Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время проблема повышения эффективности капитального строительства в связи с направлением на его нужды больших материальных ресурсов, становится первоочередной. В свою очередь эффективность капитальных вложений, которые выделяются на реализацию проектов новых зданий и сооружений, в значительной мере зависит от обоснованного применения в них современных прогрессивных конструктивных решений.
С каждым годом в строительстве все большее применение получают пространственные конструкции покрытия типа куполов, сводов, структурных плит, вантово-стержневых и мембранных конструкций и так далее. Однако, новые конструктивные решения, использование новых материалов, углубление знаний о работе конструкции требуют непрерывного совершенствования методов расчета строительных конструкций. С возникновением и развитием такой области прикладной математики как математическое программирование, появилась возможность осуществлять на ЭВМ поиск оптимальной конструкции, т. е. решать задачи оптимизации, которые не всегда поддаются решению классическими методами дифференциального и вариационного исчисления. В последние годы резко увеличился интерес к более рациональным методам оптимального проектирования.
Проблему выбора параметров (геометрических размеров) оболочки отрицательной гауссовой кривизны, другими словами сооружение конструкции, которая бы соединяла в себе все конструктивные требования и была наименее матерналоемкой и дешевой, можно решить математическими методами, которые ранее не применялись для оболочек отрицательной гауссовой кривизны.
Цель работы: Разработка метода отыскания оптимального соотношения геометрических параметров оболочки типа "гипар".
Задачи исследований:
-
Разработать методику подбора параметров оболочки отрицательной гауссовой кривизны;
-
Выбрать критерий оптимизации;
-
Составить оптимизационное уравнение и разработать методику его решения;
-
Разработать практические рекомендации для оптимального проектирования.
Научная новизна
-
Предложен новый метод оптимизации соотношения геометрических размеров оболочки типа "гипар", удовлетворяющий критерию минимума собственного веса.
-
Построено оптимизационное уравнение и отработана методика его решения с учетом нелинейности деформирования оболочки.
-
Получено значение оптимального соотношения стрелки подъема покрытия к площади его плана для оболочки "гипар" без опорного контура с учетом изменения ее толщины в целях обеспечения равнопрочности.
-
Предложена новая конструкция оболочек типа "гипар" из линейчатых элементов малой жесткости, соединенных клеящим составом с повышенной жесткостью на сдвиг, обеспечивающим достаточную жесткость конструкции в целом, разработаны предложения для проектирования таких оболочек.
Практическое значение полученных результатов
-
Полученные автором рекомендации оптимизации покрытий использованы при проектировании пространственного покрытия спортивного зала в г. Витебске.
-
Подтверждена возможность конструирования оболочек из прямолинейных элементов, которые имеют повышенную деформативность, склеенных составом с повышенной жесткостью.
-
Разработаны практические рекомендации для оптимального проектирования оболочек типа "гипар" из разных материалов, что обеспечивают минимальную материалоемкость.
Личный вклад соискателя: Все идеи и разработки, изложенные в диссертации, принадлежат соискателю.
Апробация результатов диссертации: Основные положения диссертации обсуждались на международных конференциях: "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов" в г. Белгороде (1996г.), "Проблемы теории и практики строительства" в г. Львове (1997г.), "Инженерные проблемы современного бетона и железобетона" в г. Минск (1997г.) и на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов, студентов СГАУ (1996-1998г).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 6 статьях в сборниках научных трудов и 1 тезисе докладов.
Структура диссертации: Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка использованных источников, состоящего из 123 наименований и дополнений. Работа изложена на 166 страницах, из них 136 страниц основного текста, 5 таблиц, 25 рисунков.