Вплив початкового напруженого стану на несучу здатність сталевих двотаврових стержнів

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

 

Спеціальність: 05. 23. 01 – будівельні констркуції, будівлі та споруди

 

ХВОРТОВА МАРИНА ЮРІЇВНА

УДК 624. 072. 002. 2

 

Дніпропетровськ – 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаському гірничо-металургійному інституті на кафедрі “Будівельні конструкції”, Міносвіти України.

Науковий керівник – кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Голоднов Олександр Іванович, Донбаський гірничо-металургійний інститут, доцент кафедри “ Будівельні конструкції”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор кафедри “Теоретична механіка і опір матеріалів” Українського державного хіміко-технологічного університету (м. Дніпропетровськ) Маневич Аркадій Ісаакович; кандидат технічних наук, доцент кафедри “Мости” Днiпропетровського державного технiчного унiверситету залiзничного транспорту Тарасенко Вiктор Петрович.

Провідна установа – Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, кафедра конструкцій з металу, дерева та пластмас, Міносвіти України.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

 

 

Актуальність роботи. При виготовленні зварних металоконструкцiй, після термічного розрізання і зварювання прокату, формуються поля початкових напружень, що істотно впливають на роботу конструкцій під навантаженням.

В методиках розрахунку стислих стержнів, що рекомендуються БНIП П-23-81* і БНIП 2. 05. 03 – 84, якi засновані на умовному зниженні розрахункового опору сталі шляхом множення на коефіцієнт поздовжнього вигину , практично не дано рекомендацій щодо врахування впливу таких напружень. Тому розробка методики розрахунку стислих стержнів з урахуванням початкового напруженого стану внаслідок термічних впливів є актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Виконана робота є одним з етапів досліджень, якi виконувались кафедрою будівельних конструкцій Донбаського гірничо-металургійного інституту в 1992-1995 роках у відповідності з Державною науково – технічною програмою 5. Ресурсозбереження (пiдпрограма 5. 2. 2. Довговічні зварні конструкції iз зниженою металомiсткiстю) за темою N22д/б «Розробка технології виготовлення та методів розрахунку металевих стержнів і пластин, попередньо-напружених локальними термічними впливами (ЛТВ) «. Дослiдження фiнансувались за рахунок коштiв державного бюджету України у відповідності з наказом Міністерства освіти N68 31. 03. 1992 року.

Мета роботи. Визначення ступеня впливу полів початкових напружень, що зумовленi термічними впливами, на несучу здатнiсть стислих сталевих двотаврових стержнів, якi деформуються в площині найменшої жорсткостi; розробка методики розрахунку несучої здатностi стислих стержнів за умов врахування початкового напруженого стану, який виникає в перерiзах внаслiдок термiчних впливiв, і підготовка практичних рекомендацій щодо розрахунку.

Завдання дослідження.

1. Розробити методику визначення насучої здатностi стислих стержнів за умов врахування початкового напруженого стану.

2. Розробити методику і провести експериментальні дослідження полів початкових напружень в перерiзах зварних і прокатних двотаврових стержнів, попередньо-напружених ЛТВ.

3. Провести чисельні дослідження з метою визначення області раціонального застосування розрахункової методики.

4. Розробити практичну методику врахування впливу полів початкових напружень на несучу здатнiсть сталевих двотаврових стержнів.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Методика розрахунку несучої здатностi стислих двотаврових стержнів за умов врахування початкового напруженого стану.

2. Методика і результати експериментальних досліджень полів початкових напружень, що зумовленi попереднiм напруженням ЛТВ.

3. Результати математичного експерименту, що дозволили виявити особливості деформування стержнів, і визначити область раціонального використання розробленого аналітичного апарату.

4. Практична методика врахування впливу полів початкових напружень на несучу здатнiсть сталевих двотаврових стержнів, що деформуються в площині найменшої жорсткості.

Практичне значення одержаних результатів.

Отримані результати (алгоритм визначення несучої здатностi стислих стержнів і складена на його основі програма для ЕОМ) сприяють більш вірогідній оцінці стану стержня і, отже, більш раціональному проектуванню стислих елементів металевих конструкцiй.

Результати проведених досліджень дозволяють рекомендувати до застосування підвищені або знижені значення коефіцієнтів поздовжнього вигину для стислих стержнів, якi мають поля початкових напружень різноманітних виглядів. Якщо неврахування підвищених коефіцієнтів поздовжнього вигину для стержнів, попередньо-напружених ЛТВ, іде в запас мiцностi, то застосування знижених коефіціентів, що рекомендуються для стержнів з поясними зварними швами дозволить визначити істинну спроможність стержня і уникнути несподiваної відмови.

Особистий внесок здобувача:

– розробка обчислювальних програм, що дозволять оцінити несучу здатнiсть сталевих стержнів при різноманітних виглядах полів початкових напружень;

– розробка методики і проведення експериментальних досліджень полів початкових напружень, що виникають в перерiзах сталевих двотаврiв при попередньому напруженнi ЛТВ;

– результати розрахунків стислих сталевих стержнів, якi випробуванi iншими авторами;

-проведення чисельних досліджень стислих сталевих стержнів з метою визначення області раціонального застосування розробленого аналітичного апарату;

-практичні рекомендації щодо визначення несучої здатностi стислих сталевих стержнів, що деформуються в площині найменшої жорсткостi, з урахуванням впливу початкового напруженого стану.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідалися на Міжнародній науково – технічній конференції «Нові засоби розрахунку, матеріали і технології в будівництві» (місто Алчевськ, 13-16 вересня 1993 р), Міжнародній науково – практичній конференції «Вдосконалення будівельних матеріалів, технологій і засобів розрахунку конструкцій в нових економічних умовах» (місто Суми, 25-27 жовтня 1994 року), Міжнародній конференції «Металобудiвництво – 96» (міста Донецьк – Макiiвка, 3-7 червня 1996 року), на VI Українській науково-технічній конференції «Металеві