Введение к работе
Актуальность темы. Научно-технический прогресс в области строительства тесно связан с проблемами развития и совершенствования металлических строительных конструкций. Практика строительства показывает, что при использовании достижений науки и техники возможно «поить материалоемкость строительных металлических конструкций примерно на 10 - 20% и одновременно повысить производительность труда при монтаже на 70%.
Совершенствование процесса проектирования, изготовления, комплектной поставки и монтажа металлических конструкций промышленных зданий требует сочетание оптимальных показателей массы с минимальной трудоемкостью механизированного поточного изготовления.
Одним из рациональных направлений повышения уровня в строительстве является применение конструкций с перфорированной стенкой. Использование конструкций с перфорированной стенкой связано с технологией проката двутавровых профилей, накладывающих определенные ограничения на геометрические размеры и приводящих к неполному использованию принципа концеїггращш материала.
Анализ показывает, что в металлических конструкциях широко применяются работающие на сжатие стержни, входящие в состав конструктивных комплексов. В настоящее время вместе с традиционными решениями используются также стержни с перфорированной стенкой, что дает ощутимый экономический эффект.
Применение в строительстве стержней с шахматной перфорацией стенки обосновывается рядом ее преимуществ: увеличение геометрических характеристик (момента инерции, радиуса инерции, момента сопротивления), постоянная жесткость по длине элемента, площадь поперечного сечения равна площади исходного двутавра, отсутствие чередований сплошных и ослабленных участков.
Исследование вопросов прочности и устойчивости сжатых стержней с шахматной перфорацией стенки, а также разработка методов расчета и проектирования позволит более широкое и эффективное внедрение их в строительную практику и, следовательно, отвечает решению задач по экономии материалов и трудовых ресурсов.
Цель диссертационной работы. Обоснование возможности применения и разработка практических рекомендаций по проектированию стальных сжатых элементов на основе сквозных двутавров с шахматной перфорацией стенки.
Научная повазпа работы: - разработаны новые конструкции стоек на основе сквозных двутавров с шахматной перфорацией стенки;
расчетно-экспериментальньш путем выявлено напряженно-деформированное состояіше стоек с шахматной перфорацией стенки, на основе которых получены параметры реза исходного двутавра;
разработаны конечно-элементные модели стоек с шахматной перфорацией стенки в программе COSMOSVM, позволяющие пшгучить достоверные данные о наггряжешю-деформированном состоянии.
На защиту выносятся:
новая конструктивная форма стоек с шахматной перфорацией стенки;
результаты теоретических и экспериментальных исследоваїгай напряженно-деформированного состояния сжатых элементов с шахматной перфорацией стенки;
методика расчета стоек с шахматной перфорацией стенки.
Практическое значение работы заключается в составлении рекомендаций по проектированшо н расчету стоек с шахматной перфорацией стенки; что позволит снизить монтажный вес конструкций с перфорированными стойками в среднем на 18 - 25 % по сравнению с аналогичными типовыми конструкциями.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований и метод инженерного расчета стоек с шахматной перфорацией стенки использованы при разработке проектно-конструкторской документации ЗАО "ВТОР-МЕР' г. Владимира и в учебном процессе на кафедре сопротивления материалов ВлГУ при изучении курса строительной механики.
Достоверность результатов работы подтверждается согласованностью получеїшьгх экспериментальных результатов испытаний стоек с шахматной перфорацией стенки с основными теоретическими положениями научной концепции автора.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в состав диссертационной работы, представлены на 51-й Международной научно-технической кон- ' ч ференции молодых ученых и студентов (г. Санкт-Петербург, 1996 г.), на 29-й научно-технической конференции (г. Владимир, 1996 г.) Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 3 печатных работах. Подана заявка на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация включает: введение; четыре главы; основные выводы; список литературы и приложения общим объемом 129 страниц, в том числе 86 страниц машинописного текста, 42 рисунка, 3 таблицы, список литературы содержит 102 наименования.