Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.
Нижний Новгород: ННГАСУ, 1998. — 462 с.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Малков В.П. Цель работы - разработка и внедрение эффективных решений купольных покрытий, исследование их напряженно-деформированного состояния, а также установление закономерностей массы стальных стержневых куполов основных типов и на этой основе разработка методики рационального проектирования куполов. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить современные тенденции развития куполостроения в отечественной и зарубежной практике строительства, сопоставить применяемые в настоящее время показатели эффективности конструктивных решений;
- рассмотреть возможность использования энергетического подхода к анализу купольных систем и разработать критерий качества проектирования;
- разработать методику и алгоритм определения показателя массы сетчатых куполов, позволяющий анализировать расход материала и себестоимость в большом диапазоне изменения проектировочных параметров и нагрузоки
- разработать экономичные конструктивные решения купольных покрытий на основе применения радиально-балочных куполов, создать необходимую техническую документацию и организовать опытное и серийное изготовление;
- выполнить численные исследования закономерностей массы куполов основных типов;
- подготовить рекомендации по назначению рациональных геометрических параметров стержневых куполов и разработать методику определения массы несущих элементов купольных покрытий без предварительного расчета системы;
- провести комплексное экспериментальное исследование конструкций радиально-балочных куполов, изучить действительный характер их работы под нагрузкой. Научная новизна и значимость состоит в том, что впервые:
- для получения оптимального проекта сетчатого купола при заданной геометрии разработана методика решения задачи об оптимальном распределении материала в сетчатых куполах из условий прочности и устойчивости с использованием итерационного метода;
- предложена оценка качества проектирования на основе энергетического критерия;
- сформулирован подход к проектированию рациональных строительных конструкций с использованием энергетического критерия и эталонометрии;
- на основе проведенных теоретических исследований решена задача по определению влияния основных проектировочных параметров купольных систем на их материалоемкость и себестоимость, даны рекомендации по назначению рациональных геометрических параметров этих систем;
- разработана методика определения расхода материала на несущие элементы стальных куполов без предварительного статического и конструктивного расчетов системы;
- на основе проведенного экспериментального исследования действительной работы радиально-балочных куполов получены данные о характере напряженно-деформированного состояния в сечениях элементов и об особенностях поведения системы под нагрузкой;
- разработаны конструктивные предложения усовершенствованных радиально-балочных куполов, основанные на данных теоретического исследования и натурных испытаний. Практическое значение работы состоит в том, что полученные результаты послужили научной основой для разработки:
- новых конструктивных решений быстровозводимых купольных покрытий и внедрение их в строительную практику;
- рекомендаций по назначению рациональных геометрических параметров купольных покрытий;
- методики определения расхода материала на несущие элементы купольных покрытий без предварительного полного расчета системы. Вклад автора в разработку проблемы. Диссертантом лично получены и выносятся на защиту:
- основы подхода к проектированию рациональных строительных конструкций с использованием энергетического критерия качества проектирования и эталонометрии;
- применение итерационного метода для создания дискретно-равнопрочных стержневых сетчатых куполов;
- результаты численного исследования закономерностей изменения технико-экономических показателей стержневых куполов основных типов;
- разработанная методика определения расхода материала на несущие элементы купольных покрытий всех основных типов в зависимости от основных проектировочных параметров, вида и величины силовых воздействий;
- рациональные параметры купольных покрытий с ребристыми, ребристо-кольцевыми, сетчатыми и радиально-балочными системами, установленные в зависимости от основных Факторов проектирования, и их влияние на экономические показатели конструкций;
- результаты исследования действительной работы ра-диально-балочных куполов, на основе данных испытаний куполов в натуральную величину;
- новые конструктивные решения стальных купольных покрытий;
- основные выводы и рекомендации, сделанные по результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Малков В.П. Цель работы - разработка и внедрение эффективных решений купольных покрытий, исследование их напряженно-деформированного состояния, а также установление закономерностей массы стальных стержневых куполов основных типов и на этой основе разработка методики рационального проектирования куполов. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить современные тенденции развития куполостроения в отечественной и зарубежной практике строительства, сопоставить применяемые в настоящее время показатели эффективности конструктивных решений;
- рассмотреть возможность использования энергетического подхода к анализу купольных систем и разработать критерий качества проектирования;
- разработать методику и алгоритм определения показателя массы сетчатых куполов, позволяющий анализировать расход материала и себестоимость в большом диапазоне изменения проектировочных параметров и нагрузоки
- разработать экономичные конструктивные решения купольных покрытий на основе применения радиально-балочных куполов, создать необходимую техническую документацию и организовать опытное и серийное изготовление;
- выполнить численные исследования закономерностей массы куполов основных типов;
- подготовить рекомендации по назначению рациональных геометрических параметров стержневых куполов и разработать методику определения массы несущих элементов купольных покрытий без предварительного расчета системы;
- провести комплексное экспериментальное исследование конструкций радиально-балочных куполов, изучить действительный характер их работы под нагрузкой. Научная новизна и значимость состоит в том, что впервые:
- для получения оптимального проекта сетчатого купола при заданной геометрии разработана методика решения задачи об оптимальном распределении материала в сетчатых куполах из условий прочности и устойчивости с использованием итерационного метода;
- предложена оценка качества проектирования на основе энергетического критерия;
- сформулирован подход к проектированию рациональных строительных конструкций с использованием энергетического критерия и эталонометрии;
- на основе проведенных теоретических исследований решена задача по определению влияния основных проектировочных параметров купольных систем на их материалоемкость и себестоимость, даны рекомендации по назначению рациональных геометрических параметров этих систем;
- разработана методика определения расхода материала на несущие элементы стальных куполов без предварительного статического и конструктивного расчетов системы;
- на основе проведенного экспериментального исследования действительной работы радиально-балочных куполов получены данные о характере напряженно-деформированного состояния в сечениях элементов и об особенностях поведения системы под нагрузкой;
- разработаны конструктивные предложения усовершенствованных радиально-балочных куполов, основанные на данных теоретического исследования и натурных испытаний. Практическое значение работы состоит в том, что полученные результаты послужили научной основой для разработки:
- новых конструктивных решений быстровозводимых купольных покрытий и внедрение их в строительную практику;
- рекомендаций по назначению рациональных геометрических параметров купольных покрытий;
- методики определения расхода материала на несущие элементы купольных покрытий без предварительного полного расчета системы. Вклад автора в разработку проблемы. Диссертантом лично получены и выносятся на защиту:
- основы подхода к проектированию рациональных строительных конструкций с использованием энергетического критерия качества проектирования и эталонометрии;
- применение итерационного метода для создания дискретно-равнопрочных стержневых сетчатых куполов;
- результаты численного исследования закономерностей изменения технико-экономических показателей стержневых куполов основных типов;
- разработанная методика определения расхода материала на несущие элементы купольных покрытий всех основных типов в зависимости от основных проектировочных параметров, вида и величины силовых воздействий;
- рациональные параметры купольных покрытий с ребристыми, ребристо-кольцевыми, сетчатыми и радиально-балочными системами, установленные в зависимости от основных Факторов проектирования, и их влияние на экономические показатели конструкций;
- результаты исследования действительной работы ра-диально-балочных куполов, на основе данных испытаний куполов в натуральную величину;
- новые конструктивные решения стальных купольных покрытий;
- основные выводы и рекомендации, сделанные по результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований.