Исследование влияния геометрических параметров на работу комбинированной конструкции шпренгельного типа

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.24866/2227-6858/2024-3/38-55

Ключевые слова:

комбинированная строительная конструкция, шпренгельная конструкция покрытия, предварительно напряжённая конструкция, геометрические параметры, формообразование, численное исследование, работа под нагрузкой

Аннотация

Шпренгельные конструкции, состоящие из жесткого на изгиб верхнего и предварительно напряженного гибкого нижнего пояса, являются эффективным решением для покрытия зданий и сооружений. Они обладают меньшей деформативностью, в сравнении с другими видами комбинированных систем, а для выполнения их расчета применимы линейные методы статического анализа. Вместе с тем, проблема выявления влияния основных параметров на работу шпренгельных конструкций является актуальной, так как её решение будет способствовать реализации оптимального проектирования и расширению области применения комбинированных конструкций покрытия зданий.

Предметом исследования в настоящей работе являются геометрические параметры комбинированной конструкции шпренгельного типа, состоящей из радиально ориентированных балок верхнего пояса и поддерживающих элементов, включающих высокопрочные гибкие ванты, тросы и распорки. Целью работы является разработка методики формообразования комбинированной конструкции, а также, выявление влияния основных геометрических параметров на ее работу под действием внешних нагрузок и предварительного напряжения.

Разработан алгоритм определения линейных и угловых размеров исследуемой конструкции. Выполнено численное исследование работы конструкции в условиях вариации основных геометрических параметров. Статический анализ конструкции при заданной комбинации параметров выполнен при помощи метода сил. Получены графические зависимости индикаторов несущей способности и деформативности комбинированной конструкции. По результатам исследования предложены рекомендации для назначения основных геометрических параметров. Результаты работы вносят вклад в развитие комбинированных строительных конструкций, имеющих потенциал практического применения в промышленном и гражданском строительстве.

Биографии авторов

  • Андрей Владимирович Чесноков, Липецкий государственный технический университет

    кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительного производства

  • Виталий Витальевич Михайлов, Липецкий государственный технический университет

    доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительного производства

  • Иван Викторович Долматов, Липецкий государственный технический университет

    старший преподаватель кафедры строительного производства

Библиографические ссылки

Yan X., Yang Y., Chen Z., Ma Q. Mechanical properties of a hybrid cable dome under non-uniform snow distribution // Journal of Constructional Steel Research. 2019. Vol. 153. P. 519–532. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2018.10.022

Ding M., Shen Y., Wei Y., Luo B., Wang L., Zhang N. Preliminary design and experimental study of a steel-batten ribbed cable dome // Symmetry. 2021. Vol. 13. № 11. Article 2136. https://doi.org/10.3390/sym13112136

Xue S., Wang Z., Li X., Liu R., Lu Z., Jing H., Fan Q., Liu T., Dezhkam M. Model test study on static performance of rib-patterned small rise-span ratio suspend-dome structure // Structures. 2022. Vol. 43. P. 1615–1628. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2022.07.070

Zhang A., Shangguan G., Zhang Y., Zou M., Wang J. Experimental study on static performance of fully assembled ridge-tube threading cable with annular-struts cable dome // Engineering Structures. 2023. Vol. 288. Article 116194. ttps://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116194

Zhang Z., Dong S., Fu X. Structural design of Lotus Arena: a large-span suspen-dome roof // International Journal of Space Structures. 2009. Vol. 24. № 3. P. 129–142. https://doi.org/10.1260/026635109789867634

Liew J.Y.R., Punniyakotty N.M., Shanmugam N.E. Limit-state analysis and design of cable-tensioned structures // International Journal of Space Structures. 2001. Vol. 16. № 2. P. 95–110. https://doi.org/10.1260/0266351011495205

Киселев Д.Б. Комбинированные арочные системы. Экспериментальное исследование модели // Строительная механика и расчет сооружений. 2006. № 2. С. 46–52. URL: URL:https://stroy-mex.narod.ru/index/2006/0-212 (дата обращения: 29.04.2024).

Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Долгушева В.В. Проблемы применения и проектирования арочных комбинированных систем // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2021. № 2. С. 25–35. URL: https://journals.volgatech.net/mkt/article/view/752 (дата обращения: 29.04.2024)

Еремеев П.Г., Киселев Д.Б. Современные арочно-вантовые комбинированные конструкции // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2005. № 9. С. 11–16.

Sabitov L., Klyuev S., Undalov A., Mailyan L., Klyuev A., Fediuk R., Kashapov N., Akhtyamova L., Khezhev T., Zagidullin R. Comparison of the results of numerical and experimental studies of the design of a radial-beam dome with triangular membrane core-shells // Structures. 2023. Vol. 48. P. 1118–1127. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.01.037

Ундалов А.М., Клюев С.В., Сабитов Л.С., Клюев А.В. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния радиально-балочных куполов // Инженерный вестник Дона. 2022. № 12 (96). С. 521–530. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n12y2022/8067 (дата обращения: 29.04.2024)

Guo J., Zhao Y., Mangalathu S., Liu G., Zhou G., Chen W. Control equation of feasible pre-stresses and feasibility of new types of rotating surface cable domes // Engineering Structures. 2021. Vol. 246. Article 113000. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113000

Xue Y., Luo Y, Wang Y., Xu X., Wan H.P., Shen Y., Fu W. A new configuration of Geiger-type cable domes with sliding ridge cables: Computational framework and structural feasibility investigation // Engineering Structures. 2023. Vol. 286. Article 116028. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116028

He Y., Guo J., Zhao Y., Zhu M., Jiang Z. Prestress analysis and geometry optimization for conical cable domes with zero Gaussian curvature // Thin-Walled Structures. 2024. Vol. 196. Article 111555. https://doi.org/10.1016/j.tws.2023.111555

Krishnan S. Structural design and behavior of prestressed cable domes // Engineering Structures. 2020. Vol. 209. Article 110294. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110294

Chesnokov A.V., Mikhailov V.V., Dolmatov I.V. Development of the hybrid dome and research of its behavior under load // Structural Membranes. VII international conference on textile composites and inflatable structures: Proceedings of Conference, Barcelona, Spain. October, 2015. P. 469–476. URL: https://upcommons.upc.edu/handle/2117/109381 (дата обращения: 29.04.2024).

Загрузки

Опубликован

30.09.2024

Выпуск

Раздел

Строительные конструкции, здания и сооружения

Как цитировать

1.
Исследование влияния геометрических параметров на работу комбинированной конструкции шпренгельного типа. Вестник Инженерной школы ДВФУ [Internet]. 2024 Sep. 30 [cited 2024 Oct. 5];3(3(60):38-55. Available from: https://journals.dvfu.ru/vis/article/view/1202