|
Автор
|
Florian Marzec
|
Предметом настоящей магистерской диссертации является многокритериальный статико-прочностной анализ и численная оптимизация стале-тросового покрытия зального типа с большим пролетом.
В теоретической части была предложена авторская классификация и категоризация анализируемых систем. Это позволило систематизировать знания и точно сместить центр внимания с классических систем типа Beam String Structure (BSS) на специфические, усовершенствованные системы CAS (Cable Arch Structure), которые стали основным объектом дальнейших исследований. В качестве прямого ориентира и архитектурно-конструктивного источника вдохновения была принята конструкция покрытия платформ станции Lehrter Bahnhof в Берлине.
В проектной части, с использованием среды параметрического проектирования (Rhino/Grasshopper), был реализован алгоритм поиска формы (Form-Finding), основанный на методе динамической релаксации. Это позволило оптимально сформировать предварительную геометрию арочного ригеля крыши в строгой корреляции с линией давления от собственного веса, что минимизировало в нем изгибающие моменты и привело доминирующее напряженное состояние к чистому сжатию.
Основной структурный анализ системы CAS был выполнен в программной среде Dlubal RFEM 6. Из-за наличия гибких растянутых элементов, статический расчёт главной рамы был проведен посредством геометрически нелинейного расчёта III порядка (теория больших перемещений). Для оценки поведения системы классическая проверка устойчивости конструкции главной балки была расширена Линейным Анализом Потери Устойчивости (LBA) и усовершенствованным анализом депланации сечения (7-я степень свободы). Это позволило точно воспроизвести реальную, пространственную работу анализируемой арки при кручении с изгибом. Полученные результаты послужили основой для проведения предварительного определения размеров конструктивных элементов, которое рассматривается как предварительный этап и база для последующей, полной процедуры проектирования. Изолированные графики взаимодействия внутренних сил и анализ усилий в главной оттяжке позволили оценить резервы сечения и указать области для дальнейшего анализа. Сформулированные итоговые выводы представляют собой критическое резюме данного предварительного этапа определения размеров и определяют руководящие принципы для целевых методов расчета систем CAS. Работа доказывает, что интеграция параметрического поиска формы с нелинейными процедурами МКЭ является высокоэффективным инструментом на начальной концептуально-проектной стадии современных большепролетных конструкций.