Предварительное вариантное проектирование конструкций в виде оболочек зонтичного типа
- Авторы: Тупикова Е.М.1, Ершов М.Е.1
-
Учреждения:
- Российский университет дружбы народов
- Выпуск: Том 17, № 4 (2021)
- Страницы: 414-424
- Раздел: Расчет тонких упругих оболочек
- URL: https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/29956
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-4-414-424
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Для создания эстетически выразительных и функциональных малых архитектурных форм целесообразно применение железобетонных или композитных оболочек зонтичного типа в виде поверхностей, которые могут быть заданы в аналитической форме. Разные аналитические поверхности визуально похожи, но при этом значительно отличаются в плане работы под нагрузкой. Малые архитектурные формы являются подходящей областью применения для недостаточно изученных и апробированных конструкций, в отличие от крупных ответственных сооружений. Приводится пример вариантного проектирования небольшого садово-паркового сооружения в виде оболочки зонтичного типа, в ходе которого были проанализированы разные виды зонтичных поверхностей и выбраны три варианта. В числе исследуемых форм такие поверхности, как параболоид вращения, поверхность зонтичного типа с синусоидальной образующей, поверхность зонтичного типа с радиальными волнами, образованная кубическими параболами (с центральной плоскостной точкой). Произведены расчет на прочность и исследование распределения напряжений для трех оболочек, шарнирно закрепленных по краям, при действии собственного веса при помощи метода конечных элементов и выявлены особенности работы под нагрузкой каждого вида конструкций, даны рекомендации при проектировании аналогичных сооружений.
Об авторах
Евгения Михайловна Тупикова
Российский университет дружбы народов
Автор, ответственный за переписку.
Email: tupikova-em@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-8742-3521
кандидат технических наук, доцент департамента строительства, Инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, Миклухо-Маклая, д. 6Михаил Евгеньевич Ершов
Российский университет дружбы народов
Email: 1032182369@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-2788-3865
студент, департамент строительства, Инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, Миклухо-Маклая, д. 6Список литературы
- Bhooshan S., Ladinig J., Van Mele T., Block P. Function representation for robotic 3D printed concrete, ROBARCH 2018 – Robotic Fabrication in Architecture, Art and Design 2018. Zurich: Springer, 2018. Pp. 98–109.
- Bhooshan S., Van Mele T., Block P. Equilibrium-aware shape design for concrete printing // Humanizing Digital Reality: Proceedings of the Design Modelling Symposium 2017 / ed. by K. De Rycke et al. Paris: Springer; 2018. p. 493–508.
- Мамиева И.А. Большепролетные структуры в дипломных проектах cтудентов РУДН // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 3. С. 233–240.
- Кривошапко С.Н., Мамиева И.А. Зонтичные поверхности и поверхности зонтичного типа в архитектуре // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7 (1). С. 27–31.
- Bock Hyeng Ch.A., Krivoshapko S.N. Umbrella-type surfaces in architecture of spatial structures // IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN). 2013. Vol. 3. No. 3. Pp. 43–53.
- Козырева А.А. Зонтичные оболочки: от истоков к современности // Форум молодых ученых. 2017. № 5 (9). С. 1037–1042.
- Романова В.А. Визуализация образования зонтичных поверхностей и поверхностей зонтичного типа с радиальными волнами, затухающими в центральной точке // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2015. № 3. С. 4–8.
- Кривошапко С.Н. Новые примеры поверхностей зонтичного типа и их коэффициенты основных квадратичных форм // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2005. № 2. С. 6–14.
- Кривошапко С.Н. Геометрические исследования поверхностей зонтичного типа // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2005. № 1. С. 11–17.
- Чепурненко А.С., Кочура В.Г., Сайбель А.В. Конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния волнистых оболочек // Строительство и техногенная безопасность. 2018. № 11 (63). С. 27–31.
- Huang H., Guan F.L., Pan L.L., Xu Y. Design and deploying study of a new petal-type deployable solid surface antenna // Acta Astronautica. 2018. No. 148. Pp. 99–110. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.04.042
- Пономарев С.В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томского государственного университета. 2011. № 4 (16). С. 110–119.
- Гуреева Н.А., Клочков Ю.В., Николаев А.П. Расчет оболочек вращения на основе смешанного МКЭ при тензорной аппроксимации расчетных величин // Фундаментальные исследования. 2011. № 8–2. С. 356–362.
- Иванов В.Н., Аббуши Н.Ю. Архитектура и конструирование оболочек в форме волнистых, зонтичных и каналовых поверхностей Иоахимсталя // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2002. № 6. С. 21–24.
- Sahu R.R., Gupta P.K. Blast diffusion by different shapes of domes // Defense Science Journal. 2015. Vol. 65. No. 1. Pp. 77–82. https://doi.org/10.14429/dsj.65.6908
- Zingoni A. Shell structures in civil and mechanical engineering: theory and analysis. London: ICE Publishing, 2018.
- Rabello F.T., Marcellino N.A., Loriggio D.D. Automatic procedure for analysis and geometry definition of axisymmetric domes by the membrane theory with constant normal stress // Rev. IBRACON Estrut. Mater. 2016. Vol. 9. No. 4. Рp. 544–571. http://dx.doi.org/10.1590/S1983-41952016000400005
- Krivoshapko S.N. The opportunities of umbrella-type shells // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 4. С. 271–278. http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-4-271-278
- Иванов В.Н. Расчет напряженно-деформированного состояния покрытия торгового центра в форме оболочки зонтичного типа вариационно-разностным методом // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2008. № 4. С. 86–89.
- Аббуши Н.Ю.А. Численный анализ каналовых поверхностей Иоахимсталя на собственный вес вариационно-разностным методом // Архитектура оболочек и прочностной расчет тонкостенных строительных и машиностроительных конструкций сложной формы: труды Международной научной конференции (Москва, 4–8 июня 2001 г.). М.: Изд-во РУДН, 2001. С. 297–306.
- Liu F., Feng R. Shape optimization of single-layer reticulated structure considering influence of structural imperfection sensitivity // Proceedings of IASS Annual Symposia, IASS 2018 Boston Symposium: Computational Methods. Madrid: IASS Publ., 2018. Pp. 1–6.
- Zhu S., Ohsaki M., Guo X., Zeng Q. Shape optimization for non-linear buckling load of aluminum alloy reticula ted shells with gusset joints // Thin-Walled Structures. 2020. Vol. 154. 106830. http://dx.doi.org/10.1016/j.tws.2020.106830
- Van Mele T., Rippmann M., Lachauer L. Geometry-based understanding of structures // Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures. 2012. Vol. 53. Issue 174. Pp. 1–5.
- Гмирач К.М., Козлов А.В., Проскуров Р.А. Подбор оптимальных параметров эллипсоидной железобетонной оболочки вращения // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 2–3 (56). C. 100–104. http://dx.doi.org/10.23670/IRJ.2017.56.049
- Draper P., Garlock M.E.M., Billington D.P. Structural optimization of Félix Candela’s hypar umbrella shells // Journal of the International Association for Shells and Spatial Structures. 2012. Vol. 51. No. 1. Pp. 59–66.
- Abdessalem J., Fakhreddine D., Said A., Mohamed H. Shape optimization for a hyperelastic axisymmetric structure // Journal of Engineering, Design and Technology. 2014. Vol. 12. No. 2. Pp. 177–194.
- Кривошапко С.Н., Иванов В.Н. Упрощенный выбор оптимальной оболочки вращения // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15. № 6. C. 438–448. http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-6-438-448
![](/img/style/loading.gif)