Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3092110.22363/1815-5235-2021-17-6-664-678Wooden shell structuresДеревянные оболочечные структурыResearch ArticleThe economic feasibility of taking into account the joint work of load-bearing and enclosing elements in large-span wooden spatial structuresЭкономическая целесообразность учета совместной работы несущих и ограждающих элементов в большепролетных деревянных пространственных конструкцияхhttps://orcid.org/0000-0002-4431-3899PyatikrestovskyKonstantin P.ПятикрестовскийКонстантин Пантелеевич

Dr.Sc., senior researcher, executive researcher

доктор технических наук, старший научный сотрудник, главный научный сотрудник

stroymex@list.ruSokolovBoris S.СоколовБорис СергеевичPh.D. in Engineering, Head of the Laboratory for Thin-Walled and Spatial Structuresкандидат технических наук, заведующий лабораторией тонкостенных и пространственных конструкцийmoo-shell@mail.ruResearch Institute of Building Constructions named after V.A. KoucherenkoЦентральный научно-исследовательский институт строительных конструкций имени В.А. КучеренкоResearch Institute of Concrete and Reinforced Concrete named A.A. GvozdevНаучно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона имени А.А. Гвоздева30122021176Prospects for the application of shell structures and thin shells in the first half of the 21st centuryПерспективы применения оболочечных структур и тонких оболочек в первой половине XXI в.66467828042022Copyright ©; 2021, Pyatikrestovsky K.P., Sokolov B.S.Copyright ©; 2021, Пятикрестовский К.П., Соколов Б.С.2021Pyatikrestovsky K.P., Sokolov B.S.Пятикрестовский К.П., Соколов Б.С.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/30921

Large-span wooden spatial structures in the form of domes, developed in JSC Research Center of Construction under the leadership of A.A. Pogoreltsev, are built in large numbers for roofing various buildings. Such designs have high performance indicators and continue to improve. In 2020 the “Manual on accounting for the joint work of the frame and fencing in wooden spatial structures of buildings and structures” was developed as an addition to SP 64.13330.2017, containing examples of strength calculation and optimization of rib cross-section dimensions, as well as an example of determining the long-term strength of the shell cladding. These structures, in fact unique, are designed so far in the margin of safety without taking into account the participation of the enclosing part (panels, decking, etc.) in the bearing loads. Taking into account the work of the decking, especially when exposed to asymmetric loads, can lead to material savings. In addition to the above theory of nonlinear shell calculation, the authors have also developed a calculation of composite anisotropic panels operating under complex stress conditions, i.e. under biaxial compression (tension) and shear. The calculation of such structures under both short-term and long-term loads presents certain difficulties and requires the introduction of strength theories and criteria for their description that are unusual for specialists of design organizations.

Большепролетные деревянные пространственные конструкции в виде куполов, разрабатываемые в АО «НИЦ „Строительство“» под руководством А.А. Погорельцева, построены в большом количестве для покрытий различных зданий. Такие конструкции обладают высокими показателями эффективности и продолжают совершенствоваться. В 2020 г. разработано «Пособие по учету совместной работы каркаса и ограждения в деревянных пространственных конструкциях зданий и сооружений» как дополнение к п. 9 СП 64.13330.2017, содержащее примеры расчета прочности и оптимизацию размеров сечения ребер, а также пример определения длительной прочности обшивки оболочки. Указанные конструкции, по сути, уникальные, проектируются пока в запас прочности без учета участия ограждающей части (панелей, настилов и др.) в восприятии нагрузок. Учет работы настила, особенно при воздействии несимметричных нагрузок, может привести к экономии материалов. Помимо приведенной теории нелинейного расчета оболочки авторами разработан расчет составных анизотропных панелей, работающих в условиях сложных напряженных состояний, то есть при двухосном сжатии (растяжении) и сдвиге. Расчет таких конструкций, как при кратковременных, так и при длительных нагрузках представляет известные трудности и требует введения непривычных для специалистов проектных организаций теорий прочности и критериев для их описания.

large-span structuresglued wood domesplastic deformationscomplex stress statenumerical calculationsintegral module methodlong-term strengthshear forcesбольшепролетные конструкциикуполаклееная древесинапластические деформациисложное напряженное состояниечисленные расчетыметод интегрального модулядлительная прочностьсдвигающие усилияTurkovskiy S.B., Pogoreltzev А.А., Preobrazhenskaya I.P. Adhesive wooden structures with nots on pasted rods in modern building. Moscow: RIF “Stroymaterialy” Publ.; 2013. (In Russ.)Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Преображенская И.П. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК). М.: РИФ «Стройматериалы», 2013. 308 с.Krivoshapko S.N., Pyatikrestovskiy K.P. On history of building of wooden shells and their opportunities at present and in the future. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2014;(1):3–18. (In Russ.)Кривошапко С.Н., Пятикрестовский К.П. Из истории строительства деревянных оболочек // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 1. С. 3-18.Pyatikrestovsky K.P. Non-linear methods in design of modern wooden structures. Moscow: MGSU Publ.; 2014. (In Russ.)Пятикрестовский К.П. Нелинейные методы механики в проектировании современных деревянных конструкций. М.: МГСУ, 2014. 320 с.Rzhanitzin A.R. Theoretical approaches to the construction of methods of analysis of wooden structures in time. Studies of the Strength and Deformability of Wood. Moscow: Gosstroyizdat Publ.; 1956. p. 21–31. (In Russ.)Ржаницын А.Р. Теоретические предпосылки к построению методов расчета деревянных конструкций во времени // Исследования прочности и деформативности древесины. М.: Госстройиздат, 1956. С. 21-31.Geniev G.A. On the criteria of strength of wood for plane stress state. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 1981;(3):15–20. (In Russ.)Гениев Г.А. О критерии прочности древесины при плоском напряженном состоянии // Строительная механика и расчет сооружений. 1981. № 3. С. 15-20.Geniev G.A., Kurbatov A.S. On ultimate strength relations for anisotropic materials under shear. Methods of Calculation and Optimization of Building Structures on a Computer. Moscow; 1990. p. 60–67. (In Russ.)Гениев Г.А., Курбатов А.С. О предельных прочностных зависимостях для анизотропных материалов при сдвиге // Методы расчета и оптимизации строительных конструкций на ЭВМ. М., 1990. С. 60-67.Geniev G.A., Kurbatov A.S., Samedov F.A. Problems of strength and plasticity of anisotropic materials. Moscow: Interbuk Publ.; 1993. (In Russ.)Гениев Г.А., Курбатов А.С., Самедов Ф.А. Вопросы прочности и пластичности анизотропных материалов. М.: Интербук, 1993. 187 с.Geniev G.A., Pyatikrestovsky K.P. Problems of long-term and dynamic strength of anisotropic constructive materials. Moscow; 2000. (In Russ.)Гениев Г.А., Пятикрестовский К.П. Вопросы длительной и динамической прочности анизотропных конструкционных материалов. М., 2000. 38 с.Pyatikrestovsky K.P. An analysis of rib spatial structures from wood and plywood on sustained loads. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2008;(5):42–48. (In Russ.)Пятикрестовский К.П. Расчет ребристых пространственных конструкций из древесины и фанеры на длительные нагрузки // Строительная механика и расчет сооружений. 2008. № 5. С. 42-48.Pyatikrestovsky K.P., Sokolov B.S. Non-linear analysis of statically indeterminate wooden structures and optimization of dimensions of cross-sections of the ribs of domes. Actual Problems of Computer Modeling of Constructions and Structures: Collection of Abstracts of the 7th International Symposium. Novosibirsk; 2018. (In Russ.)Пятикрестовский К.П., Соколов Б.С. Нелинейный расчет статически неопределимых деревянных конструкций и оптимизация размеров сечений ребер куполов // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений: сб. тезисов VII Международного симпозиума. Новосибирск, 2018.Leontiev N.L. Elastic deformation of wood. Moscow: Goslesbumizdat Publ.; 1952. (In Russ.)Леонтьев Н.Л. Упругие деформации древесины. М.: Гослесбумиздат, 1952. 120 с.Leontiev N.L. Long-term resistance of wood. Moscow, Leningrad: Goslesbumizdat Publ.; 1957. (In Russ.)Леонтьев Н.Л. Длительное сопротивление древесины. М. - Л.: Гослесбумиздат, 1957. 132 с.