Устойчивость формы стальных однослойных сетчатых куполов с жёсткими узлами

Abstract

Однослойные сетчатые купола имеют высокую архитектурную выразительность и являются одними из самых эффективных пространственных конструкций, которые способны перекрывать большие пролёты с минимальным расходом материалов. Значительными их преимуществами являются также высокая жёсткость, стандартизация отдельных элементов и эстетические качества. Широкому распространению этих сооружений в практике строительства препятствует относительно малая изученность их поведения под нагрузкой и сложность оценки отдельных видов их устойчивости. Особенностью однослойных сетчатых куполов является склонность к явному геометрически нелинейному деформированию при действии внешней нагрузки. Один из видов потери устойчивости формы, сопровождающийся геометрически нелинейным процессом деформирования, проявляется в продавливании к центру кривизны описанной сферы отдельных узлов. Это явление связано с некоторым укорочением стержней, в результате чего внешняя нагрузка не может быть воспринята с сохранением выпуклой формы отдельных стержневых многогранников, образующих сетчатый купол. В основе известных аналитических решений, описывающих это явление, использованы два подхода, один из которых основан на применении континуальной модели, а второй – на рассмотрении напряжённо-деформированного состояния изолированных стержневых многогранников. В последнем подходе часто отсутствует учёт напряжённо-деформированного состояния стержней однослойных сетчатых куполов, смежных с рассматриваемым фрагментом. Вместе с тем, недостаточно полно изучено влияние начальных несовершенств формы однослойных сетчатых куполов на величину критической узловой нагрузки. При использовании численных методов необходимо обращать внимание на точность полученного решения и его сходимость. Отсутствие в широко распространённых программных комплексах для расчёта зданий и сооружений критериев достижения критической узловой нагрузки препятствует их широкому применению. Вопрос об устойчивости формы однослойных сетчатых куполов с жёсткими узлами в виде продавливания их отдельных узлов в настоящее время является мало изученным, существующие решения имеют ряд несовершенств, что ограничивает практическое применение таких конструкций. Из этого следует, что разработка методики проверки устойчивости формы однослойных сетчатых куполов с жёсткими узлами в виде продавливания их узлов является актуальной задачей.