Реферат: Разработка, конструирование и исследование деревянного ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости и сборно-разборными узлами
Реферат: Разработка, конструирование и исследование деревянного ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости и сборно-разборными узлами
Дериглазов Олег Юрьевич
Разработка,
конструирование и исследование деревянного ребристо-кольцевого купола с блоками
жесткости и сборно-разборными узлами
05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание
ученой степени
кандидата технических
наук
Томск-2007
Научный
руководитель доктор технических наук, профессор,
Инжутов Иван
Семенович
Официальные
оппоненты: доктор технических наук, профессор,
Картопольцев
Владимир Михайлович
кандидат
технических наук, доцент,
Пуртов Вячеслав
Васильевич.
Ведущая
организация ОАО «ЦНИИПромзданий»
Защита
состоится «02» ноября 2007 г. в 1400 часов на заседании диссертационного
совета Д 212.265.01 при ГОУ ВПО Томском государственном архитектурно-строительном
университете по адресу: 634003 г. Томск, пл. Соляная, 2, 307/5.
Факс: (3822)
65-03-17, e-mail: tsuab@sibmail.com
С
диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО Томского
государственного архитектурно-строительного университета.
Автореферат
разослан «28» сентября 2007 г.
Ученый
секретарь
диссертационного
совета Скрипникова Н.К.
Общая характеристика
работы
Актуальность работы. Общеизвестно, что
пространственные конструкции на основе древесины более эффективны по сравнению
с плоскостными. Они конкурентоспособны и по сравнению с аналогичными конструкциями
одного класса из других традиционных материалов. Легкость конструкций из дерева
дает возможность (при равенстве суммарного веса) перевезти их в пятнадцать раз
больше по сравнению с металлическими, а, следовательно, в пятнадцать раз
сократить расходы на эти цели.
Одними из наиболее распространенных
пространственных конструкций с применением древесины являются ребристо-кольцевые
купола. Купольные покрытия из сборных деревянных элементов удачно сочетают в
себе архитектурную выразительность и эффективность пространственных конструкций
с технологичностью арочных. Между тем, широкое внедрение куполов сдерживается
отсутствием или недостаточной проработкой в нормативной, научно-технической и
справочной литературе указаний и рекомендаций по конструированию и расчету
таких конструкций. Также не имеется обстоятельных исследований куполов с учетом
изменения физико-механических свойств древесины в процессе эксплуатации,
обусловленных существенной податливостью в узловых соединениях конструкций,
изменчивостью прочности и деформативности древесины в зависимости от
длительности действия нагрузки, физической нелинейностью древесины.
Задачи повышения надежности, прочности и
долговечности конструкций и сооружений, эффективного их использования, снижения
материалоемкости и стоимости во все времена остаются важнейшей целью
строительной отрасли.
Поэтому разработка, исследование и
совершенствование купольных конструкций на основе древесины не только актуальны,
но и определяют новизну.
Объект исследования: деревянный
ребристо-кольцевой купол с блоками жесткости.
Предмет исследования: конструкторские
особенности и напряженно-деформированное состояние деревянного
ребристо-кольцевого купола.
Цель работы: разработка,
конструирование и исследование деревянного ребристо-кольцевого купола с блоками
жесткости и сборно-разборными узлами, отвечающими требованиям быстрого монтажа
и демонтажа, оценка влияния податливости узлового соединения, длительности
действия нагрузки и физической нелинейности древесины.
Задачи исследования:
-
обобщить
и проанализировать опыт конструкторских разработок в направлении предпринятых
автором исследований;
-
разработать
новую конструктивную форму ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости;
-
разработать
новые технические решения узлов для полученной конструктивной формы купола,
обладающие надежностью, экономичностью, отвечающие требованиям быстрого монтажа
и демонтажа;
-
провести
численный эксперимент для исследования напряженно-деформируемого состояния
ребристо-кольцевого купола с использованием программных комплексов «SCAD» и
«ЛИРА»;
-
провести
физический эксперимент по исследованию пролетного узла ребристо-кольцевого купола,
выполненного в натуральную величину, с целью изучения характера его работы и
проверки достоверности численного эксперимента;
-
разработать
рекомендации по расчету, конструированию и изготовлению деревянных
ребристо-кольцевых куполов с блоками жесткости и сборно-разборными узлами;
-
осуществить
внедрение результатов исследований в практику проектирования и строительства.
Методология работы.
Физический эксперимент выполнялся с
использованием современного аттестованного измерительно-вычислительного оборудования
в лаборатории деревянных конструкций при Томском государственном
архитектурно-строительном университете и в лаборатории испытания строительных
конструкций Института архитектуры и строительства Сибирского федерального
университета, что обеспечило необходимую достоверность полученных результатов.
Научная новизна работы:
-
обоснована
и исследована новая конструктивная форма ребристо-кольцевого купола с блоками
жесткости (новизна подтверждена патентом РФ на изобретение №2298618);
-
предложены
и исследованы новые варианты узловых соединений купола;
-
разработана
расчетная модель конструкции ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости;
-
оценены
влияния податливости узлового соединения, длительности действия нагрузки и
физической нелинейности древесины на напряженно-деформированное состояние
ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости.
Практическая значимость работы: разработаны до стадии альбомов рабочих чертежей конструкции ребристо-кольцевых
куполов с блоками жесткости, выполненных из цельной древесины для пролетов от 9
до 36 м, обладающие прочностью, надежностью и долговечностью, а также мобильностью
и малой массой, применяемые для быстровозводимых зданий. Предложены
рекомендации по формообразованию, конструированию, расчету, изготовлению,
сборке и монтажу ребристо-кольцевых куполов, позволяющие снизить
материалоёмкость, трудоёмкость изготовления и стоимость «в деле» по сравнению с
известными типовыми решениями.
Достоверность теоретических положений,
расчетных и физических моделей, обоснованность выводов обеспечивается
корректностью поставленных задач и использованием общепринятых в механике
твердого деформированного тела и строительной механике гипотез и допущений.
Сравнение результатов численного эксперимента, выполненного посредством ВК «ЛИРА,
лицензия №521821425» и «SCAD, лицензия №2E2DDBFB», подтверждаются хорошим
согласованием с данными, полученными в ходе физического эксперимента.
Реализация результатов диссертационной
работы:
Результаты исследований использованы при
проектировании реальных конструкций разработанного ребристо-кольцевого купола в
Красноярском «Гражданпроекте», ОАО «Томскводпроекте», ООО СП «Рекон» (г. Томск),
ООО «Сибирской строительной компании – ТМ» (г. Томск).
Личный вклад диссертанта состоит:
-
в
разработке конструктивной формы ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости;
-
в
разработке технических решений сборно-разборных узлов купола;
-
в
разработке методики и проведении численного эксперимента ребристо-кольцевого
купола с блоками жесткости;
-
в
разработке методики и проведении численного и физического экспериментов
пролетного узла ребристо-кольцевого купола.
На защиту выносятся:
-
Разработанное
автором конструктивное решение ребристо-кольце-вого купола с блоками жесткости
и сборно-разборными узлами;
-
методика
и результаты численных экспериментов по исследованию НДС разработанного купола
с учетом влияния податливости узлового соединения, длительности действия
нагрузки и физической нелинейности древесины;
-
результаты
натурного испытания пролетного узла ребристо-кольце-вого купола пролетом 12 м;
-
рекомендации
по проектированию, изготовлению, сборке и монтажу деревянных ребристо-кольцевых
куполов с блоками жесткости.
Апробация работы.
Материалы диссертации были доложены,
обсуждены и получили положительную оценку: на научно-технических конференциях
НГАСУ (Новосибирск, 2005-2006 гг.), на региональных научно-технических
конференциях «Проблемы строительства и архитектуры» (Красноярск, 2005-2007
гг.), на Международном симпозиуме «Современные строительные конструкции из
металла, дерева и пластмасс» (Одесса, 2006 г.), на Международной
научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) «Актуальные
проблемы современного строительства» (Санкт-Петербург, 2007 г.).
Публикации.
По материалам диссертационных исследований
получен 1 патент РФ на изобретение, опубликованы 1 авторская (3 стр.) и 1
соавторская (8 стр.) статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ. Всего по
теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура диссертации.
Диссертационная работа состоит из
введения, пяти глав, рекомендаций, общих выводов, списка литературы из 171
наименования, в том числе 25 наименований на иностранных языках. Общий объем
работы 183 страницы, 84 рисунка, 9 таблиц.
Содержание работы
Во введении обосновывается
актуальность проводимых исследований, дана краткая характеристика состояния
вопроса, сформулирована цель работы, раскрыта её научная новизна и практическая
ценность полученных результатов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6 |