СУЧАСНІ КОНСТРУКТИВНІ РІШЕННЯ ПОПЕРЕДНЬО НАПРУЖЕНИХ ТРОСОВИХ КУПОЛІВ І ШЛЯХИ ЇХ ВДОСКОНАЛЕННЯ

Анотація

 Для створення принципово нових інноваційних великопролітних конструкцій покрить  будівель  та  споруд  розглянуто  сучасні  конструктивні  рішення  попередньо напружених  тросових  куполів  типу  тенсегріті.  Термін  експлуатації  перших  побудованих куполів-тенсігріті складає лише 35 років. Це досить нові, ефективні конструкції і потребують  ретельного  вивчення  та  використання  сучасних  наукових  підходів  для  їх  проектування  з застосуванням  програмних  комплексів,  так  як  їх  робота  під  дією  навантаження  та  процес будівництва досить складні. Розрахунковий аналіз і зведення конструкцій самонапруженого типу  базується  на  винаході  рівноважної  конструкції,  так  званої  форми  тенсегріті.  Пошук форми багатовимірний і складається з етапу розрахункового аналізу самонапруженого куполу на  рівноважне  положення  елементів  і  їх  вузлів,  вибору  найбільш  стійкої  і  жорсткої конструкції,  а  також  урахування  можливих  невигідних  навантажень  під  час  експлуатації  і початкового  навантаження  в  елементах  від  прикладення  попереднього  напруження.  Для визначення форми тросових куполів сформульовано завдання нелінійного програмування з заданими  осьовими  силами,  яке  можна  розглядати  як  завдання  мінімізації  різниці  повної енергії деформації між елементами тросів і стійками при обмеженнях на умови сумісності. Першим  кроком  для  розрахунку  попереднього  напруження  тросового  куполу  є  оцінка здійсненності  його  геометрії.  Розглядається  можливість  формування  тросового  куполу негативної Гауссової кривизни і досліджується метод розрахунку попереднього напруження для  цієї  нової  форми.  Запропонований  метод  є  ефективним  і  точним  при  визначенні допустимого  попереднього  напруження  для  тросового  куполу  з  негативною  Гауссовою кривизною,  і  його  можна  використовувати  для  інших  типів  попередньо  напружених конструкцій.  Наведені  нові  напрями  розвитку  ефективних  конструктивних  рішень великопролітних  покрить,  серед  яких  підвісно-купольна  конструкція,  що  поєднує  в  собі переваги  гратчастої  оболонки  і  тросових  куполів.  Особливої  уваги  заслуговують експериментальні дослідження на моделях куполів-тенсегріті, результати яких демонструють позитивні  і  негативні  сторони  поведінки  конструкцій  під  дією  навантажнення,  процес  їх зведення, а також можливість контролю та відновлення під час експлуатації.