Введение к работе
Актуальность темы В современных экономических условиях увеличивается потребность в быстровозводимых зданиях относительно невысокой стоимости При этом большое значение имеет уменьшение материалоемкости, трудоемкости изготовления и монтажа не только несущих, но и ограждающих конструкций Одним из путей повышения эффективности покрытий зданий и сооружений является внедрение прогрессивных технологий, позволяющих расширить номенклатуру холодноформованных профилей
Многослойные покрытия, состоящие из холодноформованных профилей, изготовленных и собранных на строительной площадке, имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными легкими ограждающими конструкциями полной заводской готовности Среди них простота получения сложных форм покрытия, технологическая возможность и экономическая эффективность производства малых партий изделий, быстрота и легкость изготовления и монтажа, простое решение соединения элементов
Одним из эффективных конструктивных решений трехслойного ограждения поэлементной сборки является покрытие, состоящее из холодноформованных U - образных профилей несимметричного сечения, несущий и ограждающий слои которого состоят из профилей, соединенных при помощи фальца
Впервые такое решение было разработано в начале 70-х годов американским инженером Г Кнудсоном (фирма G A Knudson, США), для покрытий в виде сводов
Конструкция представляет собой цилиндрический свод (оболочку), формируемый из стальных вальцованных по дуге нужного радиуса профилей, работающих на сжатие с изгибом Исчерпание их несущей способности может наступать в результате развития пластических деформаций в зоне сочленения граней профиля, при этом грани сохраняют устойчивость
При современных архитектурных подходах необходимо создать покрытие со сложной формой плана, большим количеством технологических проемов и отверстий, перепадами высот и тп Данные требования могут быть достигнуты применением многослойных конструкций покрытий на основе тонкостенных холодноформованных профилей без дополнительного гофрирования стенок, что позволяет уменьшить затраты на изготовление и монтаж покрытия
Существующая методика расчета тонкостенных конструкций является обобщающей для всех видов профилей и не учитывает особенности их работы Для данного профиля необходимо учитывать несимметричность сечения, влияние соседних элементов, вопросы местной и общей устойчивости, конструктивные параметры покрытия
Широкое применение многослойных покрытий на основе тонкостенных холодноформованных профилей сдерживается из-за отсутствия практических рекомендаций по их проектированию Высокая экономическая эффективность конструкций данного типа и отсутствие обоснованной методики их расчета определяют актуальность темы диссертации
Цель работы - разработать инженерную методику расчета несущих холодноформованных U - образных профилей, соединенных при помощи фальца в составе многослойных конструкций покрытия, на основе теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния
Задачи исследований: выполнить анализ технологичности существующих конструктивных решений покрытий зданий и сооружений,
провести экспериментальные исследования многослойных конструкций покрытия на основе тонкостенных холодноформованных профилей, выявить влияние конструктивных факторов на напряженно-деформированное состояние несущего холодноформованного U-образного профиля,
разработать конструктивные решения, позволяющие увеличить несущую способность многослойного покрытия на основе тонкостенных холод-ноформованных профилей,
уточнить расчетное сечение несущего U-образного профиля, провести теоретические исследования общей устойчивости несущего U-образного профиля с учетом фальцевого соединения, провести теоретические исследования местной устойчивости элементов несущего профиля,
разработать рекомендации по расчету конструкций на основе тонкостенных холодноформованных профилей
Объект исследований - многослойная конструкция покрытия, состоящая из тонкостенных холодноформованных профилей
Теоретической и методологической основой исследований являются разработки отечественных и зарубежных ученых в области строительных конструкций, работающих на изгиб в упругой стадии Для решения вопросов, поставленных в диссертационной работе, использовались общепринятые методы строительной механики, предназначенные для определения напряженно - деформированного состояния элементов конструкции
Диссертационная работа выполнена автором в период с 2001 по 2006 гг на базе кафедры металлических конструкций Липецкого государственного технического университета
Научная новизна работы заключается в следующем результатах экспериментальных исследований действительной работы многослойных конструкций покрытия на основе холодноформованных профилей,
учете влияния конструктивных особенностей покрытия на его напряженно-деформированное состояние,
выборе расчетного сечения для тонкостенных U - образных профилей, соединенных в фальц, в составе многослойной конструкции покрытия,
определении расчетных характеристик сечения несущего профиля, необходимых для проверки конструкций на прочность, устойчивость и де-формативность,
теоретических исследованиях вопросов общей и местной устойчивости тонкостенного несущего профиля в упругой стадии, уточнении формулы по определению коэффициента снижения расчетного сопротивления стали для несимметричного сечения и критического напряжения Достоверность результатов подтверждается результатами теоретических и экспериментальных исследований, использованием апробированных методов строительной механики
Практическая ценность работы заключается в разработке инженерной методики расчета многослойных покрытий на основе тонкостенных хо-лодноформованных профилей, экспериментальной проверке полученных результатов
Внедрение результатов Результат ы диссертационной работы и разработанные рекомендации были использованы при проектировании покрытий зданий на основе тонкостенных холодноформованных профилей в ЗАО «Эк-сергия» (г Липецк) и в Липецком Академическом научно-творческом центре Российской академии архитектуры и строительных наук, при проведении обследований и оценке технического состояния эксплуатируемых зданий, в курсовом и дипломном проектировании на кафедре металлических конструкций Липецкого государственного технического университета На защиту выносятся: теоретическое обоснование возможности применения в зданиях и сооружениях многослойных конструкций покрытия, состоящих из тонкостенных холодноформованных профилей,
результаты экспериментальных исследований напряженно-деформирован-ного состояния многослойной конструкции покрытия, теоретические исследования прочности, устойчивости и деформативно-сти тонкостенного несущего U - образного профиля в составе покрытия,
инженерная методика расчета многослойных конструкций покрытия на основе тонкостенных холодноформованных профилей Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены на Научно - технических конференциях ЛГТУ (Липецк, 2003 - 2006), Областной научно-практической конференции «Наука в Липецкой области итоги и перспективы» (Липецк, 2004), международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции теория и практика» (Пенза, 2004), Всероссийской выставке - ярмарке (Новочеркасск, 2003)
Публикации По теме диссертации опубликовано 10 печатных статей, из которых 1 опубликована в специальном издании, утвержденном ВАК, 4 статьи без соавторов
Структура и объем диссертации Общий объем диссертации 189 страниц, в том числе 102 страниц машинописного текста, 45 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 163 наименований
