Введение к работе
з
Актуальность темы. Одним из основных факторов, влияющих на надёжность строительных конструкций, является точность расчёта. Поэтому путем совершенствования методики расчёта могут быть повышены экономическая эффективность и надёжность стальных каркасов.
На практике часто возникает проблема адекватности расчёта жестких узлов их действительной работе. В большинстве случаев это связано с отсутствием достаточной информации по их фактическому напряжённому состоянию.
Особенности конструктивной схемы жестких узлов перекрестных балок таковы, что вовлечение их отдельных областей в зону пластических деформаций начинается на сравнительно низких уровнях нагружения. Причем при проектировании таких узлов не рассматривается влияние упруго-пластической работы части элементов узла на деформации и перераспределение усилий в каркасе.
В настоящее время методика проектирования каркасов такова, что статический расчёт рассматривается в отрыве от принимаемой конструктивной схемы узла. Это может приводить к ошибочным результатам.
Объектом исследования является сварной узел сопряжения перекрестных балок, достаточно широко применяемый в каркасах многоэтажных производственных и гражданских зданий.
Конструкция сварного узла принята на основе обзора отечественных и зарубежных конструктивных решений металлических каркасов зданий и технологии устройства их перекрытий и покрытий. Исследуемый узел типичен в практике стальных каркасов и образуется сопряжением одной главной и двух второстепенных балок двутаврового профиля.
Теоретическое исследование напряжений в зонах узловых соединений методами теории упругости достаточно затруднительно. Это вызвано разнообразием конструкций узлов, которые отличаются: типом профиля, жёсткостью, особенностями сопряжения, а также геометрической формой соединительных элементов.
Целью диссертационной работы является разработка инженерной методики расчета жесткости и рекомендаций по проектированию узловых сопряжений перекрестных балок на основе экспериментально-теоретических исследований их напряженно-деформированного состояния. Научную новизну работы составляют:
результаты экспериментальных исследований действительной работы натурных сварных узловых сопряжений перекрестных балок при действии статической нагрузки;
результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния фрагментов балок со сварными узловыми сопряжениями методом конечных элементов;
инженерная методика расчета жесткости сварных соединений перекрестных балок;
результаты экспериментального проектирования. На защиту выносятся:
- данные экспериментальных и теоретических исследований работы сварных
соединений перекрестных балок при действии статической нагрузки;
- инженерная методика расчета жесткости сварных соединений перекрестных
балок;
- рекомендации по проектированию сварных сопряжений перекрестных балок.
Достоверность результатов работы обеспечена обоснованным
использованием известных предпосылок и допущений, базирующихся на принципах и методах строительной механики, применением сертифицированных современных программных комплексов, экспериментального оборудования и средств проведения и регистрации измерений, а также удовлетворительным схождением результатов аналитических, численных и экспериментальных исследований.
Практическое значение и реализация. Результаты экспериментально-теоретических исследований использованы при разработке проектов по следующим объектам:
Стальной каркас здания по объекту: «Ковровый цех» расположенный по адресу: Московская область, Подольский район, с. Кленово, шифр - 01-ГЕ/04;
Стальные каркасы комплекса зданий по объекту: «Комплекс зданий по производству блоков и плит из автоклавного ячеистого бетона мощностью 357 700 м в год» по адресу: Калужская область, Малоярославецкий район, промзона д. Маклино; шифр -13/ПР/07;
3. Стальные каркасы комплекса зданий по объекту: «Производственно-
складской комплекс» по адресу: Московская область, г. Чехов, ул. Угловая 2;
шифр-09/ПР/07.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Четвертой международной конференции «Металлостроительная индустрия XXI: мировой опыт и возможности для России (12 ноября 2008 г.)» .
По теме диссертационной работы опубликовано 3 печатные работы, в том числе одна в научном журнале, рекомендованном ВАК России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и библиографического списка, включающего 62 источника. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 109 рисунков, 14 таблиц.
