VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Как известно [1], покрытия из висячих стальных мембран-оболочек весьма эффективны как по расходу материалов на здание, так и по скорости возведения. Они нашли значительное применение при возведении олимпийских объектов в Москве к Олимпиаде 1980г.

1. Предполагаемая к обсуждению работа является частью бакалаврской ВКР, выполненной мной в 2014/2015 году под руководством кафедры Металлических Конструкций ННГАСУ. За основу для её выполнения принято конструктивное решение шатрового покрытия с применением мембраны-оболочки для закрытой автостоянки вУсть-Илимске, круглой в плане, диаметром 206м [1, стр. 320…325 ].Толщина мембраны на большей части пролёта покрытия была принята 6мм. Радиальные рёбра с шагом 12 м (по наружнему контуру) выполнены из сварного тавра, к которому снизу прикреплены напрягающие тросы. Кольцевые рёбра с шагом 5 м выполнены из швеллерного профиля. После предварительного напряжения радиальнокольцевой сети по ней раскатывали рулоны мембраны, изготовленные в виде секторов шириной по 12 м(по наружней кромке). Наружное кольцо было принято железобетонное, как сжатое, внутреннеестальное сваренное из двутавра, опирающееся на центральную стойку.

2. В качестве темы моей ВКР разработан вариант выставочного павильона круглого в плане, диаметром 55 м шатрового типа из стальной мембраны, толщиной 6 мм. Общий вид по фасаду и схема планировочной организации местности показан на рис. 1, 2. Конструктивный план на отм. 0.000 показан на рис. 3, разрез на рис. 4, план несущих конструкций покрытия на рис. 5, 6. Разрез на рис. 7. Наружное кольцо на рис. 8, внутреннеена рис. 9. Шаг радиальных рёбер по наружному кольцу (рис. 8)8,6 м, внутреннее кольцо диаметром 1,5 м применено из необходимости конструктивного размещения сходящихся на него радиальных рёбер.

Рис. 1 Общий вид по фасаду (АС)

Рис. 2. Схема планировочной организации участка (АС)

Рис. 3 Конструктивный план на отм 0.000 (АС)

Рис. 4. Конструктивный разрез павильона 1-1 (АС)

Рис.5 План несущих конструкций покрытия (КМ). 1полотно мембраны, 2светопрозрачное покрытие

Рис. 6. Монтажная схема несущих элементов покрытия (КМ). 1полотно мембраны, 2светопрозранчое покрытие, а,брадиальные элементы, вэлементы наружнего опорного кольца, г,д,е,ж,и,ккольцевые элементы шатрового покрытия, мэлементы внутреннего опорного кольца.

Рис. 7. Разрез 11 (КМ)

Рис. 8. Наружное опорное кольцо (2)КМ

Рис. 9. Внутреннее опорное кольцо (3)КМ

Рис. 9. Вид 33 (КМ)

Поперечное сечение радиальных рёбер («постели» под мембрану) принято из тавра на основе анализа вертикальных перемещений КЭ-модели шатрового покрытия сечения: пояс400х10 мм, стенка200х8 мм. Поперечное сечение наружного опорного кольцакоробчатое размерами: 2000х20 мм-горизонтальные пояса, 1000х10 ммвертикальные стенки, внутри кольца размещены вертикальные диафрагмы жёсткости с шагом 3 м. Поперечное сечение внутреннего кольца (рис. 9) принято из горизонтального листа диаметром 1900 мм, толщиной 20 мм, подкрепленного на центральной стойке вертикальными крестовыми рёбрами жёсткости высотой 500 мм (500х10-2шт.) Кольцевые рёбра жёсткости с переменным шагом 3…4 м (шаг уточняем в процессе анализа КЭ-модели) из замкнутого гнутого профиля 180х8 мм. Центральная стойка из трубы сечением 1500х20 мм. Крепление мембраны к радиальным рёбрам, наружному и внутреннему кольцам - на высокопрочных болтах Ø 20 мм в 2 ряда.

3. Компоновка поверхности шатра выполнена по формуле параболоида вращения по формуле Лапласа, с применением расчётных усилий: меридиальных и кольцевых . По полученным усилиям и их распределениям по поверхности шатра принято сечение мембраны и колец в первом приближении. На втором этапе разрабатывалась КЭ-модель по покрытию в форме пространственной шарнирно-стержневой системы (рис. 10,11,12,13) на перемещения и усилия.

Рис. 10. Перемещения по оси Z от симметричное нагрузки

Рис. 11. Перемещения по оси Z от несимметричное нагрузки

Рис. 12. Усилия от симметричной нагрузки

Рис. 13. Усилия от несимметричной нагрузки

На данном этапе в магистратуре анализ КЭ-модели шатра продолжится, и будет найдено рациональное решение по кривой шатра и сечениям элементов, а так же будет найден наименьший расход стали.

Список используемых источников

1. Металлические конструкции. Спецкурс : учеб. пособие для вузов / под ред. Е. И. Беленя. – 3-е изд. – Москва : стройиздат, 1991. – 683 с.

Код для цитирования: Скопировать