 51,3 2710 1710 45,7 28,9 28,2

р ►

►

к. 1740

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

Федеральное бюджетное учреждение "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И ИСПЫТАНИЙ В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ" (ФБУ -РОСТОВСКИЙ ЦСМ")

СВИДЕТЕЛЬСТВО О ПОВЕРКЕ

№03,002305.14

Действительно до 28.03.2015г.

Средство измерений Машина испытательная УММ-5_

наименование, тип

__066046116_

Серия и номер клейма предыдущей поверки (если такие серия и номер имеются)

заводской номер 2394_

принадлежащее ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ) имени М.И.Платова, ИНН6150010834_

наименование юридического (физического) лица, ИНН

поверено и на основании результатов периодической поверки признано пригодным к применению

Поверительное клеймо

Зам. начальника отдела

должность руководителя подразделения

По-еритель

с-зсич В В.

поучись

фамилия, инициалы

Гук В.А.

фг.г,-/.я, книциаль;