УДК 624

ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЕТЧАТЫХ ОБОЛОЧЕК

Александров Сергей Евгеньевич
Поволжский государственный технологический университет
магистрант 2 курса направления Строительство, группа СТРм-21

Аннотация
Данная статья — об анализе непопулярности проектирования сетчатых оболочек в России и исследовании способов моделирования данных конструкций. Статья обращает внимание на необходимость углубления учебного процесса в отечественных строительных вузах в сторону новых расчётно-программных комплексов и смежных дисциплин.

Ключевые слова: , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Александров С.Е. Проблемы проектирования зданий и сооружений с применением сетчатых оболочек // Современные научные исследования и инновации. 2018. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2018/12/88229 (дата обращения: 26.03.2019).

Сетчатые оболочки – несущие строительные конструкции, которые выполняются из металлов, композиционных материалов или древесины. Сегодня оболочки актуальны для мировой прогрессивной архитектуры в стиле деконструктивизма и «хай-тек». Преимущество сетчатых оболочек – возможность перекрыть большие пролёты или достичь уникальной формы и архитектурной выразительности элементов здания – фасадов и кровель.

Первые в мире сетчатые оболочки применил российский инженер и изобретатель Владимир Шухов. Именно он в 1922 году запроектировал и построил 150-метровую гиперболоидную башню на Шаболовке в Москве. У изобретателя был ориентир – Эйфелева башня высотой 325 м и массой 7300 тонн. Шухову удалось в 14 раз снизить расход металла на единицу высоты конструкции относительно башни в Париже.

Однако несмотря на российское происхождение сетчатых оболочек, сегодня на территории нашей страны они используются редко. Одним из последних построенных объектов была радиотелевизионная башня в Москве на территории Октябрьского радиоцентра, в то время как в Европе, Америке и Азии активно возводятся здания и сооружения самого различного назначения с применением сетчатых оболочек – Британский музей и небоскрёб «The Gerkin» в Лондоне, сетчатые купола научных центров в Канаде, оперный театр в Пекине и др.

Одна из причин, по которой сетчатые оболочки не так часто проектируются российскими специалистами, это сложное моделирование конструкций в расчётных комплексах. Важно учитывать геометрическую и физическую нелинейность в работе оболочек под действием нагрузок, чтобы получить наиболее достоверную картину НДС и устойчивости пространственных конструкций [1]. На сегодняшний день актуальным является вопрос изучения методик моделирования сетчатых оболочек с помощью программно-вычислительных комплексов. Для этого необходимо рассмотреть основные современные способы моделирования оболочек – дискретный и континуальный.

В дискретной модели ребра представлены в виде оболочечных, балочных или трёхмерных конечных элементов. С помощью модели сегодня могут быть с успехом решены те задачи, в которых ограничения накладываются на критические силы или моменты. Причина – в вычислительных возможностях современных ЭВМ. Пакеты программ конечно-элементного моделирования – ANSYS, NASTRAN, ABAQUS и др. – позволяют использовать программирование для генерации моделей сетчатых оболочек. Другой путь – разработка модели в визуальных программируемых редакторах, например, в Rhinoceros 3D, который также с помощью программирования позволяет создавать модели любой формы и впоследствии экспортировать их в расчётные комплексы. Эти программы в короткие сроки помогают определить степень влияния параметров сетчатой структуры на критическую силу или момент.

Континуальная модель сетчатой оболочки характеризуется часто расположенными рёбрами. Эта система условно заменяется сплошной оболочкой, жёсткость которой принимает осреднённое значение. Оно зависит от схемы расположения и жёсткостей образующих рёбер. При использовании континуальной модели сетчатая оболочка описывается традиционными уравнениями ортотропных оболочек. В этом случае актуальным является вопрос построения корректной математической модели континуальной оболочки с как можно более точными геометрическими и физическими свойствами реальной оболочки [2].

Выводы

Широкое применение сетчатых оболочек в России сдерживается трудностями проектирования, моделирования и расчёта подобных конструкций. Необходимо внедрение в учебный процесс новых и нетипичных для отечественной инженерной школы программных комплексов и смежных дисциплин для получения углублённых знаний в области программирования и математического анализа. Подготовка новых узкоспециализированных инженерных кадров позволит реализовать на практике задумки отечественных архитекторов, работы которых уже сейчас получают высокие оценки на международных конкурсах и форумах.

Дискретная и континуальная модели выступают в качестве взаимодополняющих методов моделирования сетчатых оболочек. Дискретная модель показывает достоверные результаты при разреженном шаге сетки, или небольшом количестве конечных элементов. Континуальная модель больше подходит для уплотнённой сетки и позволяет использовать теории дифференциальных уравнений для упрощения решения задачи.

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Петренко, Ф.И. Расчёт сетчатых оболочек отрицательной гауссовой кривизны с учётом геометрической и физической нелинейности. Автореферат диссертации [Электронный ресурс]. URL:  https://dlib.rsl.ru/01006657918 (дата обращения: 04.11.2018).
  2. А. В. Лопатин, Е. А. Барыльникова. Конечно-элементное моделирование сетчатых цилиндрических оболочек. [Электронный ресурс] // Решетневские чтения. —2010. —Т.1. — № 14. — С. 22-23.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Александров Сергей Евгеньевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация