Исследование влияния геометрических параметров на работу комбинированной конструкции шпренгельного типа
DOI:
https://doi.org/10.24866/2227-6858/2024-3/38-55Ключевые слова:
комбинированная строительная конструкция, шпренгельная конструкция покрытия, предварительно напряжённая конструкция, геометрические параметры, формообразование, численное исследование, работа под нагрузкойАннотация
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.
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
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Вестник Инженерной школы ДВФУ
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
