Расчет пневматических сооружений с помощью программного комплекса "Программа расчета пневматических сооружений с учетом нелинейных факторов" и перспективы их развития в России

Другими словами, в данной программе впервые учитывается упругая работа воздуха пневматической полости покрытия.

Если прежде расчет линзообразной мембранно-пневматической системы сводился проектировщиками к условному расчету предельного состояния её несущего и напрягающего поясов в отдельности, то теперь рассмотрение пневматической системы в целом, т.е. учет сжимаемости и изменения давления воздуха в пневмолинзе, позволяет адекватно описать реальную работу системы при действии как статических, так и динамических нагрузок.

Литература

1. Городецкий А. С. и др. Метод конечных элементов в проектировании транспортных сооружений. А. С. Городецкий. М.: Транспорт, 1981. 143 с.

2. Ким А. Ю. Расчет мембранно-пневматических систем с учетом нелинейных факторов / А. Ю. Ким. Саратов: СГАУ им. Вавилова Н. И., Монография депонирована в ВИНИТИ РАН 24.04.00. № 1148-В2000, 2000. 198 с.

Расчет пневматических сооружений с помощью программного

комплекса «Программа расчета пневматических сооружений с

учетом нелинейных факторов» и перспективы их развития

в России 1 2 Ким А. Ю. , Полников С. В.

Ким Алексей Юрьевич /Kim Aleksey Yurevich - доктор технических наук, профессор кафедры; 2Полников Сергей Валерьевич /Polnikov Sergey Valerievich - аспирант, кафедра теории сооружений и строительных конструкций, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., г. Саратов

Аннотация: авторы статьи знакомят читателя с появлением в нашей стране пневматических сооружений, приводят принятую на сегодняшний день их классификацию и их основные преимущества перед другими сооружениями. Кратко описан составленный авторами программный комплекс для расчета пневматических сооружений различного вида нагрузки. Представляет интерес статистика областей применения пневматических сооружений в настоящее время.

Abstract: the authors introduce the reader to the emergence in our country of pneumatic structures, lead adopted to date, their classification and their main advantages over other structures. Briefly describes the designed software package for the calculation of pneumatic structures under various loads. Of interest is the statistics of applications of pneumatic constructions at the present time.

Ключевые слова: принцип предварительного напряжения, пневматические сооружения, мягкие оболочки сооружений, общепринятая классификация пневматических сооружений.

Keywords: the principle of pre-stressing, pneumatic structures, soft shell construction, the standard classification of pneumatic structures.

Семьдесят лет прошло с того момента, когда инженеры впервые увидели пневматический купол, убедившись в его лёгкости, упругости и высокой сопротивляемости нагрузкам. В настоящее время уже более ста тысяч пневматических сооружений смонтировано на всех континентах мира.

В пневматических сооружениях всё новое - и материалы, и принципы функционирования, и характер эксплуатации. Обычные материалы отличаются большим весом, способностью оказывать сопротивление всем видам напряжённого состояния. Материалы мягких оболочек могут сопротивляться лишь растяжению [1, с. 28].

Согласно общепринятой классификации пневматические конструкции можно разделить на три группы: 1) воздухоопорные конструкции; 2) воздухонесомые конструкции; 3) линзообразные конструкции [2, с. 98].

Рис. 1. Подкачка и утечка воздуха в линзообразное пневматическое сооружение

В обычных конструкциях сооружений принцип предварительного напряжения всегда рассматривался как средство перераспределения усилий в системе с целью максимального использования прочностных свойств материалов. Предварительное же напряжение в пневматических конструкциях - это условие возможности их функционирования. В настоящее время пневматические сооружения используются во всех сферах деятельности. Даже позволяют возводить небольшие города с полной инфраструктурой для временного проживания нескольких десятков тысяч человек.

Причем там будут и госпитали, и поликлиника, и банно-прачечные заведения. Быстрота возведения, возможность свернуть и перебросить сотни сооружений за день на несколько десятков километров ставит пневматические сооружения вне конкуренции с другими сооружениями из традиционных материалов. Это хорошо показали события в Ростовской области летом 2014 года, когда за две недели построили несколько лагерей для беженцев из Донецкой и Луганской областей, вместимостью свыше 100000 человек.

За последние тридцать лет область применения пневматических сооружений сильно изменилась, она больше ушла из промышленно-аграрной сферы в область обслуживания. На начало 2016 года более 40% всех пневматических сооружений использует МО России для размещения военнослужащих, техники и для госпиталей, а также службы МЧС. Данных Министерства обороны нет по пневматическим сооружениям, а по МЧС интернет-издания называют цифры, что за последние десять лет было заказано около ста мобильных госпиталей, вместимостью несколько сот человек каждый. Более 45% пневматических сооружений в России в настоящее время - это спортивные сооружения, прежде всего теннисные корты. Около 5% используются как передвижные или стационарные выставки и для других культурно-развлекательных мероприятий. И лишь 10% всех пневматических сооружений в настоящее время используются для нужд сельского хозяйства и промышленности в России. Если учесть, что из этих 10% некоторую часть используют нефтегазовые компании, то можно сделать вывод, что за последние три десятилетия область применения пневматических сооружений претерпела изменения.

Сектор предоставления различных услуг: туризм, спорт и другие мероприятия стали более востребованы, и быстрее окупаются, чем вложения в промышленность и

сельское хозяйство, поэтому около половины всех пневматических сооружений преобладают в данном секторе экономики.

Для расчета пневматических сооружений авторы используют программный комплекс «Программа расчета пневматических сооружений с учетом нелинейных факторов». Авторы в программе учитывают зависимость приращения давления воздуха в полости от всех факторов, характеризующих состояние воздуха, а именно от температуры, объёма полости и от самого давления, т.е. принимается Р = Т, Р). Другими словами, в данной программе впервые учитывается упругая работа воздуха пневматической полости покрытия.

С учетом мирового экономического кризиса авторы статьи прогнозируют дальнейшее применение пневматических сооружений во всех сферах нашей жизни в ближайшее время из-за мобильности и низкой стоимости, а также широкое применение таких сооружений в военных действиях и проводимых в армии учениях.

Литература

1. Ермолов В. В. Пневматические строительные конструкции / В. В. Ермолов, У. У. Бэрд и другие. Под редакцией В. В. Ермолова. М.: Стройиздат, 1983. 304 с.

2. Ким А. Ю. Итерационный метод приращений параметров в теории расчета мембранно-пневматических систем с учетом нелинейных факторов / А. Ю. Ким. Монография. Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов: Изд-во СГТУ, 2005. 188 с.

Расчет с помощью программного комплекса мягких оболочек пневматических сооружений, усиленных стальными канатами и

арками

12 3

Ким А. Ю. , Полников С. В. , Харитонов С. П.

Ким Алексей Юрьевич /Kim Aleksey Yurevich - доктор технических наук, профессор кафедры; 2Полников Сергей Валерьевич /Polnikov Sergey Valerievich - аспирант; 3Харитонов Семен Павлович /Kharitonov Semyon Pavlovich - аспирант, кафедра теории сооружений и строительных конструкций, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., г. Саратов

Аннотация: авторы статьи описывают расчет с помощью программного комплекса «Программа расчета пневматических сооружений с учетом нелинейных факторов» большепролетных пневматических сооружений, усиленных стальными канатами и арками. Увеличение пролетов пневматических сооружений до ста и более метров достаточно для применения их в качестве любых спортивных сооружений и позволяет продлить срок функционирования такого сооружения до десяти - пятнадцати лет.

Abstract: the authors describe the calculation using software package "Software for calculation of pneumatic structures considering nonlinear factors" large-span pneumatic structures, reinforced by steel cables and arches. The increase in spans of pneumatic structures up to one hundred meters or more is enough for using them as any sports facilities, and allows to extend the operation of such facilities up to ten to fifteen years.

Ключевые слова: пневматические сооружения, технико-экономическое обоснование, усиление мягких оболочек пневматических сооружений стальными канатами и арками.

Keywords: inflatable structures, a feasibility study, strengthening soft shells, pneumatic structures, steel ropes and arches.