Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Кудрявцева Вероника Ивановна

Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений
<
Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кудрявцева Вероника Ивановна. Проектирование круговых шатровых оболочек тентовых покрытий строительных сооружений: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.23.01 / Кудрявцева Вероника Ивановна;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»], 2017

Содержание к диссертации

Введение

1. Теоретические основы разработки методики создания гладких поверхностей пространственно криволинейных покрытий из пленочно-тканевых материалов 12

1.1. Анализ и перспективы развития мягких оболочек тентовых покрытий строительных сооружений в России и за рубежом 12

1.2. Специфика покрытий из мягких оболочек 15

1.3. Особенности шатровых оболочек 17

1.4. Способы моделирования и раскроя тентовых шатров 18

1.4.1.Способы описания и графического представления геометрии тентовых оболочек 18

1.4.2. Способы раскроя тентовых оболочек отрицательной гауссовой кривизны 20

1.5. Материалы, используемые для проектирования тентовых оболочек.. 21

1.6. Формообразующие свойства пленочно-тканевых материалов 27

1.7 Исследованность свойств пленочно-тканевых материалов 28

1.8. Выводы по главе 31

2. Исследование угловых деформаций пленочно тканевых материалов и их соединений, как показателей формообразующих свойств тентов 32

2.1. Основные этапы исследования угловых деформаций тентовых материалов 32

2.2. Исследование деформаций тентовых материалов при растяжении под разными углами к направлению армирования 33

2.3. Экспериментальное исследование структурной перестройки пленочно-тканевых материалов 38

2.4. Геометрический анализ структурной перестройки 43

2.5.Разработка методики экспериментальных исследований формообразующих свойств пленочно-тканевых материалов 46

2.6. Способ бесконтактной тензометрии, точность измерений 51

2.7. Исследование влияния сварных соединений на угловые деформации пленочно-тканевых материалов 55

2.8. Выводы по главе 61

3. Определение проектной формы тентового шатра, разработка численных методов расчета контуров седловых элементов на поверхности и расчет карт их плоского раскроя 62

3.1. Определение проектной формы шатровой оболочки под действием сил собственного веса и натяжения на опорах 62

3.2. Вычисление координат контуров седловых элементов на поверхности шатра и карт их плоского раскроя

3.2.1. Анализ формообразования тканевых оболочек за счет перестройки структуры материала и наложение сетей Чебышва на их поверхность 70

3.2.2. Определение границ применимости сетей Чебышва при проектировании тентовых оболочек 76

3.2.3. Построение кратчайших линий на шатрах 79

3.2.4. Построение сети Чебышва на поверхности шатра 82

3.2.5. Построение карт плоского раскроя седловых элементов

3.3. Проверка достоверности численного способа расчета карт плоского раскроя криволинейных оболочек 86

3.4. Определение главных растягивающих усилий в оболочке от действия нагрузки от собственного веса и преднапряжения

3.4.1. Вычисление продольных усилий 88

3.4.2. Вычисление поперечных усилий 90

3.5. Выводы по главе 91

4. Экспериментальная проверка методики расчетов и разработка рекомендаций по проектированию тентовых шатровых оболочек 92

4.1. Экспериментальная проверка методов формообразования и расчета плоских карт раскроя шатровых оболочек отрицательной гауссовой кривизны 92

4.1.1. Проверка возможности создания проектной формы из плоских заготовок на лабораторной модели 92

4.1.2. Проверка методики проектирования шатров на натурном объекте 94

4.1.3. Апробация метода седлового зонирования при реконструкции тентового навеса сложной криволинейной формы в г. Нижнекамске

4.2. Основные этапы проектирования и порядок расчета плоского раскроя тентовых шатровых оболочек 107

4.3. Инструкция по применению программы 114

4.4. Рекомендации по изготовлению тентового кругового шатра 117

4.5. Рекомендации по монтажу оболочки 122

4.6. Выводы по главе 123

Заключение 124

Библиографический список

Специфика покрытий из мягких оболочек

Использование компьютерных технологий позволяет решать задачи создания и преобразования криволинейных поверхностей различной сложности. Для формообразования тентовых оболочек чаще всего используют так называемые системы поверхностного моделирования. В таких системах математическое описание визуальной модели включает в себя сведения о характерных линиях и их опорных точках, а также данные о поверхностях. При работе с отображаемой на экране моделью изменяются уравнения поверхностей, уравнения кривых и координаты конечных точек.

Существует ряд методов математического моделирования поверхностей: – метод аналитических представлений; – параметрический способ представления поверхностей, использующий методы С. Кунса и П. Безье; – сплайновое моделирование; – NURBS-моделирование и прочие. Аналитический метод [6–15, 41–48] обеспечивает высокую точность построения описанных формулами поверхностей и параметрическое управление геометрией. Однако не все поверхности, характерные для тентовых оболочек отрицательной гауссовой кривизны, можно описать с помощью аналитических методов. Метод геометрического моделирования с использованием сплайнов [154] (NURBS-моделирование) позволяет строить гладкую поверхность по набору контрольных точек, задающих ее геометрические свойства. Геометрия и кривизна поверхности здесь определяется формой сплайнов, кривизна которых в свою очередь зависит от параметров контрольных точек. Изменение формы таких поверхностей основано на интерполяции кривых. Такой способ моделирования позволяет создавать гладкие криволинейные поверхности любой сложности. Также данный способ позволяет задавать условия закрепления по контуру, с легкостью изменять геометрию оболочки. Однако такой способ определения формы тентовых оболочек не учитывает механические особенностей их работы под нагрузкой от собственного веса материала и натяжения по контуру.

В настоящее время для моделирования сложных поверхностей широко применяются численные методы. Их использование позволяет строить поверхности любой сложности, моделировать различные условия на контуре, а также максимально автоматизировать процесс проектирования от определения исходной геометрии поверхности до раскроя. К наиболее распространенным численным методам (с учетом силовых воздействий), позволяющим моделировать криволинейные поверхности можно отнести, например, метод конечных элементов (МКЭ) [39], метод конечных разностей (МКР). Среди новых подходов численного решения подобных задач можно отметить предложенный Е.В. Поповым математический аппарат, получивший название «метод натянутых сеток» (МНС) [85]. Он ориентирован на отыскание формы тентовых тканевых конструкций, близкой к поверхностям с минимальной площадью.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что известные способы формообразования мягких оболочек из пленочно-тканевых материалов в основном используют методы подбора математических функций для приближенного моделирования поверхностей. Однако такой подход не позволяет учитывать деформирование оболочки под действием нагрузок от собственного веса и натяжения. Это является серьезным препятствием в проектировании и расчете мягких оболочек из пленочно-тканевых материалов.

Известно, что поверхности двоякой кривизны на плоскость не разворачиваются. Данный факт значительно осложняет процесс создания тентовых оболочек из плоских заготовок. Известны некоторые подходы, позволяющие получить раскрой таких оболочек.

В начертательной геометрии, например, для построения условных разверток таких поверхностей пользуются способом триангуляции, способами цилиндров и конусов. Способ аппроксимации используется, когда поверхность можно аппроксимировать участками плоскостей – гранями. Способ цилиндров и конусов реализуется путем членения оболочки отрицательной гауссовой кривизны на части, и замене каждой из них развертываемой поверхностью (цилиндром или конусом соответственно).

Еще один, наиболее известный в практике проектирования тентовых покрытий способ, состоит в членении тентовой оболочки на большое количество плоских клиновидных элементов, образующих полигональную модель поверхности.

Также часто в решении данной задачи используется способ разделения поверхности на участки, обладающие малой гауссовой кривизной. Такие участки линеаризуются, а затем разворачиваются на плоскость. Подобный метод реализован в программе трехмерного NURBS моделирования «Rhinoceros 3D», широко используемой для проектирования тентовых конструкций. Среди недостатков такого подхода можно отметить большое количество раскройных элементов, нерациональное расположение швов на поверхности тентового покрытия. Стоит отметить, что данный принцип создания раскроя тентовых оболочек в настоящее время является наиболее распространенным. Подобный подход реализован в программах «Proten», «К-3 Тент» [113, 115] и ее ранней версии «Fabric CAD» [84] и других.

Таким образом, известные способы раскроя тентовых оболочек отрицательной гауссовой кривизны сводятся к моделированию тента в виде многогранника, составленного из большого количества плоских элементов. Такой подход приводит к неравномерному распределению внутренних усилий в оболочке и, как результату, появлению дефектов (морщин, складок, перекосов).

Иной подход, предлагаемый в данной работе, основан на представлении поверхностей отрицательной гауссовой кривизны в виде набора седловых поверхностей (седловое зонирование), плоский раскрой которых получают с использованием формообразующих свойств пленочно-тканевых материалов. Предпочтительность такого способа создания тентовых оболочек отмечалась рядом отечественных ученых и архитекторов. В том числе В. Г. Штолько [120, 124] и В. А Сладковым [90–92]. Как упоминалось выше, толчком для подобного представления поверхностей двоякой кривизны стала идея русского математика П. Л. Чебышева, который еще в 1878 году в работе «О кройке одежды» [105] предложил использование сетевой структуры тканей для получения плоских разверток сложных поверхностей. Она получила название метода сетей Чебышева. Однако до сих пор отсутствуют какие-либо сведения о разработках научно-обоснованной методики расчета и приемов использования сетей Чебышева при раскрое тентовых оболочек.

Экспериментальное исследование структурной перестройки пленочно-тканевых материалов

Участок I определяется структурными особенностями строения армирующей основы тентовых материалов. Данный участок кривых деформирования характеризуется ярко выраженной нелинейностью. Это связано с выпрямлением нитей основы и утка при растяжении, а также кинематической перестройкой ткани, как силовой армирующей основы материала. Участок II является собственным растяжением нитей. Его вид определяется механическими составами нитей, а также степенью влияния поперечного направления армирования и пленочного покрытия.

В результате проведенного анализа полученных данных можно сделать вывод о том, что структурная перестройка в армирующей основе пленочно-тканевых материалов происходит в пределах первого участка на диаграмме растяжения материалов (рис. 2.3 – 2.4). Максимальное усилие в пределах данного участка не превышает 20% от разрывного. Учитывая, что при проектировании покрытий допускают работу тентовых материалов при нагрузках, не превышающих 20-25% от предельно допустимых, для анализа их деформативных свойств целесообразно рассматривать именно этот диапазон нагрузок. Учитывая данный факт, автором были построены и проанализированы диаграммы зависимости деформаций тентовых материалов от угла раскроя образцов при нагрузке, составляющей 20% от прочности материала (рис. 2.5 а–д). а) тентовый материал марки Hanhwa-630 б) тентовый материал марки Hanhwa-900 г) тентовый материал марки Ferrari-900 в) тентовый материал марки Panama-900 д) тентовый материал марки Heytex-900 Рис. 2.5 – Диаграммы зависимости деформаций тентовых материалов разных производителей от угла раскроя образцов Из представленных графиков следует, что максимальные деформации, как продольные, так и поперечные, тентовые материалы получают при растяжении их под углом 45 градусов к основе. Это связано с особенностями строения армирующей тканевой основы данных материалов. Известно, что максимальное деформирование тканей происходит при диагональном растяжении. Обусловлено это перестройкой структуры ячеек, образованных нитями основы и утка, за счет изменения угла между ними. Отсюда – характер растяжения пленочно-тканевых материалов имеет те же особенности. Следовательно, можно сделать вывод о том, что пленочное покрытие не оказывает существенных ограничений структурной перестройке тканевой основы тентовых материалов, определяющей их формообразующие свойства.

Таким образом, по результатам проведенных исследований деформативности пленочно-тканевых материалов при растяжении под разными углами к направлению армирования определено: для исследования угловой деформативности данных материалов целесообразно использовать образцы, выкроенные под углом 45 градусов к основе, так как в данном направлении тентовые материалы приобретают наибольшие деформации при растяжении.

Для разработки окончательной схемы испытаний образцов тентовых материалов с целью изучения характера их угловых деформаций автором был проведен ряд предварительных экспериментальных исследований. Целью данных испытаний стало изучение свойств формуемости тентовых материалов, как следствия изменения сетевых углов в структуре их тканевой основы. Принципиальной задачей в ходе данных исследований стало изучение процесса перестройки структуры нитей в образцах из тентового материала. Для этого автором было проведено сравнение изменений, происходящих в данных материалах при угловом растяжении с характером перестройки нитей тканевых материалов с ярко выраженной структурой полотняного плетения при растяжении под углом к армированию. В качестве аналогов тентовых материалов автором были выбраны ткани: канва и брезент.

В ходе испытаний было замечено, что при небольших растягивающих усилиях, направленных под углом 45 к нитям таких тканей, изначально квадратные ячейки между нитями принимают форму ромба, сохраняя при этом длины сторон, но изменяя сетевой угол между нитями. Задачей исследования в экспериментах было определение предельных изменений сетевого угла, когда поверхность образца при растяжении ткани по диагонали еще остается в плоском состоянии (т.е. до момента образования складок). Это легло в основу методики испытаний, принятой автором.

В процессе экспериментов стал вопрос об оптимальных размерах образцов для испытаний. Для повышения точности измерений сетевых углов желательна большая ширина образца. Но она ограничена возможностями разрывной машины. В связи с этим было принято решение отступить от стандартных размеров образцов 200х50 мм, используемых для испытаний тканей на прочность при растяжении. На первом этапе, в испытаниях образцов из канвы, брезента и тентовой ПВХ ткани производства корейского завода HANWHA (рис. 2.7а,б,в соответственно), были приняты размеры 200х55 мм, 300х55 мм. Увеличение размеров связано с попыткой получения большего участка образца, мало подвергаемого поперечным деформациям, так как при растяжении полоса ткани получает наибольшие изменения у зажимов и по краям образца, как показано на рис. 2.6б. В конечном варианте, на основе экспериментальной апробации, для исследования характера структурной перестройки было принято рациональным использовать образцы прямоугольной формы с размерами 300х55 мм.

Испытания проводились растяжением на электромеханической разрывной машине. Нагружение образцов проводилось механическим способом с интервалом по времени 3 секунды. Схема нагружения показана на рис. 2.6а. Величина ступени нагружения для каждого типа образца принималась различной (рис. 2.8), в зависимости от механических свойств материала и угла раскроя образца относительно направления основы ткани. Растяжение осуществлялось до момента образования складок, который определялся визуально. Фиксация результатов испытаний производилась при помощи фотоаппарата, установленного на штативе перпендикулярно к плоскости испытуемого образца.

Определение границ применимости сетей Чебышва при проектировании тентовых оболочек

Для реализации предлагаемой схемы компоновки шатровой тентовой оболочки необходима разработка методики определения положений основных осей и границ стыковки седловых элементов, показанных на рис. 3.16б .

Как описано выше в разделе 3.2.1, за продольные оси элементов рационально принимать образующие шатра.

Линии стыковки раскройных элементов желательно направить по кратчайшим линиям для минимизации длины швов и устранения деформаций перекосов, или складок, на границах седловых элементов.

Границы стыковки клиньев отвечают этому условию, так как направлены по образующими.

Для построения границ стыковки клиньев со вставками необходимо построение двух кратчайших линий между двумя парами точек на оболочке.

Вычисление положения кратчайших возможно на основе использования теоремы Клеро. Она известна как теорема «о кратчайших на поверхностях вращения». Из теоремы следует, что во всех точках кратчайшей линии произведение радиуса параллели на синус угла между линией и меридианом -величина постоянная (3.23). r sma = c = const (3.23) Если заменить угол на угол , который является углом между геодезической и параллелью, то формула примет вид (3.23а) r cos /3 = c = const (3.23а) Такой подход позволяет, задавшись координатами начала и конца линии и одним из углов между геодезической и параллелью или меридианом, построить кратчайшую линию между двумя точками на поверхности шатра.

В результате анализа схемы разбивки шатра на седловые элементы рис. 3.16а автором установлено: для ее реализации в связи с симметрией оболочки необходимо построить всего две кратчайшие на поверхности (линии 1 и 2 на рис.3.19). В качестве опорных пар точек для построения этих линий были выбраны т.1, 2 и т.3, 4, указанные на рис. 3.17. Их положение на оболочке определяется следующим образом: если разделить шатер в меридиональном направлении на 8 равных частей и рассмотреть четвертую часть оболочки, то точки 1 и 3 лежат на пересечении горизонтального (в плане) меридиана и дуги окружности в основании шатра (рис. 3.17а). Точка 2 является серединой вертикального (в плане) меридиана. Точка 4 находится на расстоянии длины меридиана, направленного вдоль линии под углом 45 градусов (в плане).

Сформулируем задачу: заданы координаты двух пар точек на поверхности (т.1, т.2 и т.3, т.4 на рис. 3.18), построить между точками каждой пары кратчайшие линии, нормальные к образующей в конечной точке.

Для решения данной задачи автором разработан и программно реализован алгоритм численного построения кратчайших линий на шатровых оболочках. Суть его заключается в нахождении координат узлов ломаной линии из прямолинейных отрезков малой длины, направление каждого из которых соответствует правилу (3.23а). Схемы, поясняющие алгоритм приведены на рис.3.18. Рис. 3.18 - Схемы к вычислению координат узлов кратчайших линий на поверхности вращения. Слева - схема к теореме Клеро. В центре - к формуле (3.18). Справа - к формуле (3.20) Исходными данными для расчета являются: z. = /(г-) - уравнение образующей, d - длина малого прямолинейного отрезка искомой кратчайшей линии, г0, гк - радиусы параллелей в начальной и конечной точках, cos it$k) - косинус угла линии с параллелью в конечной точке, ук - угол между образующими в начальной и конечной точках. Дополнительно введены следующие обозначения: х{,у{, Z; координаты текущего искомого узла линии, ГІ — х? + У І - радиус параллели в текущем узле кратчайшей линии, аьр{ - текущие углы кратчайшей с меридианом и параллелью, соответственно. Алгоритм расчета: 1. Вычислить текущего значения косинуса угла линии с параллелью расчетной точке на основе теоремы Клеро по формуле (3.24): cos(#.) = KJ (3.24) rt 2. Вычислить по формуле (3.25) новое значение угла до текущего меридиана, на котором находится следующий узел кратчайшей линии: У І = Yi-i + rf cos(#) ri (3.25) 3. Вычислить радиус параллели нового узла, по проекции участка линии на плоскость параллели: г. = Гі_х - d cos(a._!) cos(p), (3.26) cos( ) /1 + /2( -i) cos(aM) = Jl-cos2 ) где v 1 и 4. Вычислить декартовы координаты искомого узла по формулам (3.27) ,.= / cos(/.) yt=d sm(yi) z. = /( ., yi) (3.27) Примеры линий, построенных по приведенному алгоритму, приведены на рис. 3.19. Рис. 3.19 - Схема расположения искомых кратчайших линий на поверхности шатра; слева - схема в плане, справа - схема в аксонометрии 3.2.4. Построение сети Чебышёва на поверхности шатра Как упоминалось выше, сети Чебышва ориентируют на поверхности таким образом, чтобы исходные направления нитей совпадали с взаимно ортогональным направлением геодезических линий на поверхности. Наложение сети на оболочку начинается с точки пересечения осевых линий участка. Осевые нити сети совмещаются с осевыми линиями седловых элементов.

Решение задачи вычисления координат узлов сети на поверхности шатра описана выше в п. 3.2.2. и 3.2.1. Ввиду вертикальной симметрии сечения областей кроя, координаты узлов сети определялись в одной из верхних и одной из нижних частей каждого из раскройных элементов. При решении задачи делалось допущение о возможности в некоторых пределах замены криволинейных сторон ячеек сети прямолинейными, хордами. Схема такой замены приведена на рис. 3.9. Как уже описано выше для наложения сети Чебышва на поверхность шатра решается система из трех уравнений, два из которых уравнения сфер диаметром равным стороне ячейки сети (3.18) а третье представляет собой уравнение образующей шатра (3.28). zi,j=f(xi.j, yi.j) (3.28) Результат наложения сети Чебышва на поверхности раскройных элементов шатровой оболочки представлен на рис. 3.21.

Основные этапы проектирования и порядок расчета плоского раскроя тентовых шатровых оболочек

Форма и раскрой покрытия были рассчитаны на ЭВМ по методике, описанной в настоящей работе с помощью программы Gipar, разработанной автором. В качестве образующей для расчета формы оболочки автором была выбрана кривая, описываемая уравнением квадратной параболы. Результаты вычисления параметров плоского раскроя седловых элементов, «клина» и «вставки», произведенные в указанной программе, позволили выполнить чертежи кроя для изготовления оболочки, представленные на рис. 4.5.

Раскрой оболочки осуществлялся путем нанесения линий кроя на поверхность рулонного тентового материала. Для этого использовались выкройки, распечатанные по данным чертежа, представленного на рис. 4.5, в масштабе 1:1. Ориентация выкроек осуществлялась вдоль направления армирования материала, как показано на рисунке 4.5. Соединение раскройных элементов между собой производилось с помощью ручной сварки.

С целью проверки достоверности разработанной автором методики расчета формы и раскроя тентовой оболочки было произведено сравнение расчетных данных, представленных в виде координат точек ее поперечного сечения, с данными фотометрии реального объекта. Фотосъемка объекта проводилась фотоаппаратом с разрешением матрицы 1,8 Мп, с кроп-фактором х1,6 и фокусным расстоянием объектива 55 мм, установленным горизонтально на штативе на расстоянии 5,5 м от объекта. Оптическая ось объектива располагалась на высоте, равной половине высоты тентовой части покрытия. Настройки и установка фотоаппарата осуществлялись таким образом, чтобы обеспечить наибольшую четкость снимка и минимальное перспективное искажение объекта на фотоснимке. Для получения натурных численных данных автором были выполнены обмерные чертежи с помощью метода реконструкции перспективы. Для этого производилась обработка электронных фотографий в программе Autocad. Измерения проводились способом бесконтактной тензометрии, описанным в п. 2.6 настоящей диссертационной работы. Схема измерений изображенаа на рис. 4.6. Здесь форма исследуемой образующей шатра представлена кривой ОМ заранее нанесенной на поверхность тентовой оболочки для возможности осуществления бесконтактной тензометрии покрытия.

Результаты сравнения расчетных данных (координат точек поперечного сечения) с данными фотометрии реального объекта, показанного на рис. 4.3, сведены в таблицу 4.1. Как следует из сравнений, отличия между расчетными и натурными данными не превышают 12 %, что находится в пределах точности фотометрического метода.

На представленном графике наглядно видно, что натурная форма образующей шатровой оболочки стремится к форме кривой, описываемой уравнением (4.12). Данное уравнение учитывает влияние на форму шатровой оболочки действие сил собственного веса и натяжения по контуру. Оно было получено автором в ходе настоящего диссертационного исследования.

Стоит отметить, что в процессе изготовления оболочки основной технологической сложностью стал процесс сварки соединительного узла «А», месте стыковки трех элементов, отмеченного на рис. 4.8. Это связано с необходимостью создания предварительного натяжения сварных швов путем вытягивания криволинейных границ свариваемых элементов в прямую линию. Вблизи данного узла границы стыкуемых элементов имеют наибольшую кривизну. Таким образом, для их распрямления нужно создать дополнительное растягивающее усилие при сварке. При ручной сварке это приводит к подвижности свариваемых полотен в момент сдавливания их прижимным валиком. В связи с этим могут возникать замятие материала в сварном шве и неточности стыковки раскройных элементов, что приводит к дефектам оболочки, указанным на рис 4.8. На данном рисунке пунктирной линией выделены области замятия тентового материала в сварном шве, не разгладившиеся в процессе натяжения оболочки. Однако описанные дефекты не оказали значительного влияния на качество и гладкость формы полученного тентового покрытия. а) б) Дефект изготовления сварного соединения в месте стыковки трех раскройных элементов шатровой оболочки

В результате проведенного натурного эксперимента можно сделать следующие выводы: – качество формы оболочки в натурном и лабораторном экспериментах сопоставимы, что наглядно видно из сравнения фотографий, представленных на рис. 4.2 и 4.3. – предлагаемая в работе методика расчета формы и плоского раскроя тентовых круговых шатров может быть рекомендована в практике проектирования мягких оболочек тентовых покрытий строительных сооружений; – незначительные отклонения реальной формы оболочек от проектной формы доказывают приемлемость представления тентовых шатровых покрытий в виде набора седловых элементов для получения гладкой криволинейной поверхности оболочек отрицательной гауссовой кривизны; – необходимо усовершенствование способа сварки раскройных элементов с целью повышения технологичности процесса и обеспечения необходимой точности стыковки раскройных элементов.

В ходе разработки методики формообразования и расчета плоского раскроя круговых тентовых шатровых оболочек, описанной в настоящей главе диссертационной работы, автором были также проведены предварительные экспериментальные исследования, направленные на выявление применимости предлагаемой методики в практике проектирования тентовых строительных конструкций. Для этого был осуществлен натурный эксперимент в виде тентового навеса сложной криволинейной формы.

Описываемое сооружение представляет собой тентовый навес на металлическом каркасе, расположенный на остановке общественного транспорта в г. Нижнекамске (рис. 4.9). После десяти лет эксплуатации конструкции каркаса сохранились в хорошем состоянии, но тент пришел в негодность, потребовалась его реконструкция. В связи с утерей проектных материалов по форме и раскрою тента потребовалось заново произвести расчет раскроя покрытия.