Trial design of umbrella type shell structures

To create aesthetically expressive and functional small architectural forms, it is advisable to use reinforced concrete umbrella type shells in the shape of surfaces that can be specified in an analytical form. Hard landscaping is a suitable field of application for insufficiently studied and tested structures, in contrast to large structures of high importance class. The paper gives an example of a trial variant design of a small garden and park structure in the form of an umbrella type shell, during which different types of umbrella surfaces were analyzed and three variants were selected. Among the studied forms are the following surfaces: a paraboloid of rotation, an umbrella-type surface with a sinusoidal generator, an umbrella-type surface with radial waves based on cubic parabolas (with central flat point). The calculation of stress-strain state of three shells under their own weight was carried out using the finite element method and the peculiarities of working under load of each type of structures were revealed, recommendations are given when designing similar structures.

Для создания эстетически выразительных и функциональных малых архитектурных форм целесообразно применение железобетонных или композитных оболочек зонтичного типа в виде поверхностей, которые могут быть заданы в аналитической форме. Разные аналитические поверхности визуально похожи, но при этом значительно отличаются в плане работы под нагрузкой. Малые архитектурные формы являются подходящей областью применения для недостаточно изученных и апробированных конструкций, в отличие от крупных ответственных сооружений. Приводится пример вариантного проектирования небольшого садово-паркового сооружения в виде оболочки зонтичного типа, в ходе которого были проанализированы разные виды зонтичных поверхностей и выбраны три варианта. В числе исследуемых форм такие поверхности, как параболоид вращения, поверхность зонтичного типа с синусоидальной образующей, поверхность зонтичного типа с радиальными волнами, образованная кубическими параболами (с центральной плоскостной точкой). Произведены расчет на прочность и исследование распределения напряжений для трех оболочек, шарнирно закрепленных по краям, при действии собственного веса при помощи метода конечных элементов и выявлены особенности работы под нагрузкой каждого вида конструкций, даны рекомендации при проектировании аналогичных сооружений.