Диссертация (Напряженно-деформированное состояние строительных конструкций из технических тканей с покрытием с учетом модуля сдвига материала), страница 2

1854.5. Результаты исследования релаксация напряжений в конструкции ................................ 1894.6. Сравнение результатов испытания и численного исследования работы строительнойконструкции в форме гиперболического параболоида под нагрузкой .................................... 1914.7. Влияние значения модуля сдвига на напряженно-деформированное состояниестроительных конструкций из технических тканей с покрытием ............................................ 2064.8.

Уточнение значения коэффициента надежности кратковременной прочности материалапри расчете строительных конструкций из технических тканей с покрытием ....................... 21454.9. Выводы по четвертой главе ................................................................................................ 217ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................................... 218СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................................... 220Приложение 1 БЛОК-СХЕМА РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ ПООПРЕДЕЛЕНИЮЗНАЧЕНИЯМОДУЛЯСДВИГАВТЕХНИЧЕСКИХТКАНЯХСПОКРЫТИЕМ ....................................................................................................................................

239Приложение 2 РЕКОМЕНДАЦИИ К ЧИСЛЕННЫМ РАСЧЕТАМ СТРОИТЕЛЬНЫХКОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С ПОКРЫТИЕМ ............................................ 240Приложение 3СЕРТИФИКАТЫ ПОВЕРОК ИПАСПОРТА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГООБОРУДОВАНИЯ ............................................................................................................................. 242Приложение 4 АКТ О ВНЕДРЕНИИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ............................. 2466ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. С 50-х годов ХХ века во всем мире строительныеконструкции из технических тканей с покрытием стали активно внедряться во множествообластейчеловеческойдеятельности.Подобныесооруженияимеютбольшоечислонеоспоримых достоинств (к примеру, архитектурная выразительность, легкость, быстротамонтажа и демонтажа, малый объем в транспортном состоянии и др.) и относительно малоеколичество недостатков (например, относительно малый срок службы материала, сложностьопределения несущей способности и действующих нагрузок и др.).Увеличение в последнее время количества строительных конструкций из техническихтканей с покрытием во всем мире требует более полного и детального исследования поведенияматериала под нагрузкой, работающего в составе строительных конструкций, с учетом егосложногонапряжённо-деформированногосостояния.Строительнымконструкциямисооружениям из технических тканей с покрытием свойственна геометрическая нелинейность, аматериалу физическая нелинейность, что только осложняет аналитические и численныерасчеты подобных конструкций под нагрузкой.Один из последних примеров применения в РФ технических тканей с покрытием являетсяиспользование материала в виде несущего и ограждающего покрытия по металлическомукаркасу на двух стадионах к чемпионату мира 2018 по футболу (рисунок 1).а)7б)Рисунок 0.1.

Стадионы, построенные к чемпионату мира по футболу 2018 года:а) «Волгоград арена», Волгоград, б) «Ростов арена», Ростов-на-ДонуСтепеньразработанноститемыисследования.Исследованиеммеханическиххарактеристик и поведения технических тканей с покрытием при лабораторных и натурныхиспытаниях занимались многие отечественные (Ермолов В.В. [17, 18], Шпаков В.П. [65],Куприянов В.Н. [29], Сулейманов А.М. [44], Удлер Е.М. [47], Шелихов Н.С.

[63], КудрявцеваВ.И. [28], Орас Р.Э. [39], Михайлов В.В. [37], Хованец В.А. [58], Хорошилов Е.А. [59],Чесноков А.В. [60], Кривошапко С.Н. [27], Скопенко В.А. [43] и другие) и западные (AmbroziakA. [113], Klosowski P. [169], Beccarelli P. [129], Bridgens B. [138], Cherif C. [147], Colman A.[148], Dinh T. [152], Galliot C. [157], Gosling P. [159], Huntington C. [163], Uhlemann J. [194],Seidel M.

[187], Lewis W. [174], Knippers J. [170], Chen J. [143], Zhang L. [206], Zhang Y. [210],Yingying Z. [205]) и многие другие ученые. Аналитическими и численными расчетамистроительных конструкций из технических тканей с покрытием и исследованием напряженнодеформированного состояния технических тканей с покрытием под различными воздействиямизанимались, как отечественные ученые (Алексеев С.А. [1–4], Бидерман В.Л. [9], Друзь Б.И. [16],Григорьев А.С. [12–14], Магула В.Э. [33, 34], Усюкин В.И.

[48–52], Сулейманов А.М. [44],Михайлов В.В. [36, 38], Чесноков А.В. [61], Багмутов В.П. [5], Берендеев Н.Н. [8], Каюмов Р.А.[22], Кожанов Д.А. [24] и другие), так и зарубежные (Фрай Отто [40, 41], Хауг Э. [57], Харнах Р.8[56], Ишии К. [20], Ambroziak A. [107], Klosowski P.

[168], Argyris J. [126], Ballhause D. [128],Boljen M. [133], Bruniaux P. [140], Dinh T. [151], Galliot C. [156], Kato S. [164], Kawabata S. [165],King M. [166], Kuwazuru O. [171], Lecompte D. [173], Odegard G. [181], Pargana J. [183], Peng X.[186], Stubbs N. [192], Tabiei A. [191], Vandenboer K. [197], Xue P. [203]), и многие другиеисследователи.Научно-техническая гипотеза. Учет сдвиговой жесткости позволяет полно и достоверноопределитьнапряженно-деформированноесостояниеипрогнозироватьповедениестроительных конструкций из технический тканей с покрытием.Целью работы является оценка напряженно-деформированного состояния и уточнениеметодики расчета строительных конструкций из технических тканей с покрытием с учетоммодуля сдвига материала.В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:1.

Выполнить обзор и провести анализ современных отечественных и зарубежныхметодик и результатов лабораторных и натурных испытаний технических тканей с покрытием,а также математических моделей, описывающих поведение материала под нагрузкой,работающего в составе строительных конструкций.2. Провести экспериментальные и численные исследования технических тканей спокрытиемсцельюопределенияосновныхмеханическиххарактеристикматериала,необходимых для расчета строительных конструкций из технических тканей с покрытием.3. Разработать методику экспериментальных исследований строительной конструкции изтехнической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида при несимметричнойравномерно-распределенной нагрузке.4. Разработать методику численных исследований строительной конструкции изтехнической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида при несимметричнойравномерно-распределенной нагрузке, и выполнить сопоставление результатов испытаний счисленными данными, полученными с использованием программного комплекса ANSYS.5.

Изучить влияние модуля сдвига материала на напряженно-деформированное состояниестроительной конструкции из технических тканей с покрытием в форме гиперболическогопараболоида.6. Уточнить методику расчета строительных конструкций из технических тканей спокрытием с учетом влияния модуля сдвига.9Объектом исследования является строительная конструкция из технической ткани спокрытием в форме гиперболического параболоида.Предметом исследования являются напряжения и деформации в технических тканях спокрытием, работающих в составе строительных конструкций, с учетом модуля сдвигаматериала.Научная новизна работы:1. Разработана расчетно-экспериментальная методика по определению модуля сдвига втехнических тканях с покрытием.2.Результатыэкспериментальныхичисленныхисследованийнапряженно-деформированного состояния строительной конструкции из технической ткани с покрытием вформе гиперболического параболоида.3.

Исследовано влияние модуля сдвига материала на напряженно-деформированноесостояние строительной конструкции из технической ткани с покрытием в формегиперболического гиперболоида.4. Впервые предложена форма образца для лабораторных испытаний технических тканейс покрытием при одноосном внеосевом растяжении, позволяющая определить основныемеханическиехарактеристикиматериала,необходимыедлярасчетовстроительныхконструкций из технических тканей с покрытием.Теоретическая и практическая значимость работы.Проведен всесторонний анализ современных существующих методик и результатовлабораторных и натурных испытаний технических тканей с покрытием, а также анализматематических моделей, описывающих поведение технических тканей с покрытием поднагрузкой, работающих в составе строительных конструкций, что позволило произвести ихсистематизацию, выявить преимущества и недостатки.По результатам лабораторных испытаний установлены характерные особенностиразрушения технических тканей с покрытием под действием нагрузок.Изучены качественные и количественные зависимости влияния значения модуля сдвигана напряженно-деформированное состояние строительных конструкций из технических тканейс покрытием.Порезультатамэкспериментальногоичисленногоисследованиястроительнойконструкции из технических тканей с покрытием в форме гиперболического параболоидаразработаны рекомендации к численным расчетам в программном комплексе ANSYS.10Разработана расчетно-экспериментальная методика по определению модуля сдвига,позволяющая учитывать его реальное значение при расчетах строительных конструкций изтехнических тканей с покрытием.Уточнена методика расчета несущей способности технических тканей с покрытием,работающих в составе строительных конструкций с учетом влияния модуля сдвига на ихнапряженно-деформированное состояние.Методология и методы исследования.Методологической основой работы послужила нормативная и научно-техническаяотечественная и зарубежная литература, экспериментальные и теоретические данные,полученные отечественными и зарубежными учеными в области изучения строительныхконструкций, содержащих в своем составе техническую ткань с покрытием в качествеограждающего и несущего элемента, а также согласование исходных положений собщепринятыми гипотезами и методами научных исследований, базирующимися нафизических законах с использованием общих методов строительной механики, теорииупругости, теории расчета мягких оболочек и метода конечных элементов.Основные положения, выносимые на защиту:-расчетно-теоретическаяметодикапо определению значениямодулясдвигавтехнических тканях с покрытием;- методика расчета строительной конструкции из технической ткани с покрытием в формегиперболического параболоида с учетом модуля сдвига;- методика лабораторных испытаний материала при одноосном внеосевом растяжении;-результатыэкспериментальныхичисленныхисследованийнапряженно-деформированного состояния строительной конструкции из технической ткани с покрытием вформе гиперболического параболоида.Достоверность полученных результатов диссертационной работы подтверждается:- применением известных и апробированных принципов и методов строительноймеханики;- проведением лабораторных испытаний технических тканей с покрытием по методикамнормативных документов;- использованием в испытаниях экспериментального оборудования и приборов,прошедших метрологическую поверку;- обработкой результатов экспериментов статистическими методами;11- применением в численных исследованиях программного комплекса ANSYS;-хорошейсходимостьюрезультатовиспытаниястроительнойконструкцииизтехнической ткани с покрытием в форме гиперболического параболоида с результатамичисленного расчета в ANSYS.Апробация работы.