Численное исследование влияния отдельных стоек в линзах на работу нелинейных линзообразных мебранно-пневматических систем шаговым методом

Цель. Целью данного исследования является обоснование методики статического расчета легких покрытий сооружений больших пролетов с линзообразными мембраннопневматическими линзами, включающими стойки в отдельных точках пролета, шаговоитерационным методом приращений параметров.

Метод. Исследование предполагает поэтапное применение метода конечных элементов (МКЭ), универсального уравнения состояния газа и усовершенствованной численной процедуры Эйлера-Коши с учетом геометрической нелинейности систем и физической нелинейности упругой работы воздуха в линзах и с учетом последействия избыточного давления воздуха.

Результат. Производится сравнение по жесткости и несущей способности мембранно-пневматических линз, усиленных отдельными стойками, с соответствующими гибкими мембранно-пневматическими линзами классического типа.

Вывод. При наличии стоек наблюдается эффект значительного усиления жесткости и несущей способности линзообразных мембранно-пневматических систем при больших пролетах. Расстояние между стойками вдоль здания можно при проектировании корректировать и тем самым, регулировать эффект усиления системы. Максимальные прогибы усиленной стойками линзообразной мембранно-пневматической системы значительно меньше максимальных прогибов линзообразной мембранно-пневматической системы классического типа при действии расчетной снеговой нагрузки первого и второго предельного состояния.

1. Ермолов В.В., Бэрд У.У., Бубнер У. и др. Пневматические строительные конструкции.М.:Стройиздат,1983.439.

2. Вознесенский С. Б., Ермолов В. В. Проектирование пневматических конструкций в СССР и за рубежом. – М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1975.

3. Грек Ев. Пневматические конструкции и продуктивизм в архитектурном дизайне// vselim.com, 2014.

4. Ким А.Ю. Расчет мембранно-пневматических систем с учетом нелинейных факторов. Книга 2. Дискретные расчетные схемы. Сарат. гос. аграр. ун-т, Саратов, 2000. 129 с. Деп. в ВИНИТИ 29.05.00 № 1547 - В2000.

5. Полников С.В. Расчет нелинейных линзообразных мембранно-пневматических покрытий сооружений больших пролетов итерационным методом приращений параметров с усовершенствованной численной процедурой// Научное обозрение. - 2017. - № 19. - С. 35-41

6. Voznsenskiy S.B., Ermolov, V.V. (1975). Design of Pneumatic Structures in the USSR and Abroad. Moscow: TzINIS Gosstroya USSR.

7. Geiger, David (1975). Low-profile air structures in the USA. Building Research and Practice, March-April, p. 80-87.

8. Jens G. Pohl. Multi-Story Air-Supported and Fluid-Inflated Building Structures – Revised Edition: Concept, Design Principles, and Prototypes. – California Polytechnic State University, San Luis Obispo, California: 2014. – 406 p.

9. Krivoshapko, S.N., Galishnikova, V.V. Architectural-and-Building Structures: Text Book, Moscow: Izd-vo “URAIT”, 2015; 476.

10. 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.

11. Уткин В.С. Расчет несущей способности буронабивных висячих свай и подбор длины сваи по коэффициенту запаса // Транспортные сооружения, 2017 №2, https://t-s.today/PDF/02TS217.pdf (доступ свободный)

12. Петров В.В. Расчёт элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой [Текст] / В.В. Петров, И.Г. Овчинников, Ю.М. Шихов. – Саратов: Сарат. ун-т, 1987. – 288 с.

13. Погонин А.О. Принципы формирования автономных жилых зданий в экстремальных условиях природного характера: Автореф. дис. … канд. арх. – Москва, 2010. – 30 с.

14. Поросенкова К.В., Пучков М.В. Проектирование нового города в экстремальных условиях крайнего севера // Архитектон: известия вузов, приложение к № 34, 2011 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа

15. Райзер В.Д. Вероятностные методы в анализе надежности и живучести сооружений. Москва: Издательство АСВ, 2018. – 396 с.

16. Теличенко В.И., Терентьев О.М., Лапидус А.А. Технология возведения зданий и сооружений для студ. строит. спец. – М.: Высш. шк., 2006. – 446 с

17. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. – 447 с.

18. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы М.: МИР, 1984. – 428 с.

19. Ким А.Ю. Итерационный метод приращений параметров в теории расчета нелинейных мембранно-пневматических систем с учетом упругой работы воздуха.М-во образования и науки Рос. Федерации, Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов : Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. - 186с.