Напружено-деформований стан сталебетонних рам каркасів промислових будівель
Чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому, позацентровому стисканні і згинанні. Визначення жорсткості перерізів EI на діапазоні навантаження. Етапи розрахунку плоских сталебетонних рам.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 28.08.2014 |
Размер файла | 75,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Напружено-деформований стан сталебетонних рам каркасів промислових будівель
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Застосування конструкцій із зовнішнім армуванням у каркасах промислових будівель і споруд, замість сталевих і залізобетонних, дозволяє значно підвищити надійність, довговічність і зменшити вартість будівництва. Це випливає з наступних переваг сталебетонних конструкцій: спрощення технології виготовлення, скорочення витрат на опалубку і закладні деталі, зменшення висоти елементів завдяки відсутності захисного шару і компактному розташуванню арматури, кращою опірністю в агресивних, стосовно бетону, середовищах. Бетонне ядро перешкоджає втраті місцевої і загальної стійкості стінок обойми, підвищує її опір механічним впливам. Сталебетонні конструкції дуже надійні в експлуатації, у граничному стані вони не втрачають несучу здатність миттєво, а здобуваючи деформації, ще тривалий час здатні витримувати значні стискаючі навантаження за рахунок збільшення міцності бетонного ядра, що знаходиться в умовах об'ємного напруженого стану. Для підвищення ефективності і більш широкого застосування сталебетонних стержневих конструкцій у практиці будівництва необхідна розробка методів розрахунку напружено-деформованого стану рам каркасів з оптимальними розмірами перерізів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках наукової теми «Розробка способів підсилення аварійних споруд та методів оцінки їх несучої здатності після підсилення з урахуванням реальних властивостей матеріалів», реєстраційний номер 0102V002542. Особистий внесок - розробка алгоритму розрахунку рами каркаса промислової будівлі і чисельні дослідження.
Мета дослідження полягає в розробці методики розрахунку сталебетонних рам каркасів промислових будівель на силові впливи з урахуванням особливостей деформування і оптимізації перерізів.
Задачі дослідження - провести чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому, позацентровому стисканні і згинанні; одержати діаграми несучої здатності M-N для сталебетонних елементів; розробити методику визначення жорсткості перерізів EI на всьому діапазоні навантаження і одержати залежності між геометричними характеристиками перерізів (площею, моментом опору, моментом інерції); розробити алгоритм розрахунку плоских сталебетонних рам на силові впливи, використавши при цьому для початкового наближення програмний комплекс Ліра 9; впровадити результати досліджень у практику проектування і будівництва, розробивши при цьому конструкції і вузли сталебетонної рами.
Об'єкт дослідження - рами каркасів промислових будівель.
Предмет дослідження - напружено-деформований стан сталебетонних рам каркасів промислових будівель.
Методи дослідження. Аналітичні та чисельні. Отримані залежності для описання напружено-деформованого стану сталебетонних рам каркасів промислових будівель при силових впливах, основані на використанні діаграм M-N несучої здатності сталебетонних елементів. Здійснена чисельна реалізація поданого рішення.
Наукова новизна отриманих результатів. Отримані діаграми M-N сталебетонних елементів прямокутного перерізу для різних товщин обойм, класів бетону, відношення сторін перерізу; діаграми M-N сталебетонних елементів прямокутного перерізу з урахуванням їх довжини; параметри функціонального зв'язку між геометричними характеристиками сталебетонних перерізів. Використання графіків несучої здатності M-N для оцінки несучої здатності сталебетонних рам каркасів. Розроблена методика розрахунку параметрів оптимізації перерізів.
Практичне значення отриманих результатів. Використання в каркасах промислових будівель і, зокрема, у каркасах атомних електростанцій, сталебетонних конструкцій дозволяє підвищити надійність, знизити матеріалоємність і вартість будівельних елементів каркасів.
Впровадження. Методика розрахунку і конструктивні рішення елементів і вузлів сталебетонної рами впроваджені в практику проектування ВАТ «Харківметропроект» (м. Харків).
Особистий внесок здобувача: проведено аналіз літературних джерел, у яких описані залізобетонні, сталеві і сталебетонні каркаси промислових будівель; проведено чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому і позацентровому стисканні, згинанні; отримано діаграми несучої здатності M-N для сталебетонних елементів; отримано залежності між геометричними характеристиками перерізів (площею, моментом опору, моментом інерції); розроблено алгоритм розрахунку плоских сталебетонних рам на силові впливи, при цьому для початкового наближення використано програмний комплекс Ліра 9; здійснено впровадження результатів досліджень у практику проектування і будівництва.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на:
1. Міжнародній науково-технічній конференції кафедр академії і фахівців залізничного транспорту і підприємств (Харків, 2001 р., 2002 р., 2003 р., 2004 р., 2005 р.).
2. Четвертій науково-технічній конференції «Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі і споруди» (Рівне, 2003 р.).
3. Другій міжнародній науково-технічній конференції «Баштові спорудження: матеріали, конструкції і технології» (Макіївка, 2003 р.)
4. Конференції «Перспективні напрямки проектування житлових та громадських будівель» (Київ, 2003 р.).
5. Четвертій всеукраїнській науково-технічній конференції «Науково-технічні проблеми сучасного залізобетону» (Суми, 2005 р.).
Публікації. Основний зміст дисертації опублікований у 9 наукових працях. З них 8 статей - у виданнях, рекомендованих ВАК України для публікації результатів дисертаційних робіт.
Обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел, додатків і містить 91 сторінку тексту, у тому числі: 73 рисунка, 13 таблиць, 6 додатків. Перелік використаних джерел містить 91 найменування.
Основний зміст роботи
сталебетонний рама переріз
У вступі обґрунтовано актуальність, наукову новизну і практичну цінність роботи, сформульовано задачі, практичне значення, зазначена область впровадження, сформульовано особистий внесок здобувача, дана загальна характеристика дисертації.
В першому розділі приведено: огляд каркасів промислових будівель, виконаних із залізобетонних, сталевих і сталебетонних конструкцій; приведено економічні показники ефективного використання сталебетонних конструкцій замість сталевих і залізобетонних; огляд програмних обчислювальних комплексів, використаних для оцінки напружено-деформованого стану конструкцій, в основу яких покладено метод скінченних елементів. Відзначено важливість постановки задачі оптимізації, тому що сталебетонні конструкції ефективні при визначених співвідношеннях товщин обойми, розмірів перерізів, міцнісних характеристик бетону. Експериментальним і теоретичним дослідженням сталебетонних і залізобетонних конструкцій і оцінці їх міцнісних властивостей присвячені роботи А.А. Долженка, Л.І. Стороженка, В.Ф. Мареніна, Е.Д. Чихладзе, Р.С. Санжаровського, А.І. Міщенко, В.А. Росновського, О.Л. Шагіна, В.С. Шмуклера, Г.А. Молодченка, І.Я. Лучковського, А.Ф. Яременка, В.Ф. Кириленка, А.В. Грішина, Ф.Е. Клименка, Л.К. Лукши, І.Г. Людковського, В.Н. Сурдина, О.В. Семко, В.І. Єфименка, Н.Н. Стрелецького, П.І. Плахотного, Г.Л. Ватулі, О.В. Лобяк, М.А. Веревічевої, С.Ю. Берестянської, О.М. Кобзевой, І.А. Жакіна, О.В. Мотовилова, Ю.В. Глазунова та ін. Ці роботи внесли істотний вклад в теорію і практику сталебетону. Однак проблема розрахунку споруд, що включають сталебетонні елементи, недостатньо досліджена. Тому зроблено висновок про необхідність розробки методики розрахунку напружено-деформованого стану сталебетонних рам каркасів із прямокутними оптимальними перерізами.
Другий розділ присвячено чисельним дослідженням напружено-деформованого стану при осьовому, позацентровому стисканні і згинанні коротких і довгих сталебетонних елементів. Основи теорії розрахунку сталебетонних конструкцій, яка основана на розкритті контакту між сталевими і бетонними елементами, розроблена проф. Чихладзе Е.Д. Теорія розрахунку, що викладається тут, вдосконалена в частині поширення змінної в межах перерізу обойми і використанням поряд з відомими підходами до оцінки міцнісних і деформативних властивостей бетону (рекомендації НДІЗБ), також параметрів деформування, отриманих на підставі апроксимації дослідних даних Купфера.
Розглядається брус, що складається із бетонного ядра і металевої тонкостінної оболочки прямокутного поперечного перерізу. Передбачається, що зовнішнє повздовжнє навантаження прикладене до бетону і сталі одночасно і рівномірно. Ядро і обойма в повздовжньому напрямку працюють спільно без відриву і прослизання. Для аналізу виділяється із бруса елемент одиничної довжини.
За невідомі приймаються нормальні Xi, Xj і дотичні X, X контактні сили. Вважається, що матеріал обойми має властивості ідеальної пружноопластичності. Залежність між напруженнями і деформаціями в бетоні приймаємо у формі закону Гука. При цьому параметри деформування: січний модуль деформацій і коефіцієнт поперечних деформацій приймаємо в наступному вигляді:
для трьохосьового напруженого стану:
Е=9KG / [G + 3K];
=[3K - 2G] / [2G + 3K],
де ДО - січний модуль відносних об'ємних деформацій,
G - січний модуль зсуву,
G0 - початковий модуль зсуву;
А, п, С, m, а - величини, що характеризують деформативність і, які не залежать від Rb;
В, D, b, C1 - величини, що характеризують деформативність і, які залежать від Rb;
SI - інваріант, що характеризує девіатор напружень;
К0 - початковий модуль об'ємного стисканні;
, - граничні значення середнього напруження й інваріанта, які визначаються відповідно до критерію Яшина і рекомендацій НДІЗБ.
Сили взаємодії між ядром і обоймою знайдемо з умови рівності переміщень на границі контакту із системи рівнянь
A= -
Елементи матриці А являють собою різниці поперечних переміщень обойми і ядра від одиничних сил; елементи матриці стовбця H - різниці поперечних переміщень обойми і ядра від зовнішніх повздовжніх зусиль.
Поперечні переміщення визначаються для обойми в замкнутому вигляді. Для знаходження поперечних переміщень у бетонному ядрі від одиничних сил рахується в різницевій формі диференціальне рівняння плоскої задачі зі змінними по полю параметрами деформування і .
Як чисельний метод рішення використовуємо метод скінченних різниць. Для цього в шуканій області вибираємо кінцеве число точок, що представляють собою вузли кінцево-різницевої сітки з дискретними координатами I, J. Для кожної точки записується вихідне рівняння, у якому часні похідні заміняються наближеними виразами через функції напружень у вузлах сітки. В результаті безперервне рішення заміняється дискретними значеннями у вузлах сітки, а диференціальне рівняння зводиться до системи алгебраїчних.
Поперечні переміщення в ядрі від повздовжніх зусиль знайдемо в результаті наближеного рішення просторової задачі теорії пружності для призматичного тіла одиничної довжини із змінними параметрами деформування і .
Запропоноване рішення реалізується чисельно при кроковому навантажені сталебетонного елемента. Лінеаризація здійснюється в процесі послідовних наближень, змінними параметрами якого є січний модуль деформації бетону і коефіцієнт поперечної деформації в кожній точці кінцево-різницевої сітки. Процес послідовних наближень продовжують до досягнення задовільного співпадання контактних сил.
На кожному кроці завантаження встановлюють модулі деформацій бетону в кожній точці, коефіцієнти поперечних деформацій, контактні сили, головні напруження в бетоні, положення головних площадок.
При позацентровому стисканні і згинанні, як вплив на сталебетонний елемент, прийнята вимушена деформація (рис. 2). У розтягнутій зоні можливе виникнення тріщин, нормальних до повздовжньої осі елемента. Критерієм утворення тріщин є досягнення у волокнах бетону граничних напружень. Після утворення тріщин у напрямку дії максимальних розтягуючих напружень, у перпендикулярних напрямках смуги бетону можуть працювати без тріщин.
У залежності від величини повздовжньої сили положення нейтральної осі може бути розташоване як у межах перерізу, так і за його межами. Критерієм граничного стану є досягнення в розтягнутій зоні оболонки стану текучості, який визначається за Мизесом, або в крайніх волокнах стиснутого бетону - межі міцності при трьохвісному напруженому стані.
Проведено чисельні розрахунки сталебетонних елементів з розмірами поперечного перерізу: а=b=150-600 мм; товщинами обойми =1-8 мм і різними класами бетону. Характеристики матеріалів: границя текучості і модуль пружності сталі =235 МПа, =2,1105 МПа; коефіцієнт поперечних деформацій сталі =0,3; початкове значення коефіцієнту поперечних деформацій бетону =0,2; початкове значення модуля пружності і нормативний опір бетону прийнято відповідно до класів бетону В20-В60.
В результаті визначена несуча здатність для приведених вище сталебетонних елементів. Як видно з графіків, показаних на рис. 3, найбільший ефект обойми (відношення несучої здатності бетону в обоймі до несучої здатності неізольованого бетону) виникає в перерізах, заповнених бетоном класу В20 В40 з товщиною обойми =2 4 мм. Побудовано криві М-N, що обмежують зону несучої здатності сталебетонних елементів.
Зроблено розрахунок сталебетонних елементів з відносними розмірами поперечних перерізів a/b=2; 1,75; 1,5; 1,25; 1 для класів бетону В20-В35. Несуча здатність (рис. 5) зростає зі збільшенням абсолютних розмірів перерізу, товщини обойми і класу бетону, але найбільшу несучу здатність мають перерізи, співвідношення сторін яких наближається до одиниці.
При розрахунку сталебетонних елементів на позацентрове стискання отримано криві, що визначають залежність між згинальним моментом і кривизною (М - k) (рис. 6). Ці залежності використовуються для розрахунку сталебетонних стержнів на повздовжнє згинання. Зв'язок між кривизною і моментом, отриманий в результаті розрахунку коротких колон, приймаємо в табличній формі (табл. 1), наприклад, на рис. 6 і табл. 1 приведені дані для перерізу 600 600 мм. При розрахунку на повздовжнє згинання розглядається стержень, складений з окремих елементів одиничної довжини.
Таблиця 1. Залежності момент-кривизна
k |
0 |
2.38 |
4.77 |
7.15 |
9.54 |
11.9 |
14.3 |
16.7 |
19.1 |
21.5 |
23.8 |
26.2 |
|
M |
0 |
10.7 |
20.9 |
30.9 |
38.1 |
42.8 |
46.4 |
50.4 |
53.3 |
56.7 |
59.3 |
61.6 |
Покажемо, як у розрахунку враховується довжина стержня. Для цього розглянемо сталебетонний стержень довжиною l, завантажений на торцях стискаючими силами F і моментами М0, що викликають плоске згинання.
Рішення рівняння здійснюємо методом скінченних різниць. Для цього стержень розбиваємо на п елементів. У кожному вузлі записуємо дозволяюче рівняння, що отримане заміною диференційного оператора кінцево-різницевим з похибкою апроксимації.
Результати розрахунку на згинання сталебетонних стрижнів з розмірами поперечного перерізу 200200 мм із товщиною обойми 2 і 3 мм і 400400 мм із товщиною обойми 2 мм для різних класів (В20, В25, В30) і довжин 5 м, 10 м, 15 м, 20 м представлені у вигляді залежностей М-N, що показують несучу здатність даних перерізів. Несуча здатність коротких елементів більше за несучу здатність довгих елементів. Зі збільшенням довжини сталебетонного елементу несуча здатність значно зменшується, крива М-N згладжується і приймає форму прямої.
Задача оптимізації зводиться до знаходження таких розмірів перерізу, при яких вартість була б найменшою при задоволенні обмеження по несучій здатності. Ґрунтуючись на роботах Чихладзе Е.Д. і Черненко М.Г., отримано залежності між геометричними характеристиками W, I, A сталебетонних перерізів. Для знаходження цих параметрів використовуємо підхід, що ґрунтується на теоремі Коші про середнє значення. Так, для сусідніх перерізів функціональний зв'язок між моментом інерції і моментом опору приблизно може бути прийнято у вигляді наступної функції.
Отримано наступні значення характеристик функціонального зв'язку для ряду перерізів сталебетонних елементів (табл. 2).
Таблиця 2. Значення характеристик функціонального зв'язку
Клас бетону |
a, мм |
b, мм |
, мм |
I0 |
А0 |
|||
В25 |
200 |
200 |
18 |
0,690 |
0,491 |
7,059 |
5,265 |
|
300 |
300 |
0,556 |
0,399 |
34,307 |
11,678 |
|||
400 |
400 |
0,547 |
0,334 |
69,294 |
22,980 |
|||
500 |
500 |
0,521 |
0,289 |
169,094 |
39,891 |
|||
600 |
600 |
0,487 |
0,248 |
303,58 |
67,853 |
|||
В30 |
200 |
200 |
18 |
0,671 |
0,439 |
8,072 |
7,954 |
|
300 |
300 |
0,555 |
0,346 |
36,476 |
18,301 |
|||
400 |
400 |
0,510 |
0,271 |
74,110 |
33,911 |
|||
500 |
500 |
0,489 |
0,234 |
179,246 |
68,690 |
|||
600 |
600 |
0,464 |
0,210 |
373,667 |
105,168 |
Аналогічно параметри , , I0, А0 визначено і для інших розмірів сталебетонних перерізів, товщин обойм і класів бетону. Ці параметри приведені в дисертації.
З кожним поперечним перерізом сталебетонного позацентрово-стиснутого елементу, як було відзначено вище, зв'язана діаграма несучої здатності. Представимо її в наступному вигляді:
Відзначимо, що - це параметр функціонального зв'язку між площею і моментом опору перерізу. Його можна обчислювати безпосередньо через значення і . Одержимо. З цього співвідношення випливає залежність
За аналогією параметр між моментом інерції і моментом опору перерізу буде мати вигляд:.
Для зменшення числа даних, необхідних для підбору перерізу сталебетонного елементу, представимо діаграму несучої здатності трьома точками, з'єднаними прямими.
Для визначення величини допустимого значення MT використовуємо метод послідовного наближення. Спочатку визначаємо значення MT при N=0, а також NT при M=0. При цьому значенні NT обчислюється величина MT. Більше з отриманих значень MT приймається за початкове наближення. Далі обчислюється ексцентриситет e=M/N і порівнюється з величиною ec=Mmax/Nmax, тому що перехід ексцентриситету через значення ec приводить до зміни розрахункової формули. Вирази для обчислення граничних значень моментів і подовжніх сил мають вигляд:
При e ? ec:
Аналогічно при e ec:
Далі обчислюємо фактичний коефіцієнт запасу n=Md/N. При його відхиленні від одиниці обчислюється нове значення MT за формулою . Процес наближень продовжується до тих пір, доки n не буде дорівнювати одиниці, відхилення складає 1%.
У третьому розділі виконані чисельні дослідження рам каркасів промислових будівель зі сталебетону і зроблений підбір розмірів перерізів елементів.
Метод розрахунку проілюструємо на прикладі однопрогонової рами каркаса (рис. 11). Основними елементами каркаса є двогілкові колони і сталебетонна ферма, яка опирається по торцях. Рама має прогон 42 м, крок колон 12 м. У будівлі працює мостовий кран вантажопідйомністю 150 тс. Гілки колон, розпорки і верхній пояс ферм виготовлені зі сталебетону прямокутного перерізу із суцільною обоймою, нижній пояс і розпорки ферми - сталеві з двох кутників.
Розрахунок рами робимо з використанням програмного комплексу
ЛІРА. Задаємо початкові розміри перерізів сталебетонних елементів і обчислюємо їхні приведені жорсткості при згинанні і розтяганні (стисканні):
Розрахунок робимо на основне сполучення навантажень. Завантажуємо вихідну раму постійним і тимчасовим навантаженням (сніг, вітер, власна вага конструкцій, вага кранів) і знаходимо небезпечний переріз.
Цей переріз знаходиться в гілці колони підкранової частини: M= 64,65 тсм і N = 273,83 тс (рис. 12). Маючи набір діаграм M-N і параметри функціонального зв'язку, уточнюємо розміри перерізу. Використовуючи степенні залежності (19) і формули (20) - (21) визначаємо значення МТ (МТ = 44,34 тсм) і порівнюємо це значення з графіками M-N. Таким чином, можна підібрати ряд діаграм у залежності від класу бетону, товщини обойми і розмірів поперечного перерізу. Приймаємо діаграму, що відповідає класові бетону В30 і перерізові 6006004 мм. Обчислюємо жорсткості. Для ферми приймаємо наступні розміри перерізів: нижній пояс - 25025030 мм; розпорки - 10010010 мм. Верхній пояс виконаний зі сталебетону з розмірами 2402403 мм. На цьому перше наближення закінчується.
В другому наближенні при повторному розрахунку на ЛІРІ одержали M=73,41 тсм и N=271 тс. Для цих значень МТ=40,49 тсм і відповідає перерізові 6004804 мм.
У третьому наближенні M=71,98 тсм і N=271,5 тс, МТ=39,9 тсм, переріз - 6004004 мм. У четвертому наближенні M=70,97 тсм і N=271,8 тс, МТ=40,4 тсм, переріз 6004004 мм. У двох наступних наближеннях одержали практично однакові значення M, N, і МТ. Похибка складає менш ніж 1%. Отже, остаточно приймаємо переріз підкранової гілки колони 6004004 мм. Аналогічно, маючи початкові розміри перерізу верхнього поясу ферми і значення подовжньої сили, з розрахунку одержуємо наступні розміри перерізу -3002405 мм. У процесі розрахунку може змінюватися положення небезпечного перерізу, внаслідок чого розрахунок буде виконуватися вже для нового перерізу.
Використовуючи приведену вище методику розрахунку, зробимо підбір розмірів перерізів ряду сталебетонних рам каркасів. Основними елементами каркасів будівлі атомної електростанції (рис. 13), складу готової продукції і сировини (рис. 14) і Калінінградської ТЭЦ (рис. 15) є двогілкові сталебетонні колони й обперті по торцях кроквяні ферми зі сталебетонними верхніми поясами, нижні пояси і розкоси виконані сталевими з двох кутиків.
В четвертому розділі на підставі теоретичних і чисельних досліджень показано ефективність застосування сталебетонних каркасів промислових будівель замість сталевих. При розрахунку використовувалися графіки несучої здатності. Є також спрощені діаграми для сталевих і залізобетонних елементів. Порівняння діаграм граничних станів позацентрово стиснених стержнів, виготовлених з різних матеріалів, виявляє як деякі їхні загальні властивості, так і відмінності. Особливістю діаграм граничних станів для двох останніх типів елементів є те, що для деяких граничних значень згинаючого моменту існує два граничних значення повздовжньої сили.
Виконано порівняння ряду каркасів: сталебетонних і ідентичних їм сталевих. Вага металу, використана для зведення сталебетонних конструкцій рами каркаса атомної АЕС (рис. 13), складає 9.21т, для такого ж сталевого каркаса необхідно 14.1 т металу, що на 34.5% більше. По вартості сталебетонні конструкції, з урахуванням бетону, приблизно на 10% дешевше вартості сталевих конструкцій. Для зведення сталебетонного каркаса Калінінградської ТЕЦ (рис. 14) необхідно 11.0 т металу, для такого ж сталевого каркаса - 17.68 т, що на 37% більше. По вартості сталебетонний каркас, з урахуванням бетону, приблизно на 14% дешевше вартості сталевого каркаса. Для виготовлення сталебетонних конструкцій складу готової продукції і сировини необхідно 2.84 т металу, для ідентичного сталевого каркаса - 4.24 т і це на 33% більше. По вартості сталебетонні конструкції, з урахуванням бетону, приблизно на 9.4% дешевше вартості сталевих конструкцій. Результати розрахунків представлені у вигляді діаграм.
Застосування сталебетонних конструкцій у каркасах промислових будівель замість сталевих дозволяє зменшити розміри поперечного перерізу і досягти економії сталі, як видно з діаграм, у середньому на 30%. Доцільно використовувати сталебетонні конструкції при великих навантаженнях, великих прогонах будівель і обмежених розмірах поперечних перерізів.
Висновки
1. Проведено огляд літературних джерел показав, що застосування каркасів промислових будівель зі сталебетонних конструкцій ефективніше за використання традиційних сталевих і залізобетонних каркасів.
2. Проведено чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому і позацентровому стисканні, згинанні для різних співвідношень сторін перерізу, товщин обойми, класів бетону і класів сталі.
3. Отримано діаграми M-N несучої здатності для сталебетонних елементів одиничної довжини і для сталебетонних довгих колон. В роботі діаграми представлено в графічному й аналітичному виглядах.
4. Показано, що найбільший ефект обойми (співвідношення несучої здатності бетону в обоймі до несучої здатності неізольованого бетону) виникає в перерізах, заповнених бетоном класу В20 - В40 з товщиною обойми 2-4 мм.
5. Зі зростанням товщини обойми несуча здатність сталебетонного елементу зростає, однак спостерігається зниження ефекту обойми.
6. У розрахунках сталебетонних елементів з відносними розмірами поперечного перерізу a/b = 2; 1.75; 1.5; 1.25 спостерігається тенденція збільшення несучої здатності перерізу зі зростанням розмірів перерізу, товщини обойми і класу бетону, але найбільшу несучу здатність мають перерізи, співвідношення сторін яких наближається до одиниці.
7. Зі зростанням довжини сталебетонного стержня несуча здатність його значно зменшується.
8. Розроблено методику визначення жорсткості перерізу EI на всьому діапазоні навантаження й отримано залежності (параметри функціонального зв'язку , , , ) між геометричними характеристиками перерізу (площею, моментом інерції і моментом опору), а також залежності між характерними точками діаграми M-N (, , ).
9. Розроблено алгоритм і програма розрахунку сталебетонних перерізів на ПЕОМ.
Список опублікованих робіт за темою дисертації
1. Чихладзе Е.Д., Опанасенко О.В. Каркаси промислових будівель із сталебетонних елементів // Міжвуз. зб. наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2001. - Вип. 48. - С. 71-74.
особистий внесок - показано перевага сталебетонних конструкцій
2. Опанасенко Е.В. Сталебетонные каркасы промышленных зданий и сооружений // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. Спец. випуск по результатах роботи 63-ої науково-технічної конференції Харківської державної академії та фахівців залізничного транспорту, 2001. - Вип. 5 (32). - С. 90.
3. Опанасенко О.В. Застосування сталебетонних конструкцій у каркасах промислових будівель // Зб. наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2002. - Вип. 49. - С. 140-144.
4. Опанасенко О.В., Кіслов О.Г. Мінімізація маси поперечника промислової будівлі // Міжвуз. зб. наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2002. - Вип. 52. - С. 88-97.
особистий внесок - розробка методу розрахунку сталебетонної рами каркасу
5. Чихладзе Е.Д., Черненко М.Г., Опанасенко О.В. Про один підхід до оптимізації сталебетонних стержневих конструкцій // Зб. наук. праць. - Рівне: УДУВГП, 2003. - Вип. 9. - С. 365-371.
особистий внесок - чисельні розрахунки сталебетонних елементів
6. Опанасенко О.В. Оптимізація малоелементної кроквяної ферми із сталебетонним верхнім поясом // Зб. наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2003. - Вип. 56. - С. 88-92.
7. Опанасенко О.В. Оптимізація сталебетонних стержневих конструкцій // Вісник ДонДАБА. Будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Макіївка: ДонДАБА, 2003. - Вип. 2 (39). Том 2. - С. 128-131.
8. Опанасенко О.В., Щербатюк Н.Ю. Визначення мінімальної вартості малоелементної кроквяної ферми з сталебетонним верхнім поясом // Зб. наук. праць. Перспективні напрямки проектування житлових та громадських будівль - Київ: ЗНДІЕП, 2003. - С. 184-190.
особистий внесок - чисельні розрахунки сталебетонних елементів, розробка методу підбору оптимальних розмірів сталебетонних перерізів
9. Опанасенко О.В. Використання діаграм несучої здатності сталебетонних елементів у задачах оптимізації стержневих конструкцій // Зб. наук. праць. - Харків: УкрДАЗТ, 2004. - Вип. 57. - С. 155-160.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013Збір навантажень та порядок і формули розрахунку зусиль на плиту перекриття, розрахунок моментів, що на неї діють. Визначення площі арматури при армуванні дискретними сітками, особливості армування рулонними сітками. Розрахунок міцності похилих перерізів.
контрольная работа [478,0 K], добавлен 26.11.2012Оцінка кількості жителів району та розрахунок виробничих показників громадсько-комунальних підприємств та адміністративних будівель. Розрахунки електричного навантаження будинків та громадських будівель. Вибір схем електричних мереж та відхилення напруги.
курсовая работа [803,6 K], добавлен 02.03.2012Визначення навантаження і місць їх прикладання. Перевірка балки на статичну і динамічну жорсткість. Розрахунок звареного з'єднання пояса зі стінкою. Вибір марки сталі допустимих навантажень. Вибір перерізу головної ферми та розрахунок зварних швів.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 21.11.2014Розрахунок ребристої панелі та поперечного ребра панелі перекриття. Підбір потрібного перерізу поздовжніх ребер, поперечної арматури, середньої колони, фундаменту. Визначення розрахункового навантаження попередньо-напруженої двосхилої балки покриття.
курсовая работа [174,7 K], добавлен 17.09.2011Визначення постійного навантаження від металевої ферми та елементів прогонової будови. Розрахунок зусиль в елементах металевої ферми від постійного та тимчасового навантаження. Обчислення прикріплення стержнів до вузла головної ферми за допомогою болтів.
курсовая работа [83,4 K], добавлен 09.01.2014Опрацювання фізико-механічних характеристик ґрунтів та оцінка ґрунтових умов. Перевірка міцності перерізу по обрізу фундаменту. Призначення розмірів низького пальового ростверка і навантажень на нього. Визначення кількості паль і їх розташування.
курсовая работа [134,7 K], добавлен 06.07.2011Проектування мостового переходу. Кількість прогонів моста. Стадії напруженого стану залізобетонних елементів. Основне сполучення навантажень. Зусилля в перерізах балки. Підбір перерізу головної балки. Перевірка балки на міцність за згинальним моментом.
курсовая работа [193,1 K], добавлен 04.05.2011Вибір геометричної схеми ферми. Вибір розрахункової схеми і збір навантажень. Визначення поздовжніх сил (статичний розрахунок). Підбір поперечних перерізів стиснутих і розтягнутих стержнів. Конструювання вузлів ферми з парних кутиків і замкнутих профілів.
методичка [2,6 M], добавлен 20.01.2011Склад збірного балочного міжповерхового перекриття. Розрахунок і конструювання збірної залізобетонної плити з круглими пустотами, міцності перерізів, нормальних до поздовжньої осі, рігеля, міцності перерізу колони, арматури підошви фундаменту.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 21.11.2008Оцінка металоємкості різник типів балочної клітки для вибору раціональної схеми. Визначення нормативних і розрахункових навантажень на головну балку, товщини її опорного ребра, монтажної висоти перекриття. Розрахунок центрово-стиснених колон майданчика.
курсовая работа [293,9 K], добавлен 07.01.2011Типи жорсткості елементів ферми і балки. Епюра поздовжніх сил у стержнях ферми. Деформована схема рами, статичний розрахунок плоскої рами. Побудова векторів вузлових навантажень. Вузлові переміщення як кінематичні характеристики дискретної моделі.
контрольная работа [544,0 K], добавлен 04.05.2015Характеристика конструктивних елементів покриття. Визначення основних розмірів плити. Перевірка міцності фанерної стінки на зріз. Розрахунок клеєнофанерної балки з плоскою стінкою. Перевірки прийнятого перерізу за першим і другим граничними станами.
курсовая работа [198,2 K], добавлен 24.01.2013Збір навантажень на покриття і перекриття. Навантаження на колону з вантажної площі. Визначення повного та тривало діючого навантаження. Розрахунок колони на міцність. Визначення діаметру монтажної петлі. Розрахунок монолітного фундаменту старанного типу.
курсовая работа [328,7 K], добавлен 01.12.2014Розрахунок та конструювання залізобетонних елементів збірного балочного перекриття цивільної будівлі з неповним каркасом. Збір навантаження на будівельні елементи та стрічковий фундамент, а також розрахунок плити перекриття за нормальним перерізом.
контрольная работа [689,2 K], добавлен 27.06.2013Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009Види та комплекти підвісних стель, їх переваги та особливості. Технологія влаштування підвісної стелі, види каркасів гіпсокартонних систем, монтаж каркасів, обробка швів. Допустимі відхилення та контроль гіпсокартонних конструкцій, витрати матеріалів.
реферат [4,2 M], добавлен 28.08.2010Підбір елементів рами: колони, балки покриття, фундаменту. Компоновка каркасу будівлі, постійні навантаження від власної ваги елементів. Розрахунок надкранової і підкранової частини колони. Проектування залізобетонної балки з паралельними поясами.
курсовая работа [917,0 K], добавлен 14.11.2012Об’ємно–конструктивне рішення промислового будинку. Розрахунок конструкцій покриття, обрешітки, збір навантаження від покрівлі, клеєної дощато-фанерної балки. Проектування поперечної двошарнірної рами. Підбір поперечного перерізу дощатоклеєної колони.
курсовая работа [556,2 K], добавлен 30.03.2011Дослідження впливу реконструкції історичного центру міста як елементу будівельної галузі на розвиток регіону. Розгляд європейського досвіду відновлення історичних будівельних споруд та визначення основних шляхів використання реконструйованих будівель.
статья [19,7 K], добавлен 31.08.2017