Пространственные системы рус яз

Пространственные системы — сооружения (расчетные схемы сооружений), в
которых не все оси срединных поверхностей элементов лежат в одной
плоскости. Большинство существующих и проектируемых инженерных
сооружений представляет собой пространственные системы. В отличие от
плоских систем, пространственные системы в большинстве случаев
геометрически неизменяемы; для них характерно пространственное
распределение усилий.
Пространственные системы могут быть образованы из отдельных плоских
систем, соединенных между собой связями и конструктивными элементами
(плиты покрытий и т. д.). Входящие в пространственные системы отдельные
плоские системы воспринимают соответствующие виды нагрузок. Так, в
промышленном здании, состоящем из плоских ферм или рам, нагрузка от
собственного веса и снега передается на основные несущие плоские фермы
или рамы, а нагрузки от торможения кранов или от ветра передаются при
помощи связей на другие плоские конструкции — специальные ветровые и
тормозные фермы, расположенные в горизонтальной плоскости. Расчет таких
систем на различные виды нагрузок может производиться путем расчленения
их на отдельные плоские системы.
Пространственные системы по характеру вызываемых в них усилий и
конструктивным особенностям подразделяются на массивные, тонкостенные,
стержневые, каркасные и комбинированные.
Массивные пространственные системы — конструкции, у которых все три
измерения примерно одного порядка; широко распространены в технике. К
ним относятся бетонные и железобетонные фундаменты под различные
сооружения, толстостенные железобетонные трубы, стены подземных
галерей, станины машин и прессов, плотины, подпорные стенки, защитные
железобетонные стены атомных реакторов и т. п.
Тонкостенные пространственные системы в виде пластин и оболочек имеют
широкое распространение в технике и отличаются экономией материала по
сравнению с массивными конструкциями. Эти системы применяются в
приборостроении, авиации, ракетостроении, судостроении, гидротехнике и
т.д.
Тонкостенными пространственными системами, применяемыми в
строительстве, являются оболочки, складки, шатры, своды, купола для
покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий; оболочки
вращения для сооружений башенного типа; призматические складчатые
многосвязные системы коробок крупнопанельных зданий и зданий из
объемных элементов.
Стержневые пространственные системы представляют собой сквозные
однослойные и двухслойные оболочки, купола, складки и плиты, собираемые
из отдельных стержней уголкового или трубчатого сечения. Однослойные
стержневые пространственные системы для восприятия вертикальной
нагрузки должны иметь криволинейную или ломаную поверхность. В
двухслойных системах передача усилий происходит по двум поверхностям,
соединенным между собой жесткими связями. Двухслойные системы могут
быть и плоскими — в виде жестких плит. В виде стержневых
пространственных систем могут быть выполнены также сооружения
башенного типа (башни, мачты, опоры линий электропередачи).
Пространственные каркасы применяются в промышленных зданиях и в
многоэтажных жилых и общественных зданиях. Они в основном образуются
из колонн и ригелей, связанных между собой. Колонны воспринимают всю
вертикальную нагрузку, ригели поддерживают балки или плиты
междуэтажных перекрытий. Для придания каркасу необходимой жесткости в
горизонтальном направлении колонны с ригелями соединяются в рамные
системы и связываются перекрытиями как жесткими дисками. Рамные
системы проектируются по всем рядам колонн или же в системе каркаса
предусматриваются специальные вертикальные связи, размещаемые лишь по
отдельным рядам колонн. Вертикальные связи (напр., железобетонные
стенки) могут быть рамной системы или решетчатые в виде жестких ферм.
Ветровая нагрузка, действующая на здание, распределяется между
вертикальными связями междуэтажными перекрытиями, которые, выполняя
роль горизонтальных диафрагм, должны иметь соответствующую их
назначению жесткость.
Комбинированные пространственные системы — сочетания различных
систем: тонкостенных со стержневыми (напр., покрытия в виде оболочек или
плоских плит, которые работают совместно с подкрепляющими их арками
или фермами, при этом оболочка или плита могут выполняться из
железобетона, а ферма или арки — из металла); стержневых с висячими
(сетчатая оболочка или плита в сочетании с вантовой системой) и т. д.
пространственных систем значительно сложнее расчета плоских систем, так
как в любом сечении должны быть обеспечены все условия равновесия в
пространстве; кроме того, они обычно обладают высокой степенью
статической неопределимости.
Примеры пространственных систем: а - ферма
(стержвевой купол); б – рама
В работе проведен обзор и анализ работ, посвященных расчету
тонкостенных пространственных систем, состоящих из ряда связанных
между собой замкнутых цилиндрических оболочек.
В научной литературе имеется не большое число работ, посвященных
расчету таких систем. В работе Х.Порицки и Дж.Хорви пространственная
система заменяется изотропным сплошным телом, кооорое рассчитывается
методами теории упругости.
В работе Л. Баринки рассмотрена аналогичная система, однако, метод
расчета дискретный. Каждая оболочка рассматривается как классическая
балка.
В работе Е.Л. Крамера в основу положен тонкостенный стержень.
В работе Hozowitz Bernardo и Noqueia Fernando Artur при рассмотрении
тонкостенной системы из четырех оболочек заполненных зерном,
используется модель балки Тимошенко на упругом основании и модель
защемленной арки.
Из современных работ следует отметить работы Шагивалеева К.Ф. и
Бурова С.Н.. При определении реактивного давления, возникающего по
линии контакта оболочек ими использованы разные подходы:
В одном случае – неизвестное реактивное давление развивалось на малые
участки, в третьем случае неизвестное реактивное давление задавалось
аналитическим выражением.
Следует отметить, что несмотря на известные достижения в теории и
методах расчета, имеется еще много нерешенных вопросов.
Поэтому проблема создания точных и эффективных методов расчета
продолжает сохранять свою актуальность.