ВОЛНИСТЫХ ОБОЛОЧЕК С ОТВЕРСТИЯМИ
М.Х.Муродова
Бухарский
инженерно-
технологический
институт
С.Х.Каримова
Уучитель школы №18 Каганского района
Предлагаемый способ формообразования дает возможность конструировать
сложные формы архитектурных оболочек по наперед заданному контуру с помощью
топологического отображения плоской сеть, учитывающего граничные условия.
Имеющая свобода выбора параметров позволяет получить многообразие видов
поверхностей с учетом наперед заданных условий. Предложенный метод дает
возможность конструировать сложные поверхности с плоскими отверстиями наперед
заданного размера различной конфигурации, на заданном расстоянии от наружного
контура.
Ключевые слова:
формообразования, контур, оболочка, граничные условия,
волнистые оболочки, конструирование, поверхность, геометрическое модель, параметр,
каркас, конфигурация, несущая способность, кинематическая нагрузка, предельная
нагрузка, алгоритм, срединный поверхность, реальное проектирование, САПР,
эстетическое требование.
Проектирование,
изготовление
и
возведение
волнистых
покрытий основано на
широком применении эффективных
железобетонных конструкции в строительстве зданий различного
назначения – общественных, производственных, жилых, складских,
401
животноводческих и др. Волнистые оболочки не требуют специальных
мер по водоотведению, в них не появляются снеговые мешки и
водяные накопления, кроме того волнистые покрытия обладают
хорошими несущими свойствами при незначительной их толщине.
В настоящей тезисе рассматриваются вопросы, возникающие
при постановке задачи оптимального проектирования волнистых
оболочек в сложившейся структуре проектных работ. На основе
топологического отображения плоской сети разработана методика
формообразования сложных форм архитектурно – строительных
оболочек: а) по наперед заданному краевому контуру; б) по заданному
краевому контуру с плоскими отверстиями различной конфигурации;
в) по составному краевому контуру.
Современные тенденции строительной техники характеризуются
все более интенсивным переходом к эффективным пространственным
железобетонным
конструкциям,
создаваемым
на
основе
целесообразного использования статических особенностей тел
различного очертания. Такие конструкция получает широкое
распространение,
в
них
органически
сочетаются
свойства,
обеспечивающие высокую несущую способность и отвечающие
технологическим и эстетическим требованиям.
К таким конструкциям прежде всего следует отнести волнистые
оболочки, широкое внедрение которых возможно лишь при тесной
связи
строительной
техники
с
созданием
и
развитием
высокоэффективных методов проектирования конструктивных форм,
несущая способность которых является функцией их геометрической
формы.
При традиционном проектировании срединных поверхностей
сложных архитектурных и технических форм используется плазово –
шаблонный метод, который обычно предполагает привлечение в
сферу проектирования большого числа специалистов, а также
увеличение сроков разработки и снижение темпов проектирования.
Как известно у квалифицированных специалистов около половины
рабочего времени тратится на чисто техническую работу, которую
можно механизировать и автоматизировать. В связи с этим возникает
вопрос
об
использовании
современных
компьютеров
при
проектирование такого рода конструкций с целью сокращения
сроков, повышения качества проектно – конструкторских работ и
снижения их стоимости за счет передачи нетворческого труда
проектировщика вычислительным комплексам и механизмам и
нахождения на их основе оптимальных вариантов проекта. При этом
процесс
проектирования
остается
довольно
сложным
информационно – вычислительным комплексом, САПР в частности
402
AutoCAD
непосредственно
связанным
с
интеллектуальной
деятельностью человека.
Анализируя эту деятельность в рамках реальной системы
проектирования сооружений с использованием волнистых оболочек,
можно выделить следующие этапы проектных работ:
- изучение технического задания проекта;
- выбор конструктивного решения;
- выполнение геометрических, прочностных и экономических
расчетов;
- выполнение чертёжно – графических работа в подсистемах
САПР и AutoCAD;
- размножение пректно – конструкторской документации;
В связи с интенсивным развитием средств компьютерной
техники и математических методов конструирования наиболее
перспективным направлением является комплексная автоматизация
проектирования,
включающая
задачи,
соответствующие
перечисленным выше этапам. Несмотря на многообразие задач
методов автоматизированного проектирования волнистых оболочек,
особое место занимает задач оптимального формообразования. Ее
постановка и решение предполагают два этапа:
1.
Выбор и описание геометрической формы волнистых
оболочек различного рода сложности и конфигурации с попутным
решением комплекса прикладных задач (дифференциально –
геометрических,
технических,
экономических,
метрических,
позиционных и других).
2.
Отображение на различных этапах анализа входной,
выходной и промежуточной информации в виде чертежей, графиков
и таблиц.
Таким образом, на самом раннем этапе проектирования
волнистых оболочек решается задача выбора конструктивной формы,
от которой в значительной мере зависит последующее этапное
комплексное проектирование.
Поэтому при автоматизирования процесса проектирования в
качестве основной, включаемой в него задачи, является процесс
геометрическое моделирования поверхности. Методы и алгоритмы
формообразования должны быт тесно связаны с последующими
этапами прочностных расчетов, аппроксимацией и др.
Из условий выполнения ряда формальных требований
осуществляется попутно расчет формы конструкции (например,
учитываются требования прочности, экономичности, эстетичности и
др.). Решающая роль при выработке проектных решений в трудно
формализуемых задачах должна остаться за проектировщиком.
403
При создании геометрической модели, реализующей задачу
формо – образования, к ней предъявляются требования, позволяющие
не только управлять формой оболочки, но и обеспечить достаточно
простую и удобную для AutoCAD форму описания ее поверхности. Из
числа
сложившихся
геометрических
моделей
геометрических
структур (алгебраических, кусочно – аналитических, кинематических,
каркасных) для описания сложных форм волнистых оболочек
наиболее приемлемым следует признать каркасный метод, как
наиболее полно отражающий геометрическую сущность оболочки.
Важной в теоритическом и практическом отношении является
также задача конструирования сетчатого каркаса оболочки –
покрытия или другой технической формы по наперед заданным
условиям и требованиям.
Выбранный способ конструирования должен обеспечивать
возможность изображения различных форм оболочек, а также
построение точек и линий на ней. Оболочки должны быть
математически описаны с помощью уравнений, позволяющих делать
на
компьютере
соответствующие
расчеты.
Чем
проще
конструктивный и аналитический способ задания срединных
поверхностей, тем легче решать с ними различные технические
задачи.
Для проектировщика при геометрическом конструировании
оболочек или различных технических форм важно нахождение
геометрической формы с минимальным изменением количества
параметров, отвечающих наилучшим образом наперед заданным
требованиям проектного задания.
С этой целью можно предложить математическая модель,
основанная на топологическом отображении плоской сети. Такое
отображение позволяет конструировать множество срединных
поверхностей, проходящих через заданный контур, среди которых
можно выбрать и оптимальную.
Предлагаемый способ конструирования дает возможность
конструировать линейный сетчатый каркас, образованный двумя
пересекающимися семействами линий. Изменение какого – либо
параметра каркаса вызывает закономерное изменение образующей
алгебраической или трансцендентной кривой.
Учитывая функциональное назначение сооружения с учетом
эстетических требований выбирается форма покрытия сборной или
монолитной оболочки.
По этому при оптимальном проектировании сборных волнистых
оболочек немаловажное месте занимает вопрос оптимального
паркетирования. Сборные оболочки позволяют использовать
404
различные виды паркетирования. При однородном паркетировании
поверхность собирается из одного типоэлемента, при неоднородном –
можно использовать несколько типоэлементов.
Как показала практика, учет отдельных критериев недостаточен
для
получения
наиболее
целесообразного
решения.
Задача
паркетирования требует комплексного подхода, рационального учета
целого ряда наперед заданных требований и получения оптимального
варианта, в котором целевая функция является количественным
выражением оценки проекта. Особое внимание в настоящее время
уделяется унификации элементов сборных оболочек и уменьшение
затрат на технологию их возведения.
Важное значение имеет и задача отображения на различных
этапах проектирования входной, выходной и промежуточной
информации, включающая в себя создание систем САПР и машинной
графики.
Предлагаемый способ формообразования дает возможность
конструировать сложные формы архитектурных оболочек по наперед
заданному контуру с помощью топологического отображения
плоской сеть, учитывающего граничные условия. Имеющая свобода
выбора параметров позволяет получить многообразие видов
поверхностей с учетом наперед заданных условий. Предложенный
метод дает возможность конструировать сложные поверхности с
плоскими отверстиями наперед заданного размера различной
конфигурации, на заданном расстоянии от наружного контура.
|
