Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие строительства с учетом
современных достижений требует повышения эффективности сооружений при экономии затрат за счет внедрения прогрессивных конструкций и улучшения эксплуатационных качеств
Мембранно-пневматические системы, как показал международный опыт строительства сооружений в течение последних десятилетий, относятся к прогрессивным конструкциям Это облегченные большепролетные системы сооружений, которые все больше входят в жизнь Теория расчета таких сооружений находится еще в стадии разработки Сложилась ситуация, в которой, есть необходимость создания облегченных и экономичных большепролетных сооружений для промышленности, сельского хозяйства, министерства обороны, МЧС и так далее Несмотря на успехи и значительную работу, проделанную учеными в области проектирования таких сооружений, наблюдается несовершенство теории расчета, а именно недостаточная разработка способов расчета пространственных мембранно-пневматических систем, необходимость учета упругих свойств воздуха в пневматических полостях сооружений, потребность в учете геометрической, физической и конструктивной нелинейности систем В разработанных учеными развитых стран программных комплексах, предназначенных для расчета пространственных сооружений, отсутствует специальный блок, благодаря которому можно рассчитать новый класс мембранно-пневматических сооружений с учетом упругой работы воздуха
Мембранно-пневматические системы сооружений это сугубо нелинейные системы В некоторых случаях влияние нелинейности превышает сто и более процентов, иногда доходит до двухсот, в отличие, например, от мембранно-стержневых сооружений, где нелинейность не превышает двадцати процентов Поэтому потребовалось создание на основе существующих шаговых методов расчета более совершенного метода для расчета данного класса сооружений с учетом последних дос-
тижений в области строительной механики, численных методов и возможностей персональных ЭВМ
Работа выполнена в рамках комплексной темы № 4 НИР Саратовского государственного аграрного университета им Н И Вавилова "Разработка технического обеспечения аграрных технологий" по разделу 4 4 "Разработка и совершенствование аграрных технологий, технических средств и сооружений сельскохозяйственного назначения"
Цель работы - повышение точности расчетов мембранно-пневматических сооружений путем создания нового метода строительной механики и основанных на нем алгоритмов статического и динамического расчета линзообразных, воздухо-опорных и комбинированных мембранно-пневматических систем сооружений по континуальным и дискретным расчетным схемам с учетом нелинейных факторов и упругих свойств воздуха пневматических полостей
Научную новизну работы составляют
-
итерационный метод приращений параметров с поэтапным применением численной процедуры Эйлера-Коши и универсального уравнения состояния газа, предназначенный для статического расчета мембранно-пневматических систем при последовательных нагружениях, для исследования и подбора параметров систем при целенаправленном варьировании параметров жесткости и для динамического расчета систем в форме итерационного метода приращений времени,
-
новые методики
статического расчета воздухоопорных, линзообразных и комбинированных мембранно-пневматических систем сооружений по континуальным и дискретным расчетным схемам на действие силовых, температурных и кинематических нагрузок,
статического расчета воздухоопорных, линзообразных и комбинированных мембранно-пневматических систем сооружений по континуальным и дискретным расчетным схемам при подкачке или утечке воздуха,
- динамического расчета собственных и нестационарных колебаний воздухоопорных, линзообразных и комбинированных мембранно-пневматических систем сооружений по континуальным и дискретным расчетным схемам,
3) новые системы мембранно-пневматических сооружений (получен патент РФ)
Достоверность результатов работы подтверждается сравнением результатов счета по различным расчетным схемам, с данными проведенного эксперимента и с результатами других ученых, работающих в данной области
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что на основе разработанного метода и основанных на нем алгоритмов статического и динамического расчета, создан пакет прикладных программ "Пневматика", который позволяет рассчитать воздухоопорные, линзообразные и комбинированные мембранно-пневматические системы сооружений на прочность, жесткость и устойчивость с учетом нелинейных факторов
Произведено численное и экспериментальное исследование плоскостных и пространственных систем мембранно-пневматических сооружений
Разработаны новые более экономичные конструктивные схемы мембранно-пневматических сооружений
Даны практические рекомендации специалистам по расчету мембранно-пневматических сооружений с применением пакета прикладных программ "Пневматика"
Внедрение результатов. Материалы диссертационной работы, переданные в проектный институт СГПИ, получили внедрение на практике при проектировании и строительстве в г Тольятти мембранно-пневматического покрытия склада готовой продукции АОЗТ "Волгопромвентиляция" При проектировании в п Озинки Саратовской области мембранно-пневматического покрытия склада административно-хозяйственного комплекса таможни, а также в учебном процессе на кафедре "Строительные конструкции и гидротехнические сооружения" института мелиорации и леса СГАУ им Н И Вавилова
Апробация работы Результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета, Саратовского государственного аграрного университета и Российского государственного открытого технического университета путей сообщения (г Москва) в 1994-2005 годах, на международной конференции (г Москва) в 2001 году и на межрегиональных конференциях в г Саратове в 2003-2004 годах
Апробацией работы в определенной степени являются решения некоторых задач расчета мембранно-каркасных и мем-бранно-стержневых систем сооружений аспирантами СГАУ В В Никифоровым и Р Б Нургазиевым
Полностью диссертационная работа доложена на расширенном заседании кафедры "Теоретическая механика и теория механизмов и машин" Саратовского государственного аграрного университета в 2004 году
Публикации По диссертации опубликовано 61 научная работа, в том числе 10 из них - в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов докторских диссертаций
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, рекомендаций проектировщикам, библиографического списка и приложения Работа изложена на 343 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 16 таблиц Библиографический список содержит 206 наименований литературы, в том числе 41 на иностранных языках
