Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема снижения массы и стоимости металлических конструкций в настоящее время сохраняет свою актуальность связи с высокой потребностью в металле дія нужд народного хозяйства. Большая роль в выполнении этоа задачи в троительстве отводится научным исследованиям по дальнейшему совершенствованию методов расчета конструкция. Важным' достижением школы 'проектирования строителышх конструкции по предельные состояниям явилось введение учета, работы материала за пределом упругости. Решение проблемы расчёта стальных конструкция с учетов пластическая деформации основывается на подложенном Н.С. Стрелецким пзреходе на деформационный вид критерия прочности.
В. развитие этого научного направления лвтором разработаны новые метсдихи исследования упруго-пластического напряженно-деформированного состояния етериневых изгибаемых конструкция оснозанные на' методе переменных параметров способы их расчета при учете физической и геометрической нелинейности в области ограниченных пластических деформация.
Наряду с проблемами ргсчгтэ и проектирования, новых конструкции возникают вопросы, связанные с реконструкцией здания и сооружений.' Интенсификация производства и развития промышленности на основе нэ>чю-техничьскоп5 прогресса предусматривают регулярную модернизацию к замену технологического оборудования, что в свою очерздь связано с" увеличением или изменением характера действующих на стоигельн^з конструкции нагрузок и часто вызывает необходимость увеличения их
Несущеп СПОСОбНОСТИ (УСИЛЄНПЯ). СреДИ ЭКСПЛуаТИрурМЫХ СфОИ-
тельиых конструкция масса стальных ".конструкци"* составляет на территории Украины свыше 25 млн. тонн.
Существующее нормы СНиП 11-23-31* рекомендуют выполнять расчет стальных конструкций, как правило, с учетом н^упругих деформация. При соответ гвуюцзм тєхнико-економичєско* обосновании расчв'. допускается производить по деформированной схеме. При .этом для статически неопределимых конструкций, методика расчета которых с .учетом неупругих деформация стали не рпзработлна. расчетный усилия разрешается определять в предположении упругих деформаций стали по недеформированной схеме. Способ учета перераспредетения усилий в нормах при-
водится тольк для моностальных неразрззных балок.
Поэтому тема рзботы, посвященная развитию нового перспективного научного направленім учета ограниченных пласти-, ческих деформации в предельном состоянии по прочности изгибаемых стальных и бкетальных стеркневых конструкций с учетом деформированной схемы, является весьма актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение, поскольку направлена на повышение надежности, экономичности и качества строительных металлоконструкций.
Целью работы являются теоретичен toe и экспериментальное обоснование распространения учет<| ограниченных пластических деформация па более широкий класс статически нагру энных конструкций, а также разработка соотве~гствУг''Щк методик расчета первого предельного состояния моно- и о'истальных стати-чвеки определимых и неопределимых стеркневых конструкций по непригодности к эксплуатации, приводящих к экономии стали. -
На защиту выносятся следующие новые положения:
- новый подход к решнию деформационных задач;
нзховдевие напряженно-деформированного состояния стальных стершей, в тон числе и усиленных, работающих как отдельно так и в составе стержневой конструкции на любом уровне нагружания, включая и предельны?.;
- особенности работы статически определимых и неопредё-
лиящ стальных и бпетальных стеркневых конструкция с учетом
физической и геометрической нелинейности в области огра
ниченных пластических деформация:
экспериментальные исследования действительной раба -ты моделей моно- и бистальпых стержней при сланном сопротивлении, усиленных юно- и бкетальных разрезных' и неразрззных балок, а тійнє одноконтурных рам;
практические методики по расчету о'истальных стержней при сложном сопротивлении, угчленаых моно- и бисталь-ных балок на прочность.
Научную новизну работы составляют: - развитие нового направления в разработке практических методов расчета статичесш неопрэделимих ста»ьных и бизталь-ных стеркневых конструкций, основанного на исследовании пре- Дзлыщх оостоппж тонкостенных стеркневых элементов, работающих в області' ограниченных пластических деформаций;
- методика получения теоретического напряженно оформи-
решенного состояния составных сочонип«стальных и бистэльных с<-ержиеп, в том числ^ усиленных, в области ограничертых пластических деформация с у четом касательных nanpmteiuia при комбинациях одноосного и двухосного изіійз и продольной силы;
методика учета физической и геометрической нелинейно-ста на уровне отдельных стеряией, основанная на методе возобновления предельных пластических деформация, позволяющая выполнять корректировку матриц жесткости ноно- и бистэльных стержней, входящих в состав неразрезн:а балок или рамньїі конструкция, на каждом шаге итерационного процесса без использования обычно применяемых функша Ь.В. Корноухппа;
способ нахождения величину перераспределения нагибающих моментов в статически неопределимых стержневых системах с учетом физичястса и геометрической нелинейноеги, а также наличия началы"ых несовершенств, основанный на кетсяз везоб-
' новления предельной величины пластической составляющей интенсивности деформаций;
. - методика разграничения ссылается расчета по прочности при ограничении пластических деформация и по устойчивости:
-способ определения рациог льных площздек и длин листов усиления, п также методчха расчета прочности усиленных кона- и бистзпыых разрос ых и неразрешим балок, основанная на автоматизированном расчете путем возобновления прэ-дельяии величины пластических деформация на кантон шаго итерационного процесса;
разработанная практическая методика расУетэ ' лрочЕости бистальных стержней, усиленных разрезных бистальных балок по критерий ограниченных пластических деформаций, реализующая принцип сохранения традиционного вида расчету і формул упру-ноя стадии работы с дополнением предлагаемой системой коэффициентов, формулами и таблицами и обеспечивающая рэвчопроч-ность конструкция при разных силовых фактира:: -
прием корректировки расчетных коэффициентов при учете взаимодействия различных комбинаций изгибающих моментов и продсхоных усатая с провэркол условных напряжения з определенных точках сечения бистального стержня, обеспечивающий учет точных кривых взаимодействия;
методахл непосредственного рзечета стержневых конструкция в системах ."Бгсматиоированного проектирования по вє-
личинам продельных пластических деформация;
- выводы впервые проведенного на созданных автором ус
тановках,. ззщие.єї::-іьїх авторскими свидетельствами, исследова
ния действительной работы стальных и бистальных стержней при
одноосном и двухосном изгибе, в том числе с продольной си
лой, а также стзлънчх и (Остальных неразрезных балок в тон
числе усиленных, л рамных конструкций.
Обоснованность и достоверность основных научных положений определяются:.
- использованием общепринятых расчетных предпосылок и
допущений при формировании моделей рассматриваемых задач;
- применением апробированных методов, обеспечивающих
* качественное и количественное совпадение результатов работы
с. данными известных решений частных задач, а также с экспериментальными данными, полученными' при выполнении диссертации, м.опубликованными данными отечественных и зарубежных авторов;
- комплексным характером работы, в которой рассматри
ваются все этапы, связанные с исследованием деформации, про
гибов и несущей способности как отдельных элементов, так и
стержневой конструкции в целом,' от обоснования расчетных
предпосылок до экспериментальной проверки.
' Практическая цаякость работа состоит в том, что автором разработана теория работы гогибаекых стальных и бистальгых стержневых конструкций с учетом физической и геометрической нелинейности в области сграни1' иных пластических деформаций при статических нагрузках, позволяющая предсказать как качественные особенности поведения рассматриваемых конструкций, так и ко-^честьенные значения деформации, прогибов и перераспределения усилий в условиях сложного напрняеннот состояния и сложного сопротивления сечений.
Полученные результаты послулили научной основой для разработки:
- рекомендаций го проектированию;
- практических методик и программ для расчета и проек-
' тирования моно- и бистальных стержней работающие как отдель
но, та* и в составе рамных конструкций, моно- и бистальных
неразрэзных оалок. усиленных моно- и бистглъиых разрезных и
нерззрезных балик.
Реализация результатов работы осуществлялась в еле-
дувших формах:
Матерлзлы исследований использованы ЩИИПроектсталькоя-струнциея ии. Н.П. Мельникова:
в развили СНиЛ п-23-81 "Стальные нпнетрукции. Нормы проектирования", утвержденных и изданных в 1885 г. (раздел 5); .
в "Рекомендациях по проектированию бисталышх балок" (приказ n ' 108 по объединению Сокгометаллостройни'.ілроокт от 17.12.1985 г. об обязательном использовании "Рекомендаций" для всех подразделение объединения);
при выполнении НИР по госзаказу 06-02-60-68/2 .,7 для
разработки "Рекомендтци» по paj питию СА"? в области расчета
на прочность мнгтозтаяошг прокзданиа" (цНШТСК. 0IIFKC, вып.
151. 1988 г.).. '
Разработанная методика расчета на прочность внедрила
также в практику проектирования ГПИ "днепрпроекгсталысопст-
.рукция" и ГПИ "Лэппроэктстальконструкция". С помощью полу
ченных данных выполнены расчеты несудах балок большепролег-
кых транспортных галетой для Юхного горно-обогатительного
комбината и Днепропетровского металлургического комбината
им. Дзержинска:о, а также при реконструкции сооружении Кот
ласского далсюлезно-бумажного комежата и ЛонипіТладского ме
таллического завода. Результаты работы иополь вались в
учебном процессе Одесского ЮЛ. "
Аігробашя работы. Основные результаты исследования и материалы диссертэ'даи докладывались и обсуждались: на Dceco-юзном семинаре "Индустриальные технические решения для реконструкции здания и сооружений промышленных предприятии" (Макееруз, 198в>; Всесоюзной нэучяо-техническоа конференции "Проблемы метрологического пбес<рчеяия в строи^лзство** (Москва, 1939); iv и v Украинских конференциях по квталличэ-ским конструкциям (Киев. 1938, 1992 гг); Республиканское нэ-учио-технччёской конференции "Исследование'работы и применение в строител'.стБв эффективных. элементов кои грукщ" " (Ровно. 1990); Всесоюзном совещании "Опыт применения материалов в сельскохозяйственном машиностроении" (Киев. 193Ь); научных конференциях ЮТСИ. ОИСИ и др.
Содержанке .работы в целом докладывалось на научном семинаре кафедры металлических и деревянпьа конструкций КИИ* и заседании -асоопиашга завєдувдих кафедрами металлических кон-
&
струкция строительных вузов СНГ.
Публикации. Основное содорканме диссертант освещено в 47 печатных работах, опубликованных в центральной, республиканской и межвузовской печати (в том числе получено 5 авторских свидетельств).
Структура и объем диссецгации. Диссертацгч состоит из
введения, В разделов, заключения, списка литературы -из 208
наименований и приложения. Работа изложена на 433 страницах,
включающих 300 страниц основного текста, 94 страниц ри
сунков-, 11 страниц таблиц и 25 страниц наименования литера
туры. В приложении содержатся материалы о внедрении к -лу
ченных результатов. с