Пётр Павлович Гайджуров — доктор технических наук, доцент, профессор кафедры строительной механики и теории сооружений, советник РААСН
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1
РИНЦ AuthorID: 293542, Scopus: 57222067013
Peter P. Gaydzhurov — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Structural Mechanics and Theory of Structures, Advisor to the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences
1 Gagarin Square, Rostov-on-Don, 344003
RSCI AuthorID : 293542, Scopus: 57222067013
Надежда Геннадьевна Царитова — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры градостроительства, проектирования зданий и сооружений
346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, д. 132
РИНЦ AuthorID: 621100, Scopus: 59552644800, ResearcherID: M-8648-2016
Nadezhda G. Tsaritova — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Urban Planning, Design of Buildings and Structures
132 Prosveshcheniya st., Novocherkassk, 346428
RSCI AuthorID: 621100, Scopus: 59552644800, ResearcherID: M-8648-2016
Введение. В настоящее время актуальна проблема разработки легковозводимых самонесущих объектов, обеспечивающих надежную и универсальную защиту при любых экстремальных природных явлениях. К объектам такого класса можно отнести двухконтурные геодезические купольные системы, дизайн которых в полной мере отвечает современным направлениям геоклиматической или климатоустойчивой архитектуры. Несущий каркас двухконтурного геодезического купола формируется системой повторяющихся стержневых фрагментов, соединяемых с помощью специальных сборно-разборных узловых соединений. В литературе отсутствуют сведения о конечно-элементном моделировании динамического отклика двухконтурного геодезического купола на сейсмическое воздействие с учетом податливости узловых соединений стержней несущего каркаса.
Материалы и методы. Для численного анализа переходного процесса использовались макросы, написанные на языке APDL, встроенного в программный комплекс ANSYS Mechanical. Учет линейных и угловых податливостей узловых соединений стержней каркаса купола реализован с применением комбинированных конечных элементов COMBIN14. Процесс построения конечно-элементного ансамбля, состоящего из балочных и комбинированных элементов, автоматизирован.
Результаты. В итоге модального анализа установлено, что вид геометрии стержневого каркаса геодезического купола в сочетании с параметрами податливостей поворотных шарниров существенно влияет на собственные пары. Выполнены вычислительные эксперименты для двух вариантов каркасов геодезических куполов при сейсмическом воздействии интенсивностью восемь баллов.
Выводы. Предлагаемая концепция моделирования узловых соединений стержневого каркаса купола с помощью комбинированных конечных элементов позволяет опосредованно учесть эффект демпфирования при динамическом воздействии. Разработанная методика построения конечно-элементной модели каркаса геодезического купола с учетом шарнирно-стержневых связей может быть использована при проектировании дизайна реального арт-объекта подобного типа.
Introduction. Currently, an urgent problem is the development of self-supporting lightweight structures that provide reliable and universal protection in any extreme natural phenomena. Objects of this class include double-contour geodesic dome systems, the design of which fully meets modern trends in geoclimatic or climate-resistant architecture. The supporting frame of a double-contour geodesic dome is formed by a system of repeating rod fragments connected using special collapsible nodal connections. There is no information in the literature on finite element modelling of the dynamic response of a double-contour geodesic dome to a seismic impact, taking into account the accuracy of the nodal joints of the supporting frame rods.
Materials and methods. Macros written in the APDL language embedded in the ANSYS Mechanical software package were used for numerical analysis of the transient process. Accounting for the linear and angular ductility of the nodal joints of the dome frame rods is implemented using combined finite elements COMBIN14. The process of building a finite element ensemble consisting of beams and combined elements is automated.
Results. As a result of the modal analysis, it was found that the type of geometry of the core frame of the geodesic dome in combination with the parameters of the ductility of the rotary balls significantly affects its own pairs.Computational experiments have been performed for two variants of geodesic dome frames under seismic impact with an intensity of eight points.
Conclusions. The proposed concept of modelling nodal joints of the dome core frame using combined finite elements allows us to indirectly take into account the effect of damping under dynamic influence. The developed technique of constructing a finite element model of the geodesic dome frame, taking into account hingerod connections, can be used in designing the design of a real art object of this type.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.