vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2023-50-1-185-193vdgtu-1231Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREНовые виды мембранно-стержневых и мембранно-пневматических сооружений и усовершенствованные методы их расчетаNew types of membrane-rod and membrane-pneumatic structures and improved methods for their calculationКимА. Ю.KimA. Yu.

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

sberbanksp@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4670-309XПолниковС. В.PolnikovS. V.

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

Werad91@mail.ruАмоянМ. Ф.AmoyanM. F.

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

ezid-007@ya.ruСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.РоссияYu.A. Gagarin Saratov State Technical UniversityRussian Federation202311052023501185193Copyright © Ким А.Ю., Полников С.В., Амоян М.Ф., 20232023Ким А.Ю., Полников С.В., Амоян М.Ф.Kim A.Y., Polnikov S.V., Amoyan M.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1231Цель

Цель. Целью исследования было создание новых быстровозводимых мембранно-стержневых сооружений и нелинейных методов их расчета.

Метод

Метод. Применен шаговый метод с итерационной численной процедурой Эйлера-Коши третьего порядка точности с применением на шаге метода конечных элементов

Результат

Результат. Разработана методика статического расчета мембранно-стержневых сооружений с учетом нелинейных факторов. Составлен алгоритм расчета и по нему написана программа расчета таких сооружений. На данную программу получено свидетельство на ЭВМ № 2017613415 «Программа расчета мембранно-пневматических сооружений с учетом нелинейных факторов итерационным методом приращения параметров».

Вывод

Вывод. Рекомендовано применять одношаговый расчёт мембранно-стержневых систем с пятью итерациями на шаге, либо многошаговый расчёт с пятью шагами при одной итерации на шаге. Эффективны также смешанные варианты.

Objective

Objective. The purpose of this study was to create new pre-fabricated membrane-rod structures and non-linear methods for their calculation.

Method

Method. A stepwise method with an iterative numerical Euler-Cauchy procedure of the third order of accuracy was applied with the use of the finite element method at the step.

Result

Result. A technique for static calculation of membrane-rod structures has been developed, taking into account nonlinear factors. A calculation algorithm has been compiled and a program for calculating such structures has been written according to it. For this program, a certificate was obtained on the computer No. 2017613415 "Program for calculating membrane-pneumatic structures, taking into account non-linear factors by the iterative method of incrementing parameters."

Conclusion

Conclusion. It is recommended to use a one-step calculation of membrane-rod systems with five iterations per step or a multi-step calculation with five steps with one iteration per step. Mixed options are also effective.

итерационный метод Эйлера-Коши третьего порядка точностиметод расчета мембранно-стержневых системновые конструктивные формы большепролетных мембранно-стержневых сооруженийэффективность новых объектовiterative Euler-Cauchy method of the third order of accuracymethod for calculating membrane-rod systemsnew structural forms of long-span membrane-rod structuresefficiency of new facilitiesReferencesГородецкий, А.С. Метод конечных элементов в проектировании транспортных сооружений. / А.С. Городецкий и др. – М.: Транспорт, 1981.– 143 с.Gorodetsky, A.S. Finite element method in the design of transport facilities. A.S. Gorodetsky and others . M .: Transport, 1981; 143 [In Russ]Давиденко Д. Ф. О приложении метода вариации параметра к теории нелинейных функциональных уравнений. / Д.Ф. Давиденко // Укр. матем. журнал, 1955. т. 7. – Киев, с. 56–64.D. F. Davidenko. On the application of the parameter variation method to the theory of nonlinear functional equations. Ukr. math. magazine, 1955; 7: 56–64.Давиденко Д.Ф. О применении метода вариации параметра к построению итерационных формул повышенной точности для определения численных решений нелинейных интегральных уравнений. Докл. АН СССР, т. 162.– М., 1965, с. 78–85.Davidenko D.F. On the application of the parameter variation method to the construction of iterative formulas of increased accuracy for determining the numerical solutions of nonlinear integral equations. Report USSR Academy of Sciences, M., 1965; 162.:78–85 [In Russ]Игнатьев А.В. Основные формулировки метода конечных элементов в задачах строительной механики. Часть 3 // Вестник МГСУ 2015. № 1. С. 16—26.Ignatiev A.V. Basic formulations of the finite element method in problems of structural mechanics. Part 3. Vestnik MGSU 2015;1: 16-26. [In Russ]Ким А.Ю. Расчет мембранно-пневматических систем с учетом нелинейных факторов. Монография. Континуальные расчетные схемы / А.Ю.Ким. Сарат. гос. аграр. ун-т.- Саратов, 2000. - 198 с.- Деп. в ВИНИТИ 24.04.00. - № 1148 - В2000.Kim A.Yu. Calculation of membrane-pneumatic systems taking into account non-linear factors. Monograph. Continuum design schemes. Sarat. state agrarian un-t. - Saratov, 2000; 1148: 198 - Dep. at VINI-TI 24.04.00. - No. 1148 - B2000. [In Russ]Ким А.Ю. Многопролетные мембранно-стержневые покрытия сооружений/ А.Ю. Ким // Вестник СГАУ. - 2003.- № 2. - С. 72-74.Kim A.Yu. Multi-span membrane-rod coatings of structures. Vestnik SSAU. 2003; 2: 72-74. [In Russ]Ким А.Ю., Амоян М.Ф., Хапилин В.Е. Численное исследование влияния отдельных стоек в линзах на работу нелинейных линзообразных мембранно-пневматических систем шаговым методом. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2022;49(1):122-132. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2022-49-1-122-132Kim A.Yu., Amoyan M.F., Khapilin V.E. Numerical study of the influence of individual racks in lenses on the operation of nonlinear lenticular membrane-pneumatic systems by the step method. Herald of the Dagestan State Technical University. Technical Science. 2022;49(1):122-132. https://doi.org/10.21822/2073- 6185-2022-49-1-122-132 [In Russ]Ким А.Ю., Амоян М.Ф., Хапилин В.Е. Численное исследование влияния отдельных стоек в линзах на работу нелинейных линзообразных мембранно-пневматических систем шаговым методом. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2022;49(1):122-132. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2022-49-1-122-132Kim A.Yu., Amoyan M.F., Khapilin V.E. Numerical study of the influence of individual racks in lenses on the operation of nonlinear lenticular membrane-pneumatic systems by the step method. Herald of the Dagestan State Technical University. Technical science. 2022;49(1):122-132. https://doi.org/10.21822/2073- 6185-2022-49-1-122-132[In Russ]Металлические конструкции, под ред. Ю.И. Кудишина, Москва, Академия, 2008 г.-688 с.Metal structures, ed. Yu.I. Kudishina, Moscow, Academy, 2008; 688. [In Russ]Петров, В.В. Метод последовательных нагружений в нелинейной теории пластинок и оболочек. В.В. Петров – Саратов: Изд-во СГУ, 1975.– 118 с.Petrov V.V. Method of successive loadings in the nonlinear theory of plates and shells. Saratov: Publishing House of SGU, 1975;118[In Russ]Петров В.В. Нелинейная инкрементальная строительная механика. М.: Инфра-Инженерия, 2014. – С. 480.Petrov V.V. Nonlinear incremental structural mechanics. M .: Infra-Engineering, 2014; 480. [In Russ]СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».SP 20.13330.2016 "Loads and impacts"[In Russ]Стренг Г., Фикс Д. Теория метода конечных элементов. / Г. Стренг, Д.М. Фикс: Мир, 1977. – 349 с.Streng G., Fix D. Theory of finite element method. / G. Streng, D.M. Fix: Mir, 1977; 349.Трофимов В.И., Еремеев П.Г. «Мембранные конструкции зданий и сооружений» − Москва, Стройиздат, 1990.-447 с.Trofimov V.I., Eremeev P.G. "Membrane structures of buildings and structures" Moscow, Stroyizdat, 1990; 447. [In Russ]Belostosky A.M. Adaptive Finite Element Models Coupled with Structural Health Monitoring Systems for Unique Buildings /A.M. Belostosky, P.A. Akimov // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 153. – P. 83–88.Belostosky, A.M. Adaptive Finite Element Models Coupled with Structural Health Monitoring Systems for Unique Buildings /A.M. Belostosky, P.A. Akimov. Procedia Engineering. 2016; 153: 83–88.Travush V.I. Contemporary Digital Technologies in Construction Part 1: About Mathematical (Numerical) Modelling / V.I. Travush, A.M. Belostosky, P.A. Akimov. – DOI 10.1088/1757-899X/456/1/012029 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – T 456.Travush V.I. Contemporary Digital Technologies in Construction Part 1: About Mathematical (Numeri-cal) Modeling / V.I. Travush, A.M. Belostosky, P.A. Akimov. – DOI 10.1088/1757-899X/456/1/012029 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018; 456.Schulz M., Pellegrino S. Equilibrium paths of mechanical systems with unilateral constraints. Part I. Theory // Pro-ceeding of the Royal Society. Ser. A. 2000. Vol. 456. No 8. Pp. 2223–2242.Schulz M., Pellegrino S. Equilibrium paths of mechanical systems with unilateral constraints. Part I. Theory. Pro-ceeding of the Royal Society. Ser. A. 2000; 456:(8): 2223–2242.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.