Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек Кожихов, Алексей Григорьевич

Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек
<
Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кожихов, Алексей Григорьевич. Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01 / Кожихов Алексей Григорьевич; [Место защиты: Моск. гос. акад. коммун. хоз-ва и стр-ва].- Новочеркасск, 2011.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2624

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Современное состояние вопроса 9

1.1. Достоинства и классификация перфорированных стержней 9

1.2. Применение перфорированных стержней 1-5

1.3. Технология изготовления перфорированных стержней 18

1.4. Обзор экспериментально-теоретических исследований сжатых перфорированных стержней 22

1.5. Расчетные модели перфорированного стержня 38

1.6. Выводы по первой главе 40

Глава 2. Совершенствование методики определения силового сопротивления перфорированных стоек 42

2.1. Определение силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек в проектно-вычислительном комплексе Structure CAD 42

2.2. Определение силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек в программном комплексе «Лира» 56

2.3. Определение силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек в расчетно-вычислительном комплексе «POLYGON» 62

2.4. Разработка объемных конечных элементов повышенной точности. «Моментная» схема метода конечных элементов . 72

2.4.1. Построение несовместных функций перемещений с помощью вспомогательных аппроксимирующих полиномов 73

2.4.1.1. Полилинейный конечный элемент 73

2.4.1.2. Поликвадратичный конечный элемент 80

2.4.2. Аппроксимация компонент тензора деформаций 82

2.4.3. «Функции формы» объемных изопараметрических конечных элементов 85

2.4.4. Матричный алгоритм формирования матрицы жесткости объемных конечных элементов по «моментной» схеме 88

2.5. Выводы по второй главе 98

Глава 3. Экспериментальное исследование силового сопротивления сжатых перфорированных стоек 100

3.1. Цели эксперимента 100

3.2. Изготовление экспериментальных образцов 101

3.3. Характеристики экспериментальных образцов 102

3.4. Стенд для испытания стоек на внецентренное сжатие 104

3.5. Методика проведения опытов 108

3.6. Аппаратное и программное обеспечения тензометрии 111

3.7. Исследование силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек 114

3.8. Несущая способность стоек 118

3.9. Сопоставление экспериментальных данных с результатами расчета 119

3.10. Выводы по третьей главе 124

Глава 4. Совершенствование конструктивной формы перфорированных стоек и балок 125

4.1. Перфорированные двухветвевые стойки из развитых дву тавров 126

4.1.1. Перфорированная двухветвевая стойка из развитых двутавров 127

4.1.2. Перфорированная двухветвевая стойка из развитых двутавров с прямоугольными вставками 128

4.1.3. Перфорированная двухветвевая стойка из развитых двутавров с гофрированными прямоугольными вставками 129

4.2. Перфорированная балка с шахматной перфорацией с прямоугольными гофрированными вставками 131

4.3. Автоматизированное определение геометрических характеристик поперечных сечений перфорированных двутавров 133

4.4: Выводы по четвертой главе 141

Заключение 143

Литература 147

Приложения 163

Введение к работе

Актуальность работы. Повышение эффективности строительных конструкций на основе совершенствования конструктивных форм и методов их расчета - одна из актуальных задач капитального строительства. Перфорированные двутавры применяются в промышленном, гражданском, транспортном, сельскохозяйственном строительстве, мосто-, судо-, машино-, авиастроении в качестве балок и ригелей, колонн и стоек, арок, прогонов, элементов ферм, складчатых и пространственных систем, в конструкциях производственных, уникальных спортивных, торгово-развлекательных зданий и сооружений и т.п. Преимуществами перфорированных двутавровых балок и стоек являются повышенная несущая способность и жесткость за счет увеличения высоты сечения, облегченность, экономичность в сравнении с прокатными и сварными аналогами. Перфорированные стержни отличаются технологичностью изготовления, транспортабельностью, хорошими эксплуатационными качествами. Академик Н.П. Мельников отмечал перспективность и экономическую эффективность широкого применения перфорированных профилей.

Недостаточное количество исследований направлено на изучение сжатых перфорированных элементов, особенно с учетом геометрической и физической нелинейности. Поэтому проведение численных и экспериментальных исследований, направленных на совершенствование методики определения силового сопротивления перфорированных стоек, является актуальным.

Цель диссертационной работы — совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы стальных перфорированных стоек.

Для достижения цели ставились следующие задачи исследований: - разработка классификации перфорированных стержней; разработка алгоритма и программы для ЭВМ конечно-элементного моделирования силового сопротивления перфорированных стоек с учетом геометрической и физической нелинейности; численное определение силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стальных стоек с учетом геометрической и физической нелинейности и его сопоставление с результатами эксперимента; разработка новых конструктивных форм стоек из перфорированных двутавров.

Объект исследования - внецентренно сжатые перфорированные двутавровые стальные стойки.

Предмет исследования — силовое сопротивление и конструктивные формы стальных перфорированных стоек.

Методы исследований: численный метод строительной механики — метод конечных элементов; экспериментальные методы, в том числе тензометрический метод определения силового сопротивления.

Научная новизна работы состоит: в разработке эффективной, методики численного и экспериментального определения и исследования силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек с учетом геометрической и физической нелинейности; в численных и экспериментальных исследованиях силового сопротивления внецентренно сжатых стальных перфорированных стоек и сопоставлении их результатов; в разработке новых конструктивных форм перфорированных стоек повышенной несущей способности и жесткости.

Обоснованность и достоверность результатов основывается на использовании хорошо апробированных методов и программных комплексов расчета строительных конструкций, а также на вполне удовлетворительном соответствии численных и экспериментальных результатов.

Практическая ценность работы заключается в разработке: новых конструктивных форм перфорированных стоек повышенной, несущей способности и жесткости, на которые получены патенты на полезные модели (№№ патентов 66763, 70527, 70911, 68551); алгоритма и программы для ЭВМ конечно-элементного моделирования силового сопротивления перфорированных стоек с учетом геометрической и физической нелинейности; алгоритма и программы автоматизированного определения геометрических характеристик поперечных сечений перфорированных двутавров различных типов, доведенной до инженерного уровня.

Данная работа выполнена в рамках одного из научных направлений Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), развиваемого кафедрой «Строительство и архитектура» - «Компьютерная оптимизация, ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений», входящего в комплексную научно-техническую программу «Теоретические основы, принципы, методы и модели процессов обработки информации, управления и диагностики технических и социально-экономических систем и их применение В' образовании, строительстве и медицине» (код темы по ГАСНТИ 67.01.77).

Диссертационная работа соответствует пунктам №№ 1, 3 паспорта научной специальности 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения».

На защиту выносятся: усовершенствованная методика определения силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек; результаты экспериментального и численного моделирования силового сопротивления внецентренно сжатых стальных перфорированных стоек с учетом геометрической и физической нелинейности и их сопоставление; алгоритм и модуль программы для конечно-элементного моделирования-силового сопротивления перфорированных стоек с учетом геометрической и физической нелинейности; новые конструктивные формы перфорированных стоек повышенной несущей способности и жесткости (№№ патентов 66763, 70527, 70911, 68551).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на научно-технических конференциях ЮРГТУ (НПИ), РГСУ, МГАКХиС. Полностью работа была доложена на межкафедральном научном семинаре «Компьютерная оптимизация, ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений» ЮРГТУ (НПИ). На всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества «Эврика-2007» работа получила диплом 2 степени. Работа отмечена Ростовским отделением Российской инженерной академии и Северо-Кавказским научным центром высшей школы ЮФУ дипломом лауреата конкурса имени академика И.И. Воровича среди молодых ученых и специалистов Ростовской области на лучшую работу по фундаментальным и прикладным проблемам современной техники 2009 года.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 печатные работы, в том числе две в научных журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендуемых ВАК.

Реализация результатов исследований. Результаты выполненных исследований внедрены в практику ОАО Проектно-технологического института «Ростовагропромтехпроект» (г. Ростов-на-Дону), межвузовского проектного бюро ЮРГТУ (НПИ). Используются в учебном процессе при чтении лекций студентам строительных специальностей, слушателям курсов повышении квалификации в МРЦПК ЮРГТУ (НПИ), в научно-исследовательской работе студентов, курсовом и дипломном проектировании и др.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем составляет 172 страницы, в том числе 96 рисунков, 24 таблицы, список литературы из 182 наименований, из них 8 на иностранных языках.

Обзор экспериментально-теоретических исследований сжатых перфорированных стержней

Значительный вклад в развитие строительной науки внесли В.Г. Шухов, Ф.С. Ясинский [174], И.П. Прокофьев, Н.А. Белелюбский, Н.С. Стрелецкий, Н.П. Мельников [100, 102-104], СП. Тимошенко [160, 161], Е.Н. Беленя [97, 98, 101], В.З. Власов [28], А.А Гвоздев, В.В. Михайлов, В.М. Бондаренко [15-20], P.O. Бакиров [9, 15], М.В. Берлинов [11], В.Г. Назаренко [15], В.И. Колчунов [17] и др.

Вопросам механики твердого деформируемого тела посвящены работы М. Планка [128], А.А. Ильюшина [68], И.И. Гольденблатта, Я.Г. Пановко [14, 120], А.П. Филина [164, 165], Гениева [39], B.C. Лейтеса [39], И.И. Блехмана [14] и др.

На изучение работы тонкостенных стержней направлены труды многих ученых. Базой отечественных исследований является техническая теория расчета тонкостенных стержней В.З. Власова и уравнения равновесия для пространственно-деформированной схемы, составленные В.З. Власовым [28], Б.М. Броуде, Л.Н. Воробьевым [30-31], СП. Вяземским, Г.В. Воронцовым [32-34] и Е.А. Бейлиным [10].

Особую группу исследований составляют работы по развитию геометрически и физически нелинейной теории расчета напряженно-деформированного состояния, устойчивости и несущей способности тонкостенных стержней. Это работы А.В. Александрова [1-3], А.С. Вольмира [29], Г.В. Василькова [24-26], А.А. Гвоздева, А.В. Геммерлинга [38], А.З. Зарифь-яна [33-34], А.А. Ильюшина [68], А.Р. Ржаницына [138, 139] и др. ученых [8, 47,73,94,119, 144].

А.А. Ильюшиным [68] создана деформационная теория пластичности, в которой на основе соотношений малых упругопластических деформаций получены зависимости между напряжениями и деформациями за пределом упругости, а также разработан универсальный метод «упругих решений». В.Г. Зубчаниновым, учеником А.А. Ильюшина, разработана концепция устойчивости упругопластических систем при квазистатических процессах нагружения [65-66]. Г.В. Васильковым [24-26] разработан обобщенный метод упругих решений, представляющий собой синтез методов «упругих решений» и переменных параметров упругости. А.З. Зарифьяном получены дифференциальные уравнения изгиба и кручения геометрически и физически нелинейных тонкостенных стержней открытого профиля, а также методы расчета, позволяющие определять предельные величины нагрузок при различных загружениях и опираннях стержней.

Устойчивости стальных конструкций посвящены работы Ф. Блейха [13], СП. Тимошенко [160-161], Ф.С. Ясинского [174] и др.

Устойчивость внецентренно сжатых тонкостенных стержней открытого профиля исследовалась в работах А.З.Зарифьяна, А.Н. Дудченко [54], В.П. Юзикова [173], Л.В. Шкуракова [171], В.В. Артемова [5], С.А. Алексеева [4], И.А. Петрова [126], П.Я. Ларичева, А.А.Пиковского, Б.М. Броуде, Ю.Д. Копейкина, Чувикина, В.В. Пинаджана [129] и др.

Ю.Н. Хромец работал над совершенствованием конструктивных решений промышленных зданий, в т.ч. и из легких стальных конструкций [168-170].

Работы А.В. Перельмутера [40, 70, 125], В.В. Горева [95, 99], В.И. Сливкера [125, 150], П.П. Гайджурова [35-37], Л.А. Розина [140-141] и др. ученых [42, 63, 64] посвящены математическому моделированию при расчетах и исследованиях строительных конструкций.

Перфорированные элементы можно отнести к тонкостенным стержневым элементам. Экспериментально-теоретические исследования работы сжатых перфорированных стержней, в отличие от аналогичных исследований перфорированных балок [12, 21, 55, 106-108, ПО, 118], не очень многочисленны. Их проводили отечественные и зарубежные ученые: Н.П. Мельников [102-104], Н.С. Стрелецкий, В.М. Калушин [69], М.М. Копытов [79-84], В.В. Горев [41], А.А. Рочев [142, 143], М.М. Жербин [59], Л.Е. Дробязко [52] В.М. Дарипаско [50], М. Greenspan, A. Stang, В. Jaffe (США) [177-179], S. Weiss, М. Wieczorek (Польша) [180] и др [172].

В 40-х годах XX века Американским Государственным Бюро Стандартов была разработана первая программа экспериментально-теоретических исследований составных перфорированных стержней. В жизнь ее претворили М. Greenspan, A. Stang и В. Jaffe.

Испытаниям подверглись 88 центрально сжатых стальных перфорированных колонн двутаврового и швеллерного поперечного сечения с круглыми и овальными отверстиями, образованные из 4 и 2 уголков, соединенных перфорированным листом при помощи заклепок или болтов (рис. 1.4.1).

Определение силового сопротивления внецентренно сжатых перфорированных стоек в программном комплексе «Лира»

Программный комплекс «Лира» (ПК «Лира») предназначен для численного исследования прочности и устойчивости конструкций и их автоматизированного проектирования [42, 90]. ПК «Лира» широко применяется в проектной практике в нашей стране и зарубежом. С целью определения силового сопротивления перфорированной стойки, сжатой с одно- и двухосным эксцентриситетами, и сравнения полученных результатов с экспериментальными данными, а также с результатами расчета в ПВК SCAD (результаты эксперимента описаны в главе 3) были выполнены следующие расчеты: - линейный расчет; - расчет с учетом геометрической и физической нелинейности.

Геометрические размеры исследуемой перфорированной стойки представлены на рис. 2.1.1. Геометрические размеры, материал, схема приложения нагрузки и опорных закреплений стойки, величины эксцентриситетов исследуемой перфорированной стойки соответствуют экспериментальным. Схема разбивки стойки на конечные элементы в ПК «Лира» представлены на рис. 2.2.1. Общее количество элементов - 12861, узлов - 13127. Ниже приведены краткие характери- стики использованных типов конечных элеки ПК «Лира» на универсальные конечные ментов. элементы оболочек

Для линейного расчета использовались универсальные треугольные и четырехугольные конечные элементы оболочки (типы 42 и 44 соответственно), предназначенные для прочностного расчета тонких пологих оболочек. В каждом из узлов КЭ имеется по шесть степеней свободы: U - линейное перемещение по оси XI; V - линейное перемещение по оси YI; W - линейное перемещение по оси ZI; UX - угол поворота относительно оси XI; UY - угол поворота относительно оси YI; UZ - угол поворота относительно оси ZI. Треугольный и четырехугольный элементы оболочки с учетом физической и геометрической нелинейности (типы 442 и 444 соответственно) предназначены для определения напряженно-деформированного состояния оболочек и позволяют учитывать одновременно физическую и геометрическую нелинейности при расчете. Оболочка рассматривается как биматериальная система с изотропными физически нелинейными материалами. Расчет производится шаговым методом. На каждом шаге матрица жесткости формируется в системе координат «нового положения» с учетом изменения касательного модуля деформации. Узел конечного элемента имеет шесть степеней свободы. Схематические изображения КЭ и последовательность нумерации узлов представлены на рис. 2.2.2 и 2.2.3. Для задания физической нелинейности использовался экспоненциальный закон нелинейного деформирования с параметрами, представленными на рис. 2.2.4. Параметры нелинейного закона деформирования были взяты из результатов механических испытаний на растяжение плоских образцов, вырезанных из материала экспериментальных образцов (приложение 3). В табл. 2.2.1 и 2.2.2 и на рис. 2.2.5 - 2.2.9 приведены результаты расчета в ПК «Лира». Результаты расчета в ПК «Лира». Сжатие с одноосным эксцентриситетом РВК POLYGON - это авторизированный расчетно-вычислительный комплекс, разработанный в ЮРГТУ (НПИ) под руководством д.т.н., проф. П.П. Гайджурова. РВК POLYGON базируется на методе конечных элементов в форме метода перемещений и предназначен для моделирования силового сопротивления объемно-стержневых упруговязкопластических систем при статических, квазистатических и динамических внешних воздействиях. В основе алгоритма (рис. 2.3.1) решения физически нелинейной задачи в РВК POLYGON лежит алгорит метода переменных параметров упругости в сочетании с шаговой процедурой нагружения (разгрузки). Для учета геометрической нелинейности в РВК POLYGON использован модифицированный метод Лагранжа. Процесс нагружения представляется в виде последовательности шагов с малым приращением по нагрузке. На каждом последующем шаге осуществляется корректировка геометрии рассчитываемой конструкции с учетом полученных конечных перемещений. В соответствии с этим выполняется переформирование матрицы жесткости конструкции. Гипотезы алгоритма: — Материал упругий, изотропный. Физические соотношения устанавливаются в рамках деформационной теории пластичности. — Нагрузки прикладываются квазистатически с увеличением малыми шагами.

Процесс нагружения считаем активным (параметры.напряженно-деформированного состояния монотонно увеличиваются во всем объеме, занимаемом образцом). — Разгрузка происходит линейно упруго. — Нелинейность учитывается для каждого конечного элемента модели путем оценки деформированного состояния в точках интегрирования. Таким образом, в одном конечном элементе-может наблюдаться неоднородность механических характеристик. Суть алгоритма состоит в следующем (порядок алгоритма): 1. На текущем шаге загружения формируется топологическая информация о конечно-элементной модели, включая текущие координаты узлов. Вычисляются исходные величины интенсивности деформаций в точках интегрирования каждого конечного элемента. 2.

Для элементов, в объеме которых обнаружен пластический отклик, определяется новый секущий модуль упругости и соответствующий коэффициент Пуассона. 3. Формируется матрица жесткости ансамбля и соответствующий новый вектор узловых сил. 4. Решается система линейных алгебраических уравнений и по найденному вектору узловых перемещений определяются новые значения интенсивности деформаций в узлах интегрирования и сравниваются с исходными. Для объемных восьми- и шестиузловых полилинейных изопараметри-ческих конечных элементов геометрия и перемещения узлов элементов в глобальных декартовых осях [zl,z2,z3\, ковариантные компоненты тензора деформаций в виде отрезков ряда Тейлора в местных "сопутствующих" координатах {ху,х2,х3}

Стенд для испытания стоек на внецентренное сжатие

Испытания перфорированных стоек на внецентренное сжатие проводились статической нагрузкой на специально сконструированной установке на базе 10-тонной рычажно-маятниковой машины системы профессора А.П. Коробова [85]. Универсальная машина А.П. Коробова (рис. 3.6) состоит из привода, нагружающего устройства с исполнительным механизмом и силоизмерительного устройства.

Привод универсальной машины состоит из редуктора 1 и винтовой передачи 2, преобразующей вращательное движение в поступательное. Нагружающее устройство содержит станину 3, стойки 4, неподвижную траверсу 5, исполнительный механизм, специальные приспособления для закрепления испытываемых образцов 9. Исполнительным механизмом является система из подвижной траверсы 7 и тяг 6, приводимых в движение винтовой передачей 2. Силоизмерительное устройство -динамометр 8. Нагружающее устройство машины позволяет прикладывать силу с малой скоростью, фиксировать и, при необходимости, стабилизировать ее значение на постоянном уровне. Общий вид испытательной установки приведен на рис. 3.7. Давление от машины передается на шарик (через специально изготовленные пуансоны со съемными обоймами для шариков) и далее — непосредственно на пластину, установленную с целью стеснения депланации (рис. 3.8). С целью предотвращения поворота опорных сечений вокруг продольной оси стойки Z устанавливались упорные винты, имеющие шарнирные сочленения в вертикальной плоскости и не препятствующие повороту торцовых сечений относительно главных осей X и У (рис. 3.8, 3.9). Верхнее опорное приспособление оставалось в процессе всех испытаний неподвижным, а нижнее перемещалось в ходе нагружения.

Опорные устройства в экспериментах соответствовали шарнирной схеме закрепления концов стоек (рис. 3.8, 3.9). Рис. 3.9. Опорное устройство в нижней части стойки Центрирование проводили по основным рискам, нанесенным на опорных плитках на концах исследуемых стоек. После установки стойки прикладывалась внешняя нагрузка, равная 1 кН. Затем снимались начальные отсчеты по четырем датчикам омического сопротивления, расположенным в крайних фибрах среднего сечения. Усилие на стойку AN прикладывалось медленно, с помощью нагружающего устройства машины, и после некоторой выдержки снова брались отсчеты по тензо метрической станции в тех же датчиках. Если приращения отсчетов во всех датчиках после приложения центрирующей нагрузки практически равнялись между собой, центрирование считалось достигнутым. Если отсчеты были различными, торцы стойки после ее разгрузки перемещались в опорных плоскостях с помощью винтов (см. рис. 3.8, 3.9) и вся процедура повторялась до получения качественного центрирования.

Проводилась «тренировочная» нагрузка и разгрузка стойки в пределах упругих деформаций до тех пор, пока измерения не показывали, что все приборы дают устойчивые показания. Регистрация нагрузки производилась с помощью динамометра Ивановского завода ЗИП типа ДОСМ (рис. 3.10). Максимальная погрешность измерений колебалась от 5 Н при измерении усилий от 1 до 10 кН и 50 Н при измерении усилий от 10 до 50 кН. Акт поверки динамометра приведен в приложении 4.

Перфорированная балка с шахматной перфорацией с прямоугольными гофрированными вставками

Изготовление балок с шахматной (несимметричной) перфорацией путем продольного роспуска стенок прокатных балок по двум зигзагообразным линиям с последующей раздвижкой и сваркой выступающих частей было предложено в Японии. Высота балки в этом случае увеличивается до 1,8 раз. Применение прямоугольных гофрированных вставок в перфорированных стержнях с целью повышения местной устойчивости стенок было предложено М.М. Копытовым и С.Г Яшиным [84]. В- результате объединения этих двух идей предложена новая конструктивная форма - балка с шахматной (несимметричной) перфорацией с прямоугольными гофрированными вставками. Общий вид этой конструкции приведен на рис. 4.2.1.

Стенка исходного двутавра разрезается вдоль по двум параллельным зигзагообразным линиям с образованием двух «половинок» 1, 2 и зигзагообразной полосы 3 (рис: 4.2.1). Зигзагообразная полоса зеркально отражается. Прямоугольные гофрированные вставки устанавливаются между выступами полосы, и «половинок» и привариваются к ним.

Применение в данной конструкции прямоугольных гофрированных вставок приводит к дополнительному увеличению высоты сечения, а, следовательно, жесткости и несущей способности, а также к повышению местной устойчивости стенки, т.к. отогнутые кромки вставок образуют локальные ребра жесткости в наиболее слабом участке перемычки между отверстиями. Радиус инерции сечения в самой опасной зоне возможной потери местной устойчивости значительно увеличивается. Гибкость стенки уменьшается, повышая запас устойчивости балки.

Конструкция занимает как бы среднее положение между балками с шахматной перфорацией и балками со вставками. Геометрические характеристики поперечных сечений перфорированных двутавров используются при определении их силового сопротивления, напряженно-деформированного состояния, несущей способности, оценке увеличения жесткости развитых профилей и др. Поэтому автоматизированное определение геометрических характеристик поперечных сечений перфорированных двутавров различных типов является важным и актуальным. Современные пакеты программ, такие как ПВК SCAD, ПК «Лира» такой возможности не предоставляют, а ручной расчет достаточно кропотлив и трудоемок.

Разработанная программа «Расчет геометрических характеристик поперечных сечений перфорированных двутавров» (ГЕОМПЕРФ)- предназначена для информационного сопровождения расчета, проектирования, научных исследований облегченных металлических конструкций. Она позволяет рассчитать геометрические характеристики поперечных сечений (размеры, площади, моменты инерции и сопротивления, радиусы инерции по сплошному и ослабленному сечениям) различных типов перфорированных двутавров, оценить увеличение размеров поперечного сечения и повышение жесткости перфорированных двутавров, размер перфорации для возможной прокладки коммуникаций, подобрать равноустойчивый двухветвевой двутавр.

Программа написана на языке Object Pascal, среда разработки программы - Delphi 7. Программа прошла государственную регистрацию [76].

В качестве исходных (разрезаемых) двутавров предусмотрены стальные горячекатаные двутавры с уклоном внутренних граней полок и двутавры с параллельными гранями полок нормальные, широкополочные и колонные.

Формулы определения геометрических характеристик поперечных сечений перфорированных двутавров различных типов представлены в табл. 4.3.1-4.3.4.

Похожие диссертации на Совершенствование методики определения силового сопротивления и конструктивной формы перфорированных стоек