Параметризация диаграммы Максвелла - Кремоны для определения усилий в элементах треугольной фермы типа «ножницы»

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Выполнен расчет по определению характера изменения значений усилий в элементах треугольной фермы типа «ножницы» в зависимости от положения точек примыкания ветвей её нижнего пояса к элементам верхнего пояса. Изыскание эффективных конструктивных решений ферм в контексте гармоничного сочетания максимальной прочности и минимального веса конструкции является устойчивым подходом к более рациональному использованию строительных материалов и развитию зеленого строительства. Это обуславливает актуальность данного направления исследований. Анализ вариантов конфигурации треугольной исследуемой фермы выполнен с помощью параметризованной диаграммы Максвелла - Кремоны, которая является наглядным инструментом в представлении результатов расчета и полноценно отражает зависимость усилий в элементах конструкции от ее параметров. Процесс исследований был воплощен с помощью табличного процессора MS Excel, что сложилось в программное средство для поиска эффективных конструктивных решений ферм типа «ножницы», которое в полной мере обладает потенциалом к дальнейшему совершенствованию и развитию. Функционал программы может быть расширен до возможности проектирования ферм типа «ножницы» из различных конструкционных материалов, а также для различных форм поперечного сечения ее элементов. Предлагаемый подход к расчёту таких конструкций может послужить основой для параметризации ферм с другими типами стержневой решётки.

Об авторах

Владимир Анатольевич Репин

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Email: skia2000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9107-6606
SPIN-код: 8650-1055

кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики

Владимир, Россия

Анастасия Васильевна Лукина

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Автор, ответственный за переписку.
Email: pismo.33@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6065-678X
SPIN-код: 8745-0004

кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики

Владимир, Россия

Артем Андреевич Стрекалкин

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Email: a.a.strekalkin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6338-6241
SPIN-код: 6632-0378

кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики

Владимир, Россия

Список литературы

  1. Garifullin M.R., Naumova E.A., Zhuvak O.V., Barabash A.V. Surrogate modeling in construction. Construction of unique buildings and structures. 2016;2(41):118-132. (In Russ.) EDN VPWHRR
  2. Chibrikin D.A., Lukin M.V., Lukina A.V., Tyurikova T.V., Roshchina S.I. Numerical investigation of the stressstrain state of a modified wooden beam. Izvestia of higher educational institutions. Forest Journal. 2022;3(387):167-178. (In Russ.) https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-3-167-178
  3. Schulze B., Millar C. Graphic statics and symmetry. International Journal of Solidsand Structures. 2023, 112492. http://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2023.112492
  4. Markou A.A., Ruan G. Graphic statics: projective funicular polygon. Structures. 2022;41:1390-1396. http://doi.org/10.1016/j.istruc.2022.05.049
  5. Lu Y., Hablicsek M., Akbarzadeh M. Algebraic 3D Graphic Statics with Edge and Vertex Constraints: AComprehensive Approach to Extend the Solution Space for Polyhedral Form-Finding. Computer-Aided Design. 2024;166:103620. http://doi.org/10.1016/j.cad.2023.103620
  6. Radhi A., Iacobellis V., Behdinan K. Manipulation of topologically optimized structures using graphic statics.Materialsand Design. 2021;198:109286. http://doi.org/10.1016/j.matdes. 2020.109286
  7. Sergeev M., Rimshin V., Lukin M., Zdralovic N. Multi-span composite beam. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;896:012058. https://doi.org/10.1088/1757-899X/896/1/012058
  8. Xu Z., Cui Y., Li B. Truss Structure Optimization Design Based on FE-PSO-SQP Algorithm. In: Kountchev R., Mironov R., Nakamatsu K. (eds). New Approaches for Multidimensional Signal Processing. NAME SP2022. Smart Innovation, Systems and Technologies. Singapore: Springer; 2022;332:151-158. https://doi.org/10.1007/978-981-19-7842-5_14
  9. Zhidkov K.E., Zverev V.V., Kapyrin N.V. Experimental field studies of wooden trusses on metal toothed plates. Construction mechanics and structures. 2021;4(31):90-98. (In Russ.) https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.31.4.008
  10. Larsen S.D., Sigmund O., Groen J. Optimal truss and frame design from projected homogenization-basedtopology optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization. 2018;57(4):1461-1474. https://doi.org/10.1007/s00158-018-1948-9
  11. Lukin M.V., Chibrikin D.A., Roshchina S.I. Numerical studies of modified composite beams taking into accountthe physical nonlinearity of wood. News of higher educational institutions. Construction. 2023;5(773):5-19. (In Russ.) https://doi.org /10.32683/0536-1052-2023-773-5-5-19
  12. Cai S., Zhang H., Zhang W. An integrated design approach for simultaneous shape and topology optimization ofshell structures. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2023;415:116218. https://doi.org/10.1016/j.cma.2023.116218
  13. Khokhlov A.V. Properties of a family of constant-velocity loading curves generated by a nonlinear Maxwell-typeviscoelastic plasticity model. Mechanical engineering and engineering education. 2017;1(50):57-71. EDN YLIVPZ
  14. Buzurukov Zh.I., Segaev I.N. Farms. Pridneprovsky scientific bulletin. 2019;5(5):12-15. (In Russ.) EDN DNWNVJ
  15. Massafra A., Prati D., Predari G., Gulli R. Wooden truss analysis, preservation strategies, and digital documentation through parametric 3D modeling and HBIM workflow. Sustainability. 2020;12(12):4975. https://doi.org/10.3390/su12124975
  16. Repin V.A., Lukina A.V., Usov A.S. Rational constructive solutions of triangular farms. Construction mechanics of engineering structures and structures. 2023;19(2):199-209. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2023192-199-209
  17. Marutyan A.S. Steel lattice structures made of square pipes with upper belts reinforced with channels, and theircalculation. Construction mechanics and calculation of structures. 2015;5(262):62-69. (In Russ.) EDN UIXKZX
  18. Khudyakov V.A., Pastushkov V.G. Designing farms using main voltage lines. Transport. Transport facilities. Ecology. 2015;1:131-147. EDN TXOYRR
  19. Bolhassani M., Akbarzadeh M., Mahnia M., Taherian R. On structural behavior of a funicular concrete polyhedralframe designed by 3D graphic statics. Structures. 2018;(14):56-68. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2018.02.002
  20. Kholodar B.G. Determination of the stress-strain state of a farm using the Maxwell - Cremona diagram. Bulletin of the Brest State Technical University. Construction and architecture. 2016;1(97):39-42. (In Russ.) EDN YWUOCL
  21. Shishov I.I., Lisyatnikov M.S., Roshchina S.I., Lukina A.V. Covering of a single-storey industrial building withwide beams of box-shaped cross-section of stepwise variable height. Bulletin of the South Ural State University. Series: Construction and Architecture. 2021;21(1):22-29. (In Russ.) https://doi.org/10.14529/build210103
  22. van Sosin B., Rodin D., Sliusarenko H., Bartoň M., Elber G. The Construction of Conforming-to-shape Truss Lattice Structures via 3D Sphere Packing. CAD Computer-Aided Design. 2021;132:102962. https://doi.org/10.1016/j.cad.2020.102962

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).