Реферат: Разработка, конструирование и исследование деревянного ребристо-кольцевого купола с блоками жесткости и сборно-разборными узлами

-  горизонтальные перемещения узла при помощи отвеса и жестко закрепленных на основании стенда миллиметровых линеек по направлению Х и Y;

-  напряжения в элементах с помощью проволочных тензорезисторов типа КФ с базой 20 мм и 10 мм (для деревянных и стальных элементов соответственно). В качестве регистрирующего устройства использовали измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) MIC-400, заводской № 40104, который имеет сертификат об утверждении типа средств измерений RU.С.34.010.А № 9569 ГОССТАНДАРТа России.

Рис. 9. Измерительные датчики: а) силоизмерительный; б) перемещений

Силоизмерительные датчики и датчики перемещений разработаны в лаборатории автоматизации эксперимента при кафедре ЖБиКК ТГАСУ.

Всего в испытании узла было использовано: тензорезисторов – 20, датчиков вертикальных перемещений – 1, отвесов – 5, силоизмерительных датчиков – 2.

Для построения расчетной модели с действительными упругими механическими характеристиками цельной древесины были произведены испытания стандартных образцов. В результате эксперимента были определены значения модулей упругости, которые составили: вдоль волокон – 9820 МПа; поперек волокон – 385 МПа.

Численный эксперимент по определению НДС пролетного узла ребристо-кольцевого купола выполнялся с учетом полученных действительных механических характеристик древесины и податливости соединений посредством вычислительных комплексов «SCAD» и «Лира».

В численном эксперименте автор счел необходимым учесть возможные неблагоприятные факторы, которые могут возникать вследствие технологических допусков. Неблагоприятные факторы (эксцентриситеты, возникающие в результате расцентровки осей стержней в узле) моделировались в расчетной схеме жесткими вставками. Величина жесткой вставки принималась равной 4 мм по ГОСТ 21779-82 для 6 класса точности.

Жесткостные характеристики для древесины в расчетной схеме были приняты следующие: условный модуль деформативности, полученный по формуле (1), значение которого составило Еy = 5557 МПа, коэффициент Пуассона принимался μ = 0,5, плотность древесины ρ = 5,5 кН/м3.

В пятой главе изложен анализ результатов численного и физического экспериментов. Дана оценка технологичности изготовления натурной конструкции. Выполнена оценка несущей способности и деформативности разработанного пролетного узла ребристо-кольцевого для купола пролетом 12 м с учетом неблагоприятных факторов.

Изготовление, сборка и монтаж пролетного узла купола выполненного в натуральную величину подтвердили технологичность принятого конструктивного решения и соответствие конструкции скоростному монтажу и демонтажу.

Выполненный численный эксперимент пролетного узла ребристо-кольцевого купола позволил выявить, что начальные эксцентриситеты влияют на значения расчетных перемещений не более 1-2%. Наибольший выгиб узла составил 1/478 диаметра купола, наибольшее усилие в стержнях – 20 кН.

Физический эксперимент показал, что опытная конструкция характеризуется малой деформативностью: при нормативной нагрузке наибольший выгиб узла составил 1/438 диметра купола.

Разработанная конструкция пролетного узла купола обладает достаточной прочностью, жесткостью и надежностью с коэффициентом безопасности 1,2, и может быть рекомендована для использования ее в составе купольного покрытия, а разработанная конструктивная форма ребристо-кольцевого купола - к применению в строительстве.

В конце диссертации приводятся рекомендации по конструированию, расчету и изготовлению деревянных ребристо-кольцевых куполов с блоками жесткости. Указана технология изготовления, сборка и монтаж разработанной конструкции, а также представлена огне-биозащита древесины и металла.

Произведена сравнительная оценка экономической эффективности ребристо-кольцевых куполов с контрастными конструктивными схемами (рис. 10).

Рис. 10. Изменение приведенных затрат

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю – доктору технических наук, профессору Ивану Семеновичу Инжутову; доктору технических наук, профессору Петру Андреевичу Дмитриеву за ценные консультации во время работы над диссертацией, а также коллективам кафедр «МиДК» ТГАСУ и «СК» ИАС СФУ за внимание, помощь и критические замечания, сделанные в процессе подготовки диссертационной работы.

Основные результаты и выводы

1.  Сформулированы принципы формообразования и конструирования ребристо-кольцевого купола со связями с применением калиброванного, в том числе тонкомерного бревна, для зданий различного функционального назначения. Предложена новая конструктивная форма ребристо-кольцевого купола, техническая новизна которой подтверждена патентом РФ на изобретение.

2.  Проведен конструкторский поиск рациональных узловых сопряжений деревянного ребристо-кольцевого купола. Разработано три варианта технических решений узлов сопряжения элементов купола. Установлено, что наименее металлоемким является узел, основанный на наконечнике РКК-12-CРД3.

3.  В результате численного эксперимента установлено, что: учет податливости узловых соединений приводит к увеличению расчетных значений перемещений узлов до 1/760 диаметра купола; учет длительности действия нагрузки приводит к дальнейшему увеличению расчетных значений перемещений узлов до 1/580 диаметра купола; учет коэффициента относительных напряжений k = 2,15 и физически нелинейного модуля упругости увеличивает расчетные значения перемещения узлов до 1/330 диаметра купола.

4.  Анализ результатов численного и физического экспериментов пролетного узла ребристо-кольцевого купола позволил установить, что: опытная конструкция характеризуется малой деформативностью, технологичностью принятого конструктивного решения и высокой скоростью монтажу и демонтажу. Показано, что начальные эксцентриситеты узловых сопряжений стержней влияют на значения перемещений узла не более чем на 2%.

5.  Значения перемещения пролетного узла купола составили 1/478 диаметра купола при численном эксперименте и 1/438 диаметра купола при физическом эксперименте.

6.  Разработанная конструкция пролетного узла купола обладает достаточной прочностью, жесткостью и надежностью с коэффициентом безопасности по нагрузке 1,2.

7.  Сравнительная оценка экономической эффективности ребристо-кольце-вых куполов с различными конструктивными схемами показывает, что предлагаемая конструкция является конкурентоспособной.

Публикации по теме диссертации

Статьи в журналах, включенных в перечень ВАК

1.  Инжутов, И.С. Ребристо-кольцевой купол со сборно-разборными узлами / И.С. Инжутов, П.А. Дмитриев, О.Ю. Дериглазов // Изв. вузов. Строительство. 2007. – № 4. (доля автора 50%).

2.  Дериглазов, О.Ю. Экспериментальное обоснование модуля упругости в численных расчетах конструкций из древесины сосны / О.Ю. Дериглазов // Вестник ТГАСУ. 2007. – № 3 (доля автора 80%).

Статьи в других печатных изданиях

3.  Дериглазов, О.Ю. Ребристо-кольцевой купол с расставленными в шахматном порядке раскосами / О.Ю. Дериглазов, Д.Г. Копаница, И.С. Инжутов, П.А. Дмитриев // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сб. науч. тр. – Одесса: ОГАСА, ВАК Украины. 2006. – С. 58-62. (доля автора 50%).

4.  Дериглазов, О.Ю. Информационный листок «Пространственно-стерж-невой купол диаметром 12 м» опубликован в БД «Промышленные инновации» Томского ЦНТИ под № 72-060-05, 2005. – 2 с. (доля автора 80%).

5.  Дериглазов, О.Ю. Деревянные купольные здания базы отдыха «Даурское» КрасГАСА / О.Ю. Дериглазов, Д.А. Куклина, В.А. Колесников // Проблемы строительства и архитектуры: сб. материалов XXIV регион. научно-технич. конф. – Красноярск: КрасГАСА. 2006. – С. 56-58. (доля автора 50%).

6.  Дериглазов, О.Ю. Опыт изготовления деревянного геодезического купола диаметром 9 м / О.Ю. Дериглазов, А.В. Баранов, С.А. Чибирьков, М.И. Хасанов // Проблемы строительства и архитектуры: сб. материалов XXV регион. научно – технич. конф. – Красноярск: ИАС СФУ, 2007. – С. 34-36. (доля автора 50%).

7.  Дериглазов, О.Ю. Опытно-конструкторская разработка ребристо-кольцевого купола / О.Ю. Дериглазов // Актуальные проблемы современного строительства: сб. материалов 60-й междунар. научно – технич. конф. – СПб: СПбГАСУ, 2007. (доля автора 80%).

Патент

8.  Пат. 2298618 Российская Федерация, МПК7 Е 04 В 7/08, E 04 В 1/32. Ребристый купол / И.С. Инжутов, П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, О.Ю. Дериглазов; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ТГАСУ» – № 2005132118 заявл. 17.10.2005; опубл. 10.05.2007. – 7 с. (доля автора 25%).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6