Оптимальні поперечні перерізи стиснуто-зігнутих і розтягнуто-зігнутих сталевих стержнів за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

 

Кузенко Лариса Михайлівна

 

УДК 624. 072. 014

 

 

05. 23. 01. – Будівельні конструкції, будівлі та споруди

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Київ – 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Миколаївській державній аграрній академії Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник – кандидат технічних наук, доцент ПАСТУШЕНКО Сергій Іванович, Миколаївська державна аграрна академія, декан факультету механізації сільського господарства (м. Миколаїв). 

Офіційні опоненти: – доктор технічних наук, професор ГОРДЄЄВ Вадим Миколайович, ВАТ “УкрНДІ Проектстальконструкція” імені В. М. Шимановського, перший заступник голови правління (м. Київ) ; – кандидат технічних наук, доцент КУПЧЕНКО Юрій Вікторович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій (м. Одеса).

Провідна установа – Донбаська державна академія будівництва та архітектури, кафедра металевих конструкцій, Міністерство освіти і науки України (м. Донецьк).

 

 

Актуальність теми. В умовах реалізації економічних реформ, відродження та розвитку національної ринкової економіки України найважливішими завданнями в галузі будівництва є створення ефективних металевих конструкцій, яким притаманна висока міцність, відносна легкість, технологічність виготовлення, надійність і довговічність в процесі експлуатації, шляхом економії металу та розробки нових методів розрахунку металевих конструкцій, прискоренням впровадження результатів науково-дослідницьких робіт через систему нормативних документів. На сучасному етапі розвитку металевих конструкцій є кілька найбільш поширених методів розв’язання задач зниження металомісткості. По-перше, це оптимальне проектування металевих стержнів (і в цілому металевих конструкцій), яке передбачає отримання раціонального варіанту і забезпечує економію матеріалу з одночасним зменшенням витрат на виготовлення при повному виконанні будівельних норм і правил. Становлення і розвиток теорії оптимальних систем в нашій країні належать А. І. Виноградову, К. Г. Протасову, Ю. А. Радцигу, К. М. Хуберяну та іншим вченим. По-друге, розрахунки елементів металевих конструкцій за граничними станами з урахуванням пластичної стадії деформування сталі. Деформаційна природа більшості граничних станів, яка вперше була встановлена М. С. Стрелецьким, в теперішній час визнана за основні положення проектування будівельних конструкцій. Певних результатів в теоретичних пошуках роботи металевих конструкцій за граничними станами досягли В. О. Балдін, М. П. Бєленя, В. В. Бірюльов, Б. М. Броуде, О. В. Геммерлінг. Введення критерію обмежених пластичних деформацій при розрахунках сталевих конструкцій за дослідами М. Д. Жудіна, Г. Є. Бєльського, М. М. Стрелецького, О. І. Стрельбицької, М. Л. Чернова, А. А. Чираса, В. С. Шебаніна надало подальший поштовх в пошуках по обгрунтуванню урахування обмежених пластичних деформацій на широкий клас статично навантажених конструкцій, а також розробку відповідних методик розрахунку елементів стержневих металевих конструкцій. Крім того, додаткові резерви економії металу надає проектування конструкцій із бісталевих стержнів, методика розрахунку яких представлена в роботах цілого ряду вчених.

Кожний із відмічених вище напрямів проектування металевих конструкцій дає свої позитивні результати щодо підвищення їх економічності, проте в комплексі вони до цього часу не розглядалися. Тому, вважається доцільним поєднання цих методів, зокрема дослідження по оптимізації перерізів стиснуто-зігнутих та розтягнуто-зігнутих моно- та бісталевих стержнів за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій, що відкриває додаткові шляхи економії металу, можливість подальшого удосконалення методів розрахунку металевих конструкцій.

З цієї точки зору тема дисертаційної роботи є актуальною і має важливе значення для теорії розрахунків і практики проектування металевих конструкцій, тому що надає нові шляхи до підвищення ступеня рівноміцності і відчутної економії сталі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, які проводились, входять до національних програм “Продовольство-95” та “Агропродкомплекс”. Вибраний напрямок роботи пов’язаний з виконанням бюджетних договорів на замовлення Мінагропромполітики України: “Розробка рекомендацій по розрахунку стійкості та деформативності несучих сталевих конструкцій сільськогосподарських споруд і впровадження їх у відомчі нормативні документи” (1994р., ДР 01960012897) та договору №11/3 від 4. 10. 2000р. “Розробка та впровадження збірно-розбірних монтажних з’єднань для сталевих каркасів споруд сільськогосподарського призначення, розробка методів їх розрахунку та технології виготовлення” (ДР 0100V003144). Автором розроблена методика розрахунку оптимальних двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів і раціонального підбору сталевих прокатних стержнів, проведені експериментальні дослідження дійсної роботи оптимально спроектованих двотаврових перерізів при згині з поздовжньою силою за межею пружності.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є виявлення закономірності формоутворення та розробка методики розрахунку оптимальних двотаврових перерізів моно- та бісталевих стиснуто-зігнутих і розтягнуто-зігнутих стержнів в області обмежених пластичних деформацій, а також рекомендацій для їх використання у практиці проектування.

Для реалізації поставленої мети необхідно розв’язати наступні задачі:

1. Провести теоретичне дослідження напружено-деформованого стану двотаврових стиснуто-зігнутих та розтягнуто-зігнутих перерізів моно- та бісталевих стержнів на предмет виявлення закономірності їх формоутворення за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій.

2. Розробити методику розрахунку оптимальних двотаврових перерізів з мінімальною площею на задане навантаження за умови міцності за межею пружності.

3. Розробити методику раціонального підбору сталевих прокатних стержнів при згині з поздовжньою силою в області обмежених пластичних деформацій.

4. Виконати дослідне проектування та експериментальне дослідження дійсної