Міцність та деформативність металевих комбінованих конструкцій з урахуванням раціонального проектування

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вдосконаленню методики розрахунку регулювання напружено-деформованого стану металевих шпренгельних статично невизначених комбінованих конструкцій. При пошуку раціонального проекту розглядається задача про найменшу масу системи із заданими геометрією осей конструкції і матеріалом стрижнів. Задача розрахунку регулювання напружено-деформованого стану елементів системи зведена до розв’язку конструкції в деформованому стані за допомогою системи рівнянь статики й і-тих зусиль. В дисертації розроблено методику, алгоритм і програмне забезпечення SNKK для регулювання НДС в елементах металевих шпренгельних статично невизначених комбінованих конструкцій з урахуванням раціонального проектування шляхом покрокової зміни їх геометричної схеми, пружних властивостей і зовнішнього навантаження. В ході теоретичних досліджень встановлено основні залежності для підбору фізико-механічних характеристик та геометричних параметрів шпренгельних комбінованих статично невизначених конструкцій для досягнення рівномоментного і рівнонапруженого станів. На основі теоретичних і експериментальних результатів, розроблені конструктивні рішення та рекомендації по застосуванню металевих шпренгельних статично невизначених комбінованих конструкцій перекрить і покрить. З використанням розроблених рекомендацій запроектовано СНКК прольотом від 6 до 18 м, які застосовано для будівель громадського та промислового призначення. Диссертационная работа посвящена совершенствованию методики расчета регулирования напряженно-деформированного состояния металлических шпренгельных статически неопределенных комбинированных конструкций. При поиске рационального проекта в рассматривается задача о наименьшей массу системы с заданными геометрией осей конструкции и материалом стержней. Задача расчета регулирования напряженно-деформированного состояния элементов системы сведена к решению конструкции в деформированном состоянии с помощью системы уравнений статики и i-тых усилий. В диссертации разработана методика, алгоритм и программное обеспечение SNKK для регулирования НДС в элементах металлических шпренгельных статически неопределенных комбинированных конструкций с учетом рационального проектирования путем пошагового изменения их геометрической схемы, упругих свойств и внешней нагрузки. Во введении обоснована актуальность, новизну и практическое значение диссертационной работы, указана необходимость теоретических и экспериментальных исследований прочности и деформативности комбинированных металлических шпренгельных конструкций с учетом рационального проектирования. В первом разделе рассмотрено применение комбинированных металлических шпренгельных конструкций в строительных сооружениях, выполнено аналитический обзор технической литературы, а также существующих методов, расчетных схем и математического аппарата для определения усилий и перемещений в сечениях системы с учетом регулирования напряженно-деформированного состояния. Во втором разделе разработана методика расчета шпренгельных металлических статически неопределенных комбинированных конструкций, основанный на способе введения мнимых шарниров в характерных сечениях балки жесткости и узлах нижней подвески. В третьем разделе разработана методика, алгоритм и программное обеспечение расчета регулирования усилий в шпренгельных металлических статически неопределенных комбинированных конструкциях; регулирования напряженно-деформированного состояния шпренгельных статически неопределимых комбинированных конструкций с учетом пошагового определения рациональных геометрических параметров шпренгельной подвески и жесткостных характеристик поперечных сечений их элементов дает возможность на стадии проектирования найти форму конструкции, распределение внутренних усилий в ней и вертикальные перемещения в соответствии со схемой приложения внешней нагрузки при минимальных затратах материала и обеспечении действующих нормативных требований. В четвертом разделе проведены теоретические и экспериментальные исследования натурных образцов шпренгельных СНКК. Разработаны методика, алгоритм и программное обеспечение расчета комбинированных статически неопределимых систем в дальнейшем проверены с натурной металлической шпренгельной комбинированной конструкцией. В ходе теоретических исследований установлены основные зависимости для подбора физико-механических характеристик и геометрических параметров шпренгельных комбинированных статически неопределимых конструкций для достижения равномоментного и равнонапряженного состояний. По предложенной методике расчета разработаны конструктивные решения для конструкций перекрытий и покрытий при возведении новых и реконструкции существующих гражданских и промышленных зданий. В диссертационной работе приведены выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований. В приложениях представлены программа расчета регулирования напряженно-деформированного состояния шпренгельной металлической СНКК, справки о внедрении и результаты расчета регулирования НДС. The thesis is devoted to improving the calculation methodology of stress-deformation state regulation of metal trussing static indefinite combined steel-concrete constructions. During searching for rational project, the problem of lowest mass systems with given geometry and rods material was considered. The calculating problem of the system stress-deformation state regulation is reduced to the solution of static equation system and i efforts for structures in a deformed state. In the thesis it is developed the method, algorithm and software to ensure SNKK for stress-deformation state regulation in the elements of metal trussing static indefinite combined constructions based on rational design through incremental changes in their geometric schemes, elastic properties and external loading. Based on the algorithm using mathematical modeling of carrying capacity of trussing metal elements of SICS, defined the influence of design scheme, the geometrical and mechanical characteristics, and mode of application of the load on the stress-deformation state of the system elements. During theoretical studies established the basic dependencies for selection of physical and mechanical properties and geometrical parameters trussing combined statically indefinite structures to achieve uniform distribution moments and stress. Based on theoretical and experimental results, there are developed design solutions and recommendations on the use of metal trussing statically indefinite structures floors and combined roofing. Using the developed recommendations, it is designed SNKK with span of 6 to 18 m, which were used for public and industrial buildings.