Ким Алексей Юрьевич, доктор технических наук, профессор, кафедра строительных материалов, конструкций и технологий
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Aleksey Yu.Kim, Dr.Sci. (Eng), Prof., Department of Building Materials, Structures and Technologies
77 Politekhnicheskaya Str., Saratov 410054
Полников Сергей Валерьевич, аспирант, кафедра строительных материалов, конструкций и технологий
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Sergey V. Polnikov, Postgraduate Student, Department of Building Materials, Structures and Technologies
77 Politekhnicheskaya Str., Saratov 410054
Миша Фрикович Амоян, аспирант, кафедра строительных материалов, конструкций и технологий
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Misha F. Amoyan, Postgraduate Student, Department of Building Materials, Structures and Technologies
77 Politekhnicheskaya Str., Saratov 410054
Цель. Целью исследования является обоснование необходимости учета геометрической и физической нелинейностей в большепролетных мембранно-пневматических системах.
Метод. Исследование основано на применении метода вариации параметра; метода последовательных нагружений; итерационного метода приращений параметров с применением численной процедуры Эйлера-Коши третьего или методом Рунге-Кутта более высокого порядка точности.
Результат. Установлено, что геометрическая нелинейность может быть от 5 до 10%, если в сооружении маленький или средний пролет, и нагрузка на сооружение не очень большая, особенно если речь об участковой нагрузке. Если же пролет сооружения составляет 120-150 метров, а нагрузка и прогибы достаточно большие, то геометрическая нелинейность может составлять 20% и более процентов. Выявлено, что физическая нелинейность, которая нами учтена стандартной процедурой Эйлера-Коши третьего порядка точности, при большом пролете сооружения и большой величины нагрузки составляет примерно 13-21%, а часть физической нелинейности воздуха, закаченного между герметичных мембран сооружения, определена с помощью усовершенствованной формулы Эйлера-Коши при числе итераций 20-25, т.е. «последействие», по результатам исследования составляет от 2-7%.
Вывод. Сооружение, состоящее из легких металлических конструкций, можно возвести в течение нескольких месяцев на готовый свайный или ленточный фундамент. Такие сооружения легко выдерживают многие виды динамической нагрузки, а именно ветровую, сейсмическую, вибрационную и на треть дешевле, чем здания из традиционных материалов.
Objective. The purpose of the study is to substantiate the need to take into account the geometric and physical nonlinearities in large-span membrane-pneumatic systems.
Method. The study is based on the application of the parameter variation method; method of successive loadings; the iterative method of parameter increments using the third Euler-Cauchy numerical procedure or the Runge-Kutta method of a higher order of accuracy.
Result. It has been established that the geometric non-linearity can be from 5 to 10% if the structure has a small or medium span, and the load on the structure is not very large, especially when it comes to section load. If the span of the structure is 120150 meters, and the load and deflections are large enough, then the geometric nonlinearity can be 20% or more. It was revealed that the physical nonlinearity, which we took into account by the standard Euler-Cauchy procedure of the third order of accuracy, with a large span of the structure and a large load is approximately 13-21%, and the part of the physical nonlinearity of the air pumped between the hermetic membranes of the structure is determined using an improved formula Euler-Cauchy with the number of iterations 20-25, i.e. "aftereffect", according to the results of the study, ranges from 2-7%.
Conclusion. A structure consisting of light metal structures can be erected within a few months on a finished pile or strip foundation. Such structures can easily withstand many types of dynamic loads, namely wind, seismic, vibration, and are one-third cheaper than buildings made from traditional materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.