Материал: 1831

таким как, высокая механическая прочность на разрыв, высокая химическая и биологическая устойчивость, эластичность, технологичность применения, долговечность эксплуатации, обу¬ славливает широкую сферу применения гео¬ синтетиков в новых ограждающих конструкциях, работающих в условиях фильтрации воздуха.

Новый метод обеспечения избирательной фильтрации воздуха, сущность которого со¬ стоит в использовании эффекта фазовых пре¬ вращений капиллярно-пористого коллоидного материала, используемого в слое, регулирую¬ щего воздухопроницаемость ограждений. Капиллярнопористый коллоидный материал слоя в условиях попеременного увлажнения и сушки значительно изменяет свою проницаемость: при эксфильтрации внутреннего воздуха мате¬ риал слоя увлажняется и набухая снижает или полностью исключает воздухопроницаемость; при возникновении инфильтрации начинается сушка ограждения и материал слоя дает усад¬ ку с образованием трещин и восстановлением воздухопроницаемых свойств.

Аналитические расчёты показывают, что расположение зоны максимального увлажнения предопределяется количеством эксфильтрующегося воздуха: чем больше количество фильт¬ рующегося воздуха, тем ближе к наружной по¬ верхности располагается зона максимального увлажнения. В условиях инфильтрации макси¬ мальный осушающий эффект проявляется при расходе инфильтрующегося воздуха 2 - 4 кг/м2ч, а при меньших и больших расходах осушающий эффект значительно меньше.

Применение этих конструкций дает возмож¬ ность обеспечить избирательность фильтра¬ ции с проявлением положительных эффектов инфильтрации (тепловой, осушающий, венти¬ ляционной и др.) и максимальным сокращени¬ ем эффекта увлажнения эксфильтрации.

Новые ограждающие конструкции с авто¬ номно - управляемой фильтрацией воздуха позволяет разрабатывать особо эффективные по энергосбережению, универсальные и мно¬ гофункциональные здания и сооружения (рис. 3). Представляет интерес производственное здание с общей плоской фундаментной плитой под всем объёмом и утеплением её по пери¬ метру (рис. 3.а). Производственное здание с многоэтажной этажеркой (рис. 3.б) и здание многофункциональное с проветриваемым под¬ польем и воздухопроницаемым покрытием для особых условий вечномёрзлых оснований (рис 3.в).

Рис. 3. Схемы энергоэффективного здания с воздухо¬ проницаемыми ограждающими наружными конструк¬ циями: а - универсальное многофункциональное здание; б - то же, с многоэтажной этажеркой; в - уни¬ версальное здание для особых условий вечномерзлых оснований

Таким образом, найдено новое архитектур¬ но-строительное решение здания с экранирую¬ щей оболочкой и подвесным воздухопроницае¬ мым слоем утеплителя. Оболочка может быть в виде плоских пространственных стержневых, вантовых и мембранных систем, стен и пленоч¬ ных пневматических конструкций. Утепляющий воздухопроницаемый слой может быть жест¬ ким или гибким, стационарным или сменяе¬ мым. Данные здания являются многофункцио¬ нальными по организации теплового и воздуш¬ ного режимов, трансформируемости объемнопланировочных решений, могут быть мобиль¬ ными и сборно-разборными. Причём базой перспективных разработок и исследований яв¬ ляются в основном животноводческие здания, как здания с особо жёсткими требованиями к условиям производства. Комплексное решение выявленной проблемы с разработкой системы энергосберегающих строительно-технических мероприятий и методов физико-технического объединения их возможностей может быть ис¬ пользовано для разработки и проектирования многих зданий другого назначения.

Библиографический список

1. Валов В.М. Энергосберегающие животно­ водческие (физико-технические основы проектиро­ вания): Монография - М., АСВ, 1997,-310с

2. Валов В.М. Кривошеин А. Д. Теплофизические основы проектирования тонкостенных оболочек с воздухопроницаемым слоем утеплителя. //Известия ВУЗов. Строительство - 1994, - N12 - с.107,-113,

Air-penetrating walling in the building Infrastructure

V.M. Valov

ТИе author considers the possibte иsage of buildings and structures with thin shells and sus¬ pension roofs heated with an air-penetrating layer

ском расчете воздухопроницаемых ограждающих конструкций зданий // Известия ВУЗов. Строитель­ ство и архитектура -H-C-1991,-N2.-a65-69.

4. Патент на полезную модель N31255,Кл. 7ЕО4Н 5,08, ЕВ//62 от 27.07.2003. Ограждающая конструкция с регулируемой

воздухопроницаемостью // Валов В.М. Цвяк А.Ц. (РФ),2003.

tudinal and cross air filtration.

Валов Василий Михайлович - доктор техни­ ческих наук, профессор по кафедре «Архитектура промышленных и гражданских зданий», профессор кафедры «Архитектура и градостроительство» СибАДИ. Основные направления научных исследо¬ ваний - физико-технические основы проектиро¬ вания зданий и сооружений. Количество основных публикаций - 90.

В приведённых формулах (1) и (2):

пластины; Е - модуль упругости материала пласти¬

x

Рис. 1. Схема пластины с вырезом

В разности (3) величина U1 представляет собой потенциальную энергию пластины без выреза и определяется по выражению (1). А величина U2 представляет собой потенциаль¬ ную энергию части пластины, соответствую¬ щей вырезу и определяется она согласно вы¬ ражению [1].

Кинетическая энергия пластины с вырезом так же, как и потенциальная, определяется разностью

энергии Т1 определяется по выражению (2), а значение кинетической энергии Т2 по выраже¬ нию

В качестве аппроксимирующей функции, описывающей колебания пластины с вырезом, в настоящем исследовании принято выражение

w(x, у, t) = w(x, у )sin at. (7)

Функцию перемещений w(x, у) была при¬ нята в виде двойного ряда с разделяющимися функциями

w(x, У ) = £ I C f (x j n (у ) (8)

m=1n=1

Параметр Cmn, превращающий выраже¬ ние (7) в экстремаль, подлежит определению. Функции f (x) и (р(у) назначались из усло¬ вия, чтобы они удовлетворяли условиям опирания кромок пластины. Такому требованию удовлетворяют функции, описывающие коле¬ бания простых однопролётных балок [2].

Согласно метода Релея-Ритца для опре¬ деления параметра Cmn аппроксимирующую функцию (7) подставляют в выражение

Из условия минимума энергии Э (9), которое достигается в случае равенства нулю (10)) пер¬ вых вариаций от энергии Э по параметрам Cmn ,

получают систему линейных однородных алгеб¬ раических уравнений, неизвестными в которой

являются параметры Cmn .

= 0 (10)

dCmn

Порядок этой системы определяется чис¬ лом удерживаемых членов ряда (8), описы¬ ваемых индексами m и n.

Полученная таким образом система урав¬ нений имеет нетривиальное решение лишь только в том случае, если её определитель будет равен нулю. После раскрытия опреде¬ лителя получается уравнение, из которого возможно определение частот собственных

колебаний a .

mn

Согласно методу Ритца-Релея аппрокси¬

мирующие функции fm (x), fn (у) должны удовлетворять только геометрическим ус¬

ловиям закрепления кромок пластины. Рассмотрим пластину, у которой три грани

с координатами y = 0, y = b и x = a имеют шар¬ нирное опирание, а кромка с координатой х = 0 - свободна от закрепления.

В качестве аппроксимирующих функций fm (x), fn (у), соответствующих первой форме колебаний, были приняты:

. nhv

sin——. (11)

Ъ

Подставляя функции (11) последователь¬ но в выражения (7), (6), (2), (4), (1), (3), (5), (9) и (10) были получены значения частот первой формы собственных колебаний пластины с прямоугольными отверстиями при указанных условиях опирания кромок этой пластины.

Значения собственных частот a в зави-

m

симости от размеров отверстий приведены в таблицах 1 и 2. В этих же таблицах приведены

значения comn для пластин без вырезов при идентичных условиях.

Исследовались пластины с различными размерами квадратных и прямоугольных вы¬ резов Размеры пластины были приняты сле¬ дующими - 10x10x0,2 см

Таблица 1 - Частотные параметры для квад¬ ратных пластин с квадратными вырезами

Заключение

Результаты расчётов, приведённые в табли¬ цах, показывают, что у пластин с вырезами на¬ блюдается увеличение частот собственных ко¬ лебаний по мере увеличения размеров выреза. Сравнение частот собственных колебаний пла¬ стин свидетельствует, что частоты пластин с прямоугольными вырезами меньше чем у плит с вырезами в виде квадрата.

Таблица 2 -Частотные параметры для квадрат¬ ных пластин с прямоугольными вырезами

Предложенная методика позволяет опреде¬ лять собственные частоты колебаний плит, имеющих любые условия закрепления их кромок.

Полученные результаты могут быть исполь¬ зованы не только для научных исследований, но и в инженерной практике.

Библиографический список

1. Александров А.В. и др. Основы теории упругости и пластичности: Учеб. для строит. Спец. Вузов. - М.: Высшая школа, 1990. - 400 с.

2. Прочность, устойчивость, колебания Справочник. Т. 1, Под ред. И.А. Биргера, Я.Г. Пановко, - М.: Машиностроение, 1968. - 450 с.

THE DEFINITION OF OWN FREQUENCY OS­ CILLATIONS THE RECTANGULAR PLATES WITH HOLES

V.N.Zavyalov, V.M.Romanovskiy

The calculation of rectangular plates with rectan¬ gular holes attached to effect own oscillations is con¬ sidered in the article. The beam's oscillation func­ tions are used for determining the own frequency of plates with different boundary conditions.

Завьялов Виктор Николаевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительная механика» Сибир¬ ской государственной автомобильно-дорожной ака¬ демии. Основное направление научных исследований - расчет пластинчато-стержневых систем в упру­ го-пластической стадии. Имеет 82 опубликованные работы.

Романовский Владимир Меерович - канд техн. наук, доцент кафедры "Строительная механика"Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - расчет пластин с учетом упрочнения материала. Имеет 64 опубликованные работы.