Предварительное вариантное проектирование конструкций в виде оболочек зонтичного типа

Обложка

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. 6

Михаил 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. 6

Список литературы

  1. 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.
  2. 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.
  3. Мамиева И.А. Большепролетные структуры в дипломных проектах cтудентов РУДН // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 3. С. 233–240.
  4. Кривошапко С.Н., Мамиева И.А. Зонтичные поверхности и поверхности зонтичного типа в архитектуре // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7 (1). С. 27–31.
  5. 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.
  6. Козырева А.А. Зонтичные оболочки: от истоков к современности // Форум молодых ученых. 2017. № 5 (9). С. 1037–1042.
  7. 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.
  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.
  9. Кривошапко С.Н. Геометрические исследования поверхностей зонтичного типа // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2005. № 1. С. 11–17.
  10. 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.
  11. 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
  12. Пономарев С.В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томского государственного университета. 2011. № 4 (16). С. 110–119.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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
  16. Zingoni A. Shell structures in civil and mechanical engineering: theory and analysis. London: ICE Publishing, 2018.
  17. 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
  18. 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
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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
  23. 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.
  24. 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
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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

© Тупикова Е.М., Ершов М.Е., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах