Введение к работе
- З - Актуальность. Пространственные тонкостенные покрытия являются одними из наиболее экономичных типов конструкций по расходу материалов в сравнении с плоскостными.
Основной причиной, сдерживающей широкое применение пространственных конструкций в практике строительства, является сложность их изготовления и монтажа. В связи с этим представляет большой научный и практический интерес разработка и внедрение новых видов сборных оболочек с минимальными числом типоразмеров, форма которых при соблюдении требований к их несущей способности тесно увязывается с возможностью упрощения технологии производства, снижения трудоемкости изготовления и монтажа оболочек.
К числу новых конструктивных решений относятся железобетонные составные оболочки, собираемые из тонкостенных криволинейных ромбических и складчатых элементов. Наряду со значительной экономией материалов применение указанных конструкций решает задачу существенного упрощения и снижения трудоемкости изготовления сборных элементов, поскольку сложные по форме криволинейные элементы первоначально изготовляются в виде плоских плит на гибкой опалубке.
Таким образом, экспериментально-теоретическое исследование железобетонных составных оболочек из гнутоформованных и складчатых элементов является актуальным.
Целью диссертационной работы является разработка конструкции купольно-складчатых оболочек из гнутоформованных и складчатых элементов; экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) указанных конструкций под нагрузкой; исследование влияния контурных складок на работу оболочки; разработка обоснованных рекомендаций по расчету и проектированию конструкции данного типа.
- 4 -При этом рассмотрены и решены следующие задачи:
разработка конструктивных решений составной оболочки, крк волинейные и складчатые элементы которых изготовлены методом пс гиба;
экспериментальное исследование на модели напряженно-дефор шрованного состояния составной оболочки из восьми гнутоформова* ных элементов в упругой стадии работы.
изучение влияния складок-козырьков на напряженно-деформирс ванное состояние оболочки.
экспериментальное исследование на модели напряженно-дефор мированного состояния составной оболочки из криволинейных ромби ческих и складчатых элементов на всех стадиях ее работы вплоть л разрушения.
расчет составных оболочек методом конечных элементов (МКЭ с использованием программного комплекса SAP-80; сравнение опытны и расчетных данных для оболочек в упругой стадии и значений раз рушающих нагрузок для испытанной модели.
разработка методики расчета несущей способности составно оболочки на основе метода предельного равновесия.
разработка рекомендаций по.расчету и проектированию состав ных оболочек из гнутоформованных и складчатых элементов.
разработка предложений по использованию комбинаций оболоче при различных архитектурно-планировочных решениях.
Научную новизну работы составляют:
экспериментальные данные об особенностях напряженно-дефор мированного состояния составных оболочек из гнутоформованных складчатых элементов.
данные о влиянии складок-козырьков на напряженно-деформиро ванное состояние составной оболочки в эксплуатационной стадии;
выявлена схема излома покрытия и соответствующая расчетная схема для определения несущей способности оболочки;
предложена методика расчета несущей способности указанных оболочек на основе кинематического метода предельного равновесия.
На зашиту выносятся:
результаты экспериментальных исследований модели оболочки из криволинейных ромбических элементов в упругой стадии;
результаты экспериментальных исследований модели оболочки из гнутоформованных и складчатых элементов под нагрузкой на всех стадиях работы вплоть до разрушения;
результаты экспериментальных исследований влияния складок-козырьков на напряженно-деформироЕанное состояние оболочки в упругой стадии;
расчетные модели составных оболочек, позволяющие расчетом МКЭ достоверно оценивать напряженно-деформированное состояние оболочек в эксплуатационной стадии работы;
результаты расчета составных оболочек в упругой стадии методом конечных элементов с использованием программного комплекса SAP-80:
методика расчета несущей способности указанных оболочек на основе метода предельного равновесия.
рекомендации по конструированию железобетонных составных оболочек из гнутоформованных и складчатых элементов.
Практическое значение работы состоит в том, что в результате проведенных исследований даны экспериментально обоснованные предложения по изготовлению, конструированию и расчету сборных оболочек из гнутоформованных криволинейных и складчатых элементов, в том числе методом предельного равновесия и методом конечных элементов.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практической конференции / Перспективы развития строительной науки / КазГАСА-1994 г., на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава КазГАСА, на заседаниях кафедры железобетонных конструкций КазГАСА(1993-1995 гг.) а также включены в материалы международной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций".- Белгород /БелГТАСМ,1995.
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в шести печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы из 118 наименований. Работа изложена на 161 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков.
Работа выполнена на кафедре " Железобетонные конструкции " Казахской Государственной архитектурно-строительной академии (КазГАСА) под руководством кандидата технических наук, профессора Т.Ж. Акбердина. Экспериментальная часть работы выполнена в лаборатории пространственных конструкций НИИЖБ РФ под руководством Лауреата Государственной премии СССР, доктора технических наук, профессора В.В.Шугаева.