Дослідження напружено-деформівного стану великопролітної полімерної арки при дії експлуатаційних навантажень

Abstract

Магістерська кваліфікаційна робота присвячена дослідженню напружено-деформівного стану великопролітної полімерної арки при дії експлуатаційних навантажень. Актуальність теми зумовлена поширенням великопролітних аркових систем у промисловому, транспортному та громадському будівництві, а також необхідністю підвищення достовірності оцінювання роботи легких полімерних і композитних конструкцій у реальних умовах експлуатації. У роботі проаналізовано праці вітчизняних і зарубіжних дослідників щодо великопролітних арок, просторових конструктивних систем, композитних матеріалів та методів чисельного аналізу. Розглянуто особливості роботи полімерних конструкцій, зокрема їх малу власну вагу, корозійну стійкість, технологічність виготовлення, а також чутливість до геометричних параметрів, умов закріплення і характеру прикладання навантажень. У розрахунковій частині розроблено декілька схем великопролітної арки з різною розбивкою на секції та виконано чисельне моделювання у програмному комплексі ЛІРА-САПР. Досліджено дію власної ваги, снігових, вітрових і комбінованих навантажень, проаналізовано переміщення, внутрішні зусилля та деформативність конструкції. Окрему увагу приділено оцінюванню ефективності геометричних схем арки з погляду жорсткості, економічності та простоти зведення. Отримані результати підтверджують доцільність застосування скінченно-елементного моделювання для аналізу великопролітних полімерних систем і можуть бути використані при проєктуванні композитних аркових конструкцій та вдосконаленні методик їх розрахунку.

The master's qualification thesis is devoted to the investigation of the stress-strain state of a large-span polymer arch under operational loads. The relevance of the topic is determined by the increasing use of large-span arched systems in industrial, transport and public construction, as well as by the need to improve the reliability of assessing lightweight polymer and composite structures under real operating conditions. The thesis analyses Ukrainian and international studies on large-span arches, spatial structural systems, composite materials and numerical analysis methods. The work considers the behaviour of polymer structures, including their low self-weight, corrosion resistance, manufacturability and sensitivity to geometric parameters, support conditions and loading patterns. In the calculation part, several design schemes of a large-span arch with different sectional divisions were developed, and numerical modelling was performed using the LIRA-SAPR software package. The effects of self-weight, snow, wind and combined loads were investigated; displacements, internal forces and deformability of the structure were analysed. Special attention was paid to evaluating the efficiency of the arch geometry in terms of stiffness, economy and ease of construction. The obtained results confirm the expediency of using finite element modelling for the analysis of large-span polymer systems and may be used in the design of composite arched structures and in the improvement of calculation methods for spatial structural systems.