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

 

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі оптимального проектування сталевих стержнів в області обмежених пластичних деформацій шляхом раціонального підбору перерізів стиснуто-зігнутих та розтягнуто-зігнутих моно- та бісталевих стержнів за умови міцності на підставі встановленої закономірності їх формоутворення в залежності від виду навантаження і матеріалу перерізу з метою підвищення ефективності металевих конструкцій і одержання економії металу.

2. Розроблена методика розрахунку та алгоритм підбору оптимальних двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів передбачають забезпечення максимально повної роботи матеріалу перерізу, що досягається за умови реалізації принципів максимальної тонкостінності елементів перерізу та проходження нейтральної осі через середину висоти перерізу, що забезпечується для симетричних двотаврових перерізів при поздовжній силі N=0, для асиметричних – при значенні поздовжньої сили, яке задовольняє умові N=Ry (A1-A3).

3. Виявлена єдина закономірність формоутворення оптимальних двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів за умови міцності, що підтверджується рівністю певних оптимальних значень q=A1/A2 при відповідних значеннях n=N/Nlim для будь-яких значень повної площі перерізу A.

4. Встановлені розміри меж виродження двотавра в тавр, що відбувається внаслідок зміни поздовжньої сили N від максимального стиску до максимального розтягу, при яких існує вирішення задачі відшукання двотаврових перерізів моносталевих стержнів. Для оптимальних двотаврових перерізів ці розміри залежать тільки від розрахункового опору матеріалу стержня Rf і прийнятої граничної величини інтенсивності пластичних деформацій ip, lim, а при фіксованих неоптимальних значеннях q розміри меж визначаються із умови:

 

 

5. Параметри раціональних двотаврових перерізів моносталевих стержнів при введенні конструктивних обмежень по висоті рекомендується визначати шляхом корегування відповідних параметрів оптимальних двотаврових перерізів, розрахованих за умови відсутності конструктивних обмежень по висоті з використанням спеціально розрахованих коефіцієнтів корегування kh, kA, kq.

6. Отримана прямопропорційна залежність приросту величини граничного згинаючого моменту Mlim від приросту величини розрахункового опору сталі полиць Rf вказує на необхідність врахування росту вартості матеріалу в порівнянні із зменшенням його ваги.

7. На основі аналізу результатів експериментальних досліджень та практичного проектування показано, що оптимізація параметрів двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів за умови міцності при обмеженні інтенсивності пластичних деформацій з використанням розробленої методики приводить до значної економії сталі – до 40% у порівнянні із прокатними стержнями, розрахованими за СНиП ІІ-23-81*; 5…20% у порівнянні із стержнями складених двотаврових перерізів, розрахованими за відомими методиками компоновки оптимальних перерізів.

 

 

1. Кузенко Л. М. Оптимальне проектування симетричних перерізів двотаврів при складному опорі в межах обмежених пластичних деформацій //Вісник аграрної науки Причорномор’я. -Миколаїв: МСГІ – 1997. – Вип. 1. – C. 153-158.

2. Шебанін В. С., Пастушенко С. І., Кузенко Л. М. Оптимізація складених поперечних перерізів сталевих стержнів при згині з поздовжньою силою в області обмежених пластичних деформацій //Вісник аграрної науки Причорномор’я. – Миколаїв: МСГІ – 1997. – Вип. 2. – С. 126-131.

3. Пастушенко С. І., Кузенко Л. М. Оптимальне проектування двотаврових перерізів при одноосному згині з поздовжньою силою за межами пружності //Вісник аграрної науки Причорномор’я. -Миколаїв: МДСГІ- 1998. – Вип. 4. – С. 128-130.

4. Пастушенко C. І., Кузенко Л. М. Експериментальні дослідження дійсної роботи моносталевих стержнів з оптимальним вибором перерізів за межею пружності //Вісник аграрної науки Причорномор’я. – Миколаїв: МДАА -1999. – Вип. 1 (6). – С. 159-162.

5. Кузенко Л. М. Раціональне використання сталевих стержнів при роботі в області обмежених пластичних деформацій //Современные строительные конструкции из металла и древесины. – Одесса: ОГАСА, 2001. – С. 138-144.

6. Пастушенко C. И., Кузенко Л. М. Оптимальное проектирование сечений бистальных стержней в области ограниченных пластических деформаций //V Украинская научно-техническая конференция по металлическим конструкциям. – К: КИСИ, 1992. – С. 85

7. Пастушенко С. И., Кузенко Л. М. Учет начальных напряжений при оптимальном проектировании сечений стальных стержней в области малых пластических деформаций //V Украинская научно-техническая конференция по металлическим конструкциям. -К: КИСИ, 1992. – С. 84.

8. Кузенко Л. М. Оптимальне проектування перерізів бісталевих стержнів при забезпеченні міцності і стійкості в області обмежених пластичних деформацій //Соціально-економічні та технологічні проблеми АПК Причорномор’я і шляхи їх вирішення. – Миколаїв: МСГІ, 1993. – С. 26-27.

9. Кузенко Л. М. Експериментальні дослідження роботи оптимальних перерізів моносталевих стержнів за межами пружності //Перспективи і напрямки розвитку АПК Причорноморського регіону. – Миколаїв: МСГІ, 1996. – С. 85-86.

10. Пастушенко С. І., Кузенко Л. М. Методика розрахунку оптимальних перерізів моносталевих стержнів за межами пружності //Перспективні напрями розвитку АПК Причорноморського регіону. -Миколаїв: МСГІ, 1996. – С. 86-87.

11. Шебанин В. С., Пастушенко С. И., Кузенко Л. М. Оптимальное проектирование сечений моностальных стержней в области ограниченных пластических деформаций //Расчет и оптимальное проектирование строительных конструкций. Материалы международного симпозиума. -Владимир: Влад. гос. техн. ун-т, 1996. – С. 85-86.

12. Шебанин В. С., Пастушенко С. И., Кузенко Л. М. Оптимальное проектирование сечений составных стержней, выполненных из разных марок стали, с учетом ограниченных пластических деформаций //Международная конференция: “Металлостроительство -96”. – Донецк-Макеевка: ДонГАСА, 1996. – С. 25.

13. Пастушенко С. И., Кузенко Л. М. Оптимальное проектирование сварных стальных стержней с учетом ограниченных пластических деформаций //VI Украинская научно-техническая конференция. -Николаев-Киев: НСХИ-КИСИ, 1996. – С. 18-19.

14. Шебанин В. С., Пастушенко С. И., Кузенко Л. М. Экспериментальные исследования работы оптимальных сечений бистальных стержней за пределом упругости / VI Украинская научно-техническая конференция. -Николаев-Киев: НСХИ-КИСИ, 1996. – С. 72.

В роботі [2] дисертантом проведений теоретичний аналіз можливих випадків напружено-деформованих станів двотаврових перерізів при згині з поздовжньою силою та сформульвані умови максимально повної роботи матеріалу перерізу в області обмежених пластичних деформацій; в роботі [3] – розроблений алгоритм безітераційного підбору оптимальних двотаврових перерізів при одноосному згині з поздовжньою силою за умови міцності за межею пружності; в роботі [4] – проведена обробка експериментальних даних та аналіз отриманих графічних залежностей.

 

Кузенко Л. М. Оптимальні поперечні перерізи стиснуто-зігнутих і розтягнуто-зігнутих сталевих стержнів за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05. 23. 01 -будівельні конструкції, будівлі та споруди. Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ, 2002.

Дисертація присвячена питанням виявлення закономірності формоутворення та розробки методики розрахунку оптимальних двотаврових перерізів моно- та бісталевих стержнів. Запропоновано безітераційні алгоритми компоновки поперечних перерізів стиснуто-зігнутих і розтягнуто-зігнутих елементів конструкцій за умови міцності в області обмежених пластичних деформацій. Розроблені методики базуються на реалізації вимог оптимальності з урахуванням норм проектування і використані при оптимальному проектуванні стержневих конструкцій.

Ключові слова: закономірність формоутворення, компоновка оптимальних перерізів, область обмежених пластичних деформацій, оптимальне проектування.

 

 

Кузенко Л. М. Оптимальные поперечные сечения сжато-изогнутых и растянуто-изогнутых стальных стержней по условиям прочности в области ограниченных пластических деформаций. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 23. 01 – строительные конструкции, здания и сооружения. Киевский национальный университет строительства и архитектуры. Киев, 2002.

Диссертация посвящена вопросам выявления закономерности формообразования и разработки методики расчета двутавровых сечений моно- и бистальных стержней. В диссертации обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, дана общая характеристика работы.

Проводится анализ развития и современного состояния исследований по проблеме оптимального проектирования сечений металлических стержней, методам их расчета при учете пластических деформаций. Указывается на недостаточность разработки вопросов оптимизации составных сечений моно- и бистальных стержней при изгибе с продольной силой при условии развития ограниченных пластических деформаций, что открывает дополнительные пути экономии металла.

Представлены исследования закономерностей формообразования оптимальных двутавровых сечений моно- и бистальных стержней. При этом выделены два основных направления получения оптимальных решений:

реализация принципов максимальной тонкостенности элементов сечений, регламентированные нормами проектирования по выполнению условий устойчивости;

создание условий максимально полного использования материала сечения за счет его перераспределения между отдельными элементами.

Проведенный теоретический анализ возможных предельных случаев напряженно-деформированного состояния, полученные аналитические зависимости при этом и результаты опытного проектирования показали, что формообразование оптимальных двутавровых сечений моностальных стержней имеет единую закономерность. Аналогична закономерность формообразования оптимальных двутавровых сечений и бистальных стержней.

Полученные результаты и аналитические зависимости использованы при составлении алгоритмов расчета и практической методики проектирования оптимальных двутавровых сечений моно- и бистальных стержней, методики учета конструктивных ограничений высоты сечения, а также методики рационального подбора прокатных стальных стержней.

Приведены результаты экспериментальных исследований по изучению действительной работы моно- и бистальных стержней оптимальных сечений, рассчитанных по предложенной методике. Изложена цель и задачи исследований, описаны установка, приборы и оборудование, приведены результаты исследований, подтвердившие достоверность разработанных методик расчета. При этом подтверждается достаточно полное соблюдение гипотезы плоских сечений в пределах упругой работы материала и за пределом упругости ip, lim =0. 1…0. 3%, а также наличие запаса прочности оптимально спроектированных стержней при их работе в области ограниченных пластических деформаций в пределах 7…15%

Представлена методика практического расчета и компоновки оптимальных двутавровых сечений металлических стержней, приведены результаты оптимального проектирования по разработанной методике в сравнении с результатами расчетов по другим методикам и рекомендациям СНиП ІІ-23-81*.

Ключевые слова: закономерность формообразования; компоновка оптимальных сечений, область ограниченных пластических деформаций, оптимальное проектирование.

 

 

L. M. Kuzenko. Optimal cross section of bent-compressed and bent-tensile steel stems under strength conditions in the field of limited plastic deformation. – Manuscript.

The Ph. D. thesis for candidate of engineering science competition to speciality 05. 23. 01- Building Structures, Building and Construtions. Kyiv National University of Constrution and Architecture. Kyiv, 2002.

The problems of showing up of shapig regularity and design of mono- and bi-steel double-T sectional view calculation procedures are investigated in the thesis. Iteration-free configuration algorithms of optimal cross section of bent-compressed and bent-tensile steel stems under strength conditions are suggested. Designed procedures are based on optimal conditions implementation taking into consideration the designing regulations and used at optimal project of bar structures.

Key words: shapig regularity, optimal section configuration, limited plastic deformation, optimal design.