Введение к работе
Актуальность темы. Необходимость более рационального использо-ания производственного потенциала страны обусловила острую потреб-ость в реконструкции зданий и сооружений. При этом сокращается срок купаемости капитальных вложений по сравнению с новым строитель-гвом, что очень выгодно при дефиците средств в бюджетах различных ровней.
Техническое перевооружение и реконструкция промышленных зда-ий и сооружений во многих случаях связаны с изменением нагрузок и оздействий. Это, прежде всего, повышение грузоподъемности и интен-лвности работы подъемно-транспортного оборудования, установка бо-ее совершенного и мощного оборудования, установка дополнительных оммуникаций, увеличение шага колонн и т. д. Все это приводит к необ-эдимости повышения несущей способности эксплуатируемых стальных энструкций путем их усиления.
Одними из наиболее металлоемких и ответственных конструкций ганий и сооружений являются колонны, в том числе, решетчатые, кото-ые имеют, как правило, треугольную без распорок схему решетки .
Усилению сквозных колонн посвящено весьма ограниченное число їбот с исследованием отдельных частных вопросов, обоснованная метода расчета таких колонн практически не разработана. В действующих эрмах проектирования не учитывается ряд факторов, влияющих на на-зяженно-деформированное состояние колонн при их усилении путем избиения схемы решетки. Так отсутствуют рекомендации относительно іределения и учета дополнительных напряжений в раскосах решетки, ко-»рые возникают из-за продольной деформации ветвей (в СНиП П-23-81* іньї рекомендации только для крестовой схемы соединительной решет-[). Не учитывается также расцентровка раскосов. Все это определяет ак-
туальносгь темы диссертации.
Цель и задачи диссертации. Целью данной работы является разр^ ботка методов расчета усиления стальных решетчатых колонн путем и: менения их сечения и схемы соединительной решетки.
Для решения поставленной задачи рассматривались следующие вс просы:
-
Определение параметров ветвей и решетки, существенно влияк щих на несущую способность решетчатых колонн, усиливаемых путем и; менения схемы соединительной решетки.
-
Разработка метода практического расчета усиления решетчаты колонн изменением схемы решетки.
-
Разработка алгоритма и прикладной программы по расчету ре шетчатых колонн, усиливаемых увеличением площади поперечного сеч« ния наиболее нагруженной ветви.
-
Выбор эффективной длины элемента усиления.
-
Оценка влияния площади поперечного сечения элемента усилени на несущую способность решетчатых колонн.
6. Проверка разработанной методики сравнением теоретически
данных с результатами экспериментальных исследований.
7. Разработка практических рекомендаций по усилению решетчаты
стержней путем увеличения площади их сечения.
Научная новизна:
исследована несущая способность решетчатых стержней, усилен ных изменением схемы соединительной решетки путем постановки допол нительных распорок в колоннах с треугольной решеткой;
показана целесообразность производства работ по усилению ко лонн путем изменения схемы решетки без разгрузки конструкций, либо минимальной разгрузкой, необходимой для выполнения сварочных работ
разработана теоретическая модель и алгоритм определения напря
женно-деформирсванного состояния сжатого сквозного стержня, усиливаемого увеличением площади поперечного сечения ветвей;
на основании численных исследований по разработанной прикладной программе выявлены особенности работы сквозных колонн, усиленных путем увеличения площади поперечного сечения наиболее нагруженной ветви;
установлено, что при некоторых значениях относительного эксцентриситета и гибкости колонн возможны качественные изменения в поведении колонн на разных этапах нагружения с изменением направления изгиба;
показано существенное влияние на несущую способность колонны длины участка усиления лишь в определенных пределах, даны качественные оценки рациональных зон усиления;
разработана методика расчета сквозных колонн, усиленных путем увеличения площади поперечного сечения ветвей, которая является развитием теории расчета усиленных стержней.
Достоверность результатов проведенных исследований обеспечена применением адекватных теоретических предпосылок, соответствующих физической сущности задачи, удовлетворительным совпадением теоретитеских результатов с данными экспериментальных исследований лабораторных моделей усиленных сквозных колонн.
Практическое значение работы:
на основании проведенных численных расчетов типовых колонн ^аны рекомендации об эффективности усиления решетчатых колонн путем изменения схемы соединительной решетки;
разработана методика и практические рекомендации по расчету ^силения решетчатых колонн путем изменения схемы соединительной ре-летки с учетом изменения гибкости ветвей и их изгиба от продольного эбжатия;
- разработана программа для расчета усиления решетчатых колош
которая позволяет определить их предельную нагрузку при усилении щ
тем увеличения сечения ветвей с применением сварки;
Внедрение результатов. Результаты работы были использованы проектно-конструкторской работе ТОО "Стройлегконструкция", Липе! кого отдела ЦНИИЛМК, а также ТОО "АРКА".
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работ! доложены:
на научно-технических конференциях Липецкого государственног технического университета в 1996, 1997 г. г.;
на Всероссийской научно-технической конференции, посвященно 40-летию Липецкого государственного технического университета 1997г.;
на Липецкой областной научной конференции "Молодежь и науь на рубеже XXI века" в 1997 г.;
на научном семинаре кафедры металлических конструкций Липа кого государственного технического университета в 1997 г.
на научном семинаре кафедры металлических конструкций Вор( нежской государственной архитектурно-строительной академии в 1997 г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы он бликованыв5статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пят глав, рекомендаций по расчету, выводов, списка использованной литер туры и приложения; содержит 175 страниц, в том числе 70 иллюстраци 11 таблиц и 120 наименований литературных источников.