Введение к работе
;. -, :
Актуальность работы. Изучение действительной работы стальных двутавровых балок, воспринимающих' статическую и подвижную нагрузки, и сопоставление принимаемых для них конструктивных решений с аналогичными зарубежными (США, ФРГ, Италия, ГДР и др.) показало, что проектирование отечественных балок осуществляется с завышенными требованиями. Больше всего завышены требования в отношении количества и размеров устанавливаемых ребер жесткости. Кроме того приварка поперечных ребер выполняется малопроизводительной полуавтоматической сваркой, а зачастую и вручную. При этом для установки двусторонних ребер необходимо иметь еще и дорогостоящие кантователи.
Анализ конструктивных решений типовых подкрановых балок показал, что на лромезкуточные поперечные ребра жесткости расход металла составляет 3*4,5% от общего веса балки, а трудозатраты по установке ребер составляют 10-15% общих трудозатрат по изготовлению балок. Учитывая, что ежегодно изготовляется более 350 тыс. шт. сварных балок и на их изготовление расходуется около миллиона тонн металлопроката, решение вопросов, обеспечивающих существенное уменьшение трудоемкости изготовления и стоимости балок, получение экономии металла при их производстве представляет собой важную народнохозяйственную задачу.
Диссертация выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ ЦНИИСК им. Кучеренко по теме Jf6H04BI500 как составная часть задания 06.02.03 общесоюзной научно-технической программы 0.72.01, а также как составная часть работ, выполненных в рамках Госзаказа №8-0200-87 СНиП "Стальные конструкции" (темы №5-0011-87, №04Б0063).
Целью работы является исследование действительных условий
работы и несущей способности опорных и промежуточных поперечных ребер жесткости изгибаемых элементов, разработка расчета их оптимальных размеров, а также эффективных способов крепления к элементам поперечного сечения двутавровых балок.
Научная новизна работы заключается в следующем:
теоретически и экспериментально исследовано напряженно--деформированное состояние вертикальных ребер жесткости и элементов поперечного сечения балки (пояса и стенки), к которым прикрепляются ребра;
разработана методика экспериментальных исследований несущей способности поперечных ребер жесткости и определено влияние геометрических размеров ребер и элементов поперечного сечения двутавровых балок на величину критической нагрузки потери устойчивости поперечных ребер;
установлено, что фактическая несущая, способность опорных ребер со строганными торцами и промежуточных ребер, их действительные условия работы не соответствуют предпосылкам, принятым в действующих нормах;
установлено, что при расчетах на устойчивость промежуточных поперечных ребер жесткости необходимо рассматривать предельное состояние не ребра, а узла, включающего в себя верхний пояс, стенку и ребро;
экспериментально исследовано влияние прикрепления односторонних ребер односторонними швами на устойчивость ребер, а также на усталостную прочность подкрановых балок;
разработаны и исследованы конструктивно-технологические мероприятия по совершенствованип прикреплений ребер, которые обеспечивают повышение хладостойкости изгибаемых элементов, выполненных из углеродистой стали;
- 5 -'
- с использованием ЭВМ разработан расчет устойчивости про
межуточных ребер с учетом прикреплений их к поясам и к стенке,
а также с учетом упругопластической работы материала;
- разработан практический метод расчета несущей способности
и определения оптимальных размеров промежуточных поперечных ре
бер жесткости.
Практическая значимость и внедрение результатов работы. На основании результатов исследований, выполненных в рамках данной работы, в 1987 году разработаны и переданы институту Гипро-тгоменнефтегаз Миннефтепрома рекомендации по конструктивно-технологическому оформлению стальных изгибаемых элементов северного исполнения из стали марки ВСтЗсп. Применение разработанных рекомендаций позволяет ежегодно снизить расход дефицитной низколегированной стали до 30 тыс. тонн.
В 1988 году в Госстрой СССР внесены предложения, допускающие применение односторонних сварных швов для прикрепления промежуточных поперечных ребер жесткости в балках под мостовые краны групп режимов работы IK-5K, а в 1989 году предложения по расчету оптимальных размеров и несущей способности промежуточных поперечных ребер жесткости стальных изгибаемых элементов. Данные предложения позволяют обеспечить снижение расхода стали на изготовление ребер до 30% (ежегодная экономия металла составит примерно 1,24-1,3 тыс. тонн), а также снижение общих трудозатрат при изготовлении сварных балок на 6-7%.
Апробадия работы.Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях секции металлических конструкций научно-технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко (Москва, 1986--1989 гг.).
Публикации. Основные результаты изложены в трех научных статьях и двух научно-технических отчетах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения. Она содержит 123 страницы машинописного текста, 54 рисунка, 25 таблиц. Список литературы вюгочает 104 наименования, в том числе 21 иностранное.