Структурна оптимізація Gridshell - PDF Завантажити безкоштовно
Структурна оптимізація сітчастих оболонок Lina Bouhaya Навести цю версію: Lina Bouhaya. Структурна оптимізація сіток. Інший. Університет Париж-Ест, 2010. Французька. . Ідентифікатор HAL: tel-00583409 https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00583409 Надіслано 5 квітня 2011 р. HAL - це мультидисциплінарний архів з відкритим доступом для зберігання та розповсюдження науково-дослідних документів, незалежно від того, публікуються вони чи ні. Документи можуть надходити від навчальних та дослідницьких установ у Франції чи за кордоном, або від державних або приватних дослідницьких центрів. Мультидисциплінарний відкритий архів HAL призначений для зберігання та розповсюдження наукових документів наукового рівня, опублікованих чи ні, від французьких або зарубіжних навчальних та дослідницьких установ, державних чи приватних лабораторій.
UNIVERSITÉ PARIS-EST ДОКТОРСЬКА ШКОЛЬНА НАУКОВО-ТЕЗИЧНА ТЕЗА, представлена для отримання диплома ДОКТОРА ПАРІЖСЬКОГО УНІВЕРСИТЕТУ Спеціальність: Структури та матеріали Ліни БУХАЙИ Тема дипломної роботи: СТРУКТУРНА ОПТИМІЗАЦІЯ ГРИНДШЕЛІС у складі: Президент: Доповідачі: Експерти: Директор дипломної роботи: Директор співдипломної роботи: Філіп БУЙЗ Бернар МОРЕН Паоло ВАНУЧІ Базиль АУДОЛІ Ів ВЕЙНАНД Олів'є БАВЕРЕЛ Жан-Франсуа КАРОН
Моїй матері, моєму батькові, моїй сестрі, моєму братові, усім тим, хто мені дорогий
Тобі також сказали, що життя темне, і ти в своїй втомі повторюєш сказане втомленим. І я кажу вам, що життя справді темне, за винятком тих випадків, коли є імпульс, І весь імпульс сліпий, крім випадків, коли є знання. І всі знання марні, крім тих випадків, коли є робота, і вся праця марна, крім випадків, коли є любов; І коли ви працюєте з любов’ю, ви прив’язуєте свою істоту до своєї істоти, і ви до інших, і ви до Бога. Гібран Халіл Гібран, Пророк.
vi та Hala Zgheib, а також Charbel Melhem та Jihad Mchayleh. Ви для мене не лише друзі, але перш за все брати і сестри. Дякую за дружбу! Нарешті я від щирого серця дякую своїм батькам, сестрі та братові. Незважаючи на відстань, вони завжди були присутні. Їхня невпинна підтримка, їх постійне заохочення, їх поради, а також їхня велика любов дозволили мені подолати всі труднощі, усунути сумніви і триматися до кінця. Знайте, що я завжди буду вам вдячний. Цю роботу я присвячую тобі. Всім вам, Ліна
Зміст Зміст малюнків Перелік таблиць xv xxi Загальний вступ 1 1 Бібліографічне вивчення сітчастих оболонок 3 1.1 Вступ. 5 1.2 Сетки: Визначення та характеристики. 5 1.3 Історія сіток. 9 1.3.1 Вступ до перших сіткових оболонок. 9 1.3.2 Багатопрофільна сітка Mannheim Bundesdartenschau (1975). 10 1.3.3 Гридшелл Музею Даунленда (2002). 14 1.3.4 Експериментальні сітки з композитних матеріалів на ENPC. 17 1.3.5 Сітка будівлі Савілла (2006). 20 1.4 Сетки та матеріали. 21 1.4.1 Дерево: Вибір матеріалу для сіток. 23 1.4.2 L сталь: Альтернатива для сіток. 24 1.4.3 Композиційні матеріали. 24 1.5 Висновки. 25 2 Методи дослідження форми сіток 27 2.1 Вступ. 29 2.2 Пошук форми за допомогою експериментальних моделей. 29 2.2.1 Метод інверсії. 30 2.3 Пошук за формою за допомогою цифрових моделей. 33 2.3.1 Метод динамічної релаксації. 33 2.3.2 Явна динаміка в скінченних елементах. 37 2.3.3 Застосування методу динамічної релаксації для випадку сіток 39 2.4 Висновки. 41
xiv ЗМІСТ
Перелік таблиць 1.1 Деякі механічні властивості деревини, сталі, CFRP та GFRP. 23 2.1 Порівняння між різними методами для сітки 5 5. 39 2.2 Порівняння між різними методами для сітки 7 5. 40 2.3 Порівняння між різними методами для сітки 7 7. 41 4.1 Збіжність методу. 76 4.2 Подовження в барах. 77 4.3 Вплив кількості вузлів на час обчислення. 78 4.4 Різниця між двома методами для бруска. 79 4.5 Різниця між двома методами. 79 5.1 Значення кривизни для бруска на 5 вузлів. 111 5.2 Значення максимальної кривизни для різних кутів сітки на кулі 111 5.3 Значення кривизни для бруска в 5 вузлах. 122 5.4 Значення максимальної кривизни для різних кутів сітки. 122
xxii СПИСОК ТАБЛИЦ
Глава 1 Бібліографічне дослідження сітчастих оболонок Ця глава має на меті надати бібліографічний узагальнення щодо так званих структур сітчастої оболонки, визначення, характеристики, реалізацію, історію цих структур, а також вивчити використані матеріали.
4 1. Бібліографічне дослідження плану сіток з розділу 1 1.1 Вступ. 5 1.2 Сетки: Визначення та характеристики. 5 1.3 Історія сіток. 9 1.3.1 Вступ до перших сіток. 9 1.3.2 Багатопрофільна сітка Mannheim Bundesdartenschau (1975). 10 1.3.3 Гридшелл Музею Даунленда (2002). 14 1.3.4 Експериментальні сітки з композитних матеріалів на ENPC. 17 1.3.5 Сітка будівлі Савілла (2006). 20 1.4 Сетки та матеріали. 21 1.4.1 Дерево: Вибір матеріалу для сіток. 23 1.4.2 L сталь: Альтернатива для сіток. 24 1.4.3 Композиційні матеріали. 24 1.5 Висновки. 25
1.3 Історія сіток 11 Рисунок 1.12. Аерофотознімок Мангеймської сітчастої оболонки Рисунок 1.13. Внутрішній вигляд Мангеймської сітки Будівля загальною площею 3600 м2, максимальна довжина сітки - 85 м. Він побудований з подвійного шару соснових ламелей, виду, обраного за його характеристиками з точки зору усадки та повзучості та доступності у великій довжині. Ламелі мають переріз 50x50 мм і розташовані на відстані 500 мм. Для побудови корпусу було використано близько 72000 м лат. Сітка підтримується чотирма різними кромковими опорами: бетонними фундаментами, кабелями, балками з багатошарової деревини та арками, як показано на малюнку 1.14. Після закінчення покрівлі сітку випробовували, завантажуючи її в 1,7 рази більше проектного навантаження. Це застосовувалося шляхом підвішування контейнерів, наповнених 90 літрами води, на кожному дев’ятому вузлі. Малюнок 1.14. План мангеймської сітки Проектування сітчастої оболонки Перший крок у дослідженні форми сітчастої оболонки був здійснений шляхом експериментального моделювання.
18 1. Літературне вивчення сітчастих оболонок Рисунок 1.29. Початкова форма сітки (Douthe 2007 [34] Рисунок 1.30. Кінцева теоретична форма (Douthe 2007 [34] Рисунок 1.31. Кінцева форма з триангуляцією (Douthe 2007 [34] Побудова сітчастої оболонки Це зайняло лише вісім годин роботи для чотирьох чоловіків) ) без спеціальних інструментів та машин для встановлення сітчастої оболонки. Спочатку геодезисти Національної школи географічних наук зафіксували положення граничних умов на місцевості та встановили фундаменти. На наступному етапі сітка має балки з'єднані між собою за допомогою поворотних деталей риштування. Ці механічні деталі закріплені болтами таким чином, щоб перекрити переклад і дозволити обертанню на рівні вузлів, як показано на рисунку 1.32. плоска сітка до лівої сітки, була використана опорна система (рис. 1.33) Сітку підняли вручну, а потім встановили граничні умови. Малюнок 1.32. Збірка, що використовується в експериментальних сітках з композитних матеріалів на ENPC