Введение к работе
.' ; Актуальность теиы. : На протяжении длительного времени арочные системы были . единственной - конструктивной формой, позволяющей перекрывать больпие пролеты. Такое отношение к арочным конструкциям, как к ; конструкциям уникальных, пассивных сооружений задержали их сво-'.. євременное $і достойное представление в , системе конструктивных форм так называемых легких металлических, конструкций (ЛМК). Конструктивная форна ЛМК наилудаим образом соответствует условиям поточного изготозяения и скоростного монтажа при сущест-'.' вепном "сшженйи их общей массы. Практика строительства облег-чеикнх арочинх зданий пролетом 12-24?« показала их полное соот-'"/ ветствяе указапныи критериям оценки ЛИК, а в ряде случаев выяв-, лоттся и заметные их преимущества, в частности при строительст-';-.'.ве';'.зданий- подсобно^вспомога-тёльйого и сельскохозяйственного .'..ч. назначения.;.Однако . :успеаная- практическая реализация арочных конструкций в облегченных зданиях малого пролета требует проае--;іі. дения комплекса поисковых, теоретических и экспериментальных ".; исследований,, 'поскольку простое копирование существующих конструктивных форм массивных арочных покрытий но приводит к ,; обеспёчайиа их эффективности. :. г ,'
;. ;L; Решение научно-технических задач разработки и исследования .облегченных конструкций арочкых зданий осуществлялось: в соот-; ветствии с програимой "Нечерноземье" Головного- Совета МинВуза ;. РСФСР, по теме ^Исследование й разработка облегченных конструк-; ций мобильных здашійімйогоцелевого назначения"; по координаци-:01шойу плану ЦШШСКа им.Кучеренко по проблеме: "Расчет и опти-.-; мнза'ция' конструкций из: упругопластических материалов, в том ,'числе с использованием ЭВМ"; в соответствии-с Комплексной науч- -но-технической-программой ИинВуза РСФСР "Строительство". :'}''' Целью исследования является разработка и внедрение в практику строительства облегченных конструкций арочных зданий. Реализация этой цели потребовала решения, следрицих задач: - разработать методику определения напряженно-деформированного состояния.(НДС) и критических нагрузок потери устойчивости в плоскости и нз плоскости арки при произвольном очертании ее оси и реальном загрушшка;. ;. /
-разработать методику нахождения оптимальной формы.легких арок при миоговариаитноМ загрушении нагрузками,зависящими от очерта-
- 4 -ния оси арки и дать рекомендации по назначению отдельных оптимальных параметров,которые имеют место в реальной проектировании арок;
-разработать методику проведения натурных испытаний apoft,про
вести теоретические и экспериментальные исследования арок, в
том числе с учетом их работы в системе легкого здания и сформу
лировать задачи по совершенствованию этих конструкций;
-разработать новые прогрессивные решения и подходы к проектиро
ванию конструкций легких зданий и организовать их серийное про
изводство; -
-исследовагь процесс принятия решений по реализации эффективных
конструкций в системе JIMK и разработать методику выбора опти
мального варианта с учетом интересов участников этой системні.
Научная новизна, защищаемая автором,заключается в разработке:
методики аналигико-численного определения НДС и критических нагрузок потери устойчивости в плоскости и из, плоскости арок при произвольном криволинейном очертании оси арки и реальных нагрузках;
методики нахождения оптимальной формы арки при многовариантном загружении и нагрузках, зависящих от очертания оси, в том числе с учетом технологических"ограничений;
формул по назначению оптимальных параметров арок: типа сечения и системы реиетки арки; высоты сечения решетчатой арки и угла наклона раскосов; прочности стали и типа сечения стержней арки; "'. -;'.'. "-''.-;'.
рекомендаций по повышению,эффективности арочных зданий, вытекающих из анализа опыта их массового строительства, и проведенных теоретических и экспериментальных исследований;.
методики расчета боковой устойчивости сжатых поясов рететчатой арки с учетом упругой работы стержней репетки и прогонов, .и . конструктивных решений по .снижению расхода стали на элементы1 связей; .' - " , -' ""."' , ':-,":7
~ нового подхода к строительству арочных зданий на базе разработанных унифицированных элементов, обеспечивающих реализацию арок произвольного пролета и очертания, в том числе с использованием полосовых выштампованных отходов; :..
новых конструктивных решений арок и зданий, обеспечивающих снижение их массы, трудоемкости изготовления и монтажа;
методики выбора наилучшего варианта металлической конструкции,
- 5 -заключающейся в нахождении неметризованного отношения предпочтения методом Кемени с учетом интересов участников в иерархической многоуровневой системе ШК.
Практическая значимость работы состоит в том, что результати исследований послужили основой для разработки:
методик и программ по расчету арок, оптимизации их формы, выбору наплучвего варианта конструкций облегченного арочного здания;
эффективных конструкций легких арочных зданий, новизна которых подтверждена 57 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.
Реализация и внедрение результатов работы осуществлено в ЗО нових'конструктивных решениях легких арочных зданий пролетом 12-24м, выпускаемых серийно в объеме порядка 1,2 млн.м2 в год следующими предприятиями: Приволжским спецотделением "Сельхозтехника"; ПЇЇС0 "Татагроспецмонтаа"; Поволжским филиалом СКБ "Сельхозаммиак"; Смоленским заводом торгового оборудования; Краснотурьииской ВТК; Коростеньским опытным зазодом; Ти-распольской МРО (г.Витебск); Псковским СПК; Йошкар-Олинским заводом нестандартного оборудования; Тукаевским РТП (г.Набережные Челны); Опытным экспериментальным заводом металлических конструкций (г.Наб.Челны); Сызраиьским заводом "Нефтемаыремонт" и др. Результаты исследования нашли отранение в двух пособиях, которые используются в учебном процессе при подготовке студентов.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались я обсуждались на Всесоюзной конференции "Проблемы оптимизации в механике твердого деформируемого тела" (1974, г.Вильнюс); Второй Всесоюзной конференции по оптимальному управлению в механический системах (1977, г.Казань); Всесоюзной конференции "Тонкостенные и пространственные конструкции (1986, г.Таллин); Республиканской конференции "Научно-технический прогресс в строительстве" (1986, г.Чебоксары); Научно-практической конференции "Практика, проблемы и внедрение ресурсосберегающих технологий" (1987, г.Липецк); Второй и третьей научно-технических конференциях "Вопросы совершенствования и проектирования пространственных конструкций" (1987 и 1989, г.Волгоград); Всесоюзной конференции "Проблемы оптимизации и надежности в строительной механике" (1988, г.Вильнюс); Областной конферон-
ции по пространственным конструкциям (1988, г.Ростов-на-Дону); , НТК "Моделирование и оптимизация технологических процессов и элементов конструкций сооружений иннеиерного назначения"(1989, г.Хабаровск); Всесоюзной НТК "Повышение долговечности сельскохозяйственных зданий и сооружений" (1990, г.Челябинск); НТК "Оптимальные металлические конструкции (1990, г.Свердловск); Второй Всесоюзной школе семинаре "Актуальные проблемы оптимизации конструкций" (1990, г.г.Суздаль-Владимир); Международной конгрессе по применении математики в технических: науках (1990, г.Веймар); Заседании секции пространственных и легких металлических конструкций научно-технического Совета ЦНЕ5ЩСК& ми.Ксяь-кикова (16 мая 1985 г.); Координационном совєчашш в ЦШШСКе им.В.А.Кучеренко "Разработка принципов оптимального . прооктаро-вания строительных конструкций (28 октября 1986, г.Москва); Научных конференциях профессорско-преподавательского состава Ка-? занского.ИСИ (1975-1994 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано.в двух учебных пособиях,44 статьях в научно-технических аураалах, сборниках трудов и материалах конференций. Приоритет и ногизиа разработанных технических решений защищена 5? авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация включает введение, семь глав, основные выводы, список литературы я приложения. Общий объем работы 305 страниц, в том числе 73 рисунка, 70 таб-. лиц. Список литературы охватывает 273 паныековакйя. Прплоаения в двух частях на 150 страницах. - '. .