Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Акимов Сергей Николаевич

Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм
<
Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Акимов Сергей Николаевич. Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 : Старый Оскол, 2005 137 c. РГБ ОД, 61:05-5/3514

Содержание к диссертации

Введение

1 Современное состояние экспериментально-теоретических исследований консольных конструкций, применяемых в инженерных сооружениях 10

1.1. Консольные конструкции в промышленном и гражданском строительстве 10

1.2. Консольные конструкции в строительстве трубопроводных систем 17

1.3. Надземная прокладка трубопроводов 20

1.4. Конструирование консольных опор 21

1.4.1 Способы устройства анкерных опор 22

1.4.2 Способы устройства шарнирных опор 27

1.5. Узлы трубчатых ферм 29

1.6. Анализ методов расчета балочных конструкций трубопроводных систем 29

1.7. Постановка цели и задач исследования 36

2 Новые конструктивные решения и методика расчета напряженно-деформированного состояния балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм 38

2.1. Новые конструктивные формы балочных конструкций трубчатого сечения 39

2.2. Методика расчета напряженно-деформированного состояния балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм.. 43

2.3. Податливость опорных конструкций с балками трубчатого сечения больших диаметров 50

2.4. Податливость опорных конструкций с балками трубчатого сечения малых диаметров 57

2.5. Несущая способность балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм 63

2.6. Выводы по главе 2 65

3 Экспериментальные исследования модели балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, имеющими анкера 66

3.1. Моделирование балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм 66

3.2. Обработка результатов эксперимента и оценка точности измерений 74

3.3. Выводы по главе 3 83

4 Численные исследования напряженно-деформированного состояния балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм 84

4.1. Алгоритм расчета новых балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм с использованием предлагаемой методики 84

4.2. Оценка напряженно-деформированного состояния балочной конструкции трубчатого сечения большого диаметра с опорами в виде консольных ферм, имеющими анкера 86

4.3. Оценка напряженно-деформированного состояния балочной конструкции трубчатого сечения малого диаметра с опорами в виде консольных ферм, имеющими анкера 92

4.4. Определение материалоемкости опорных конструкций в виде консольных ферм, имеющих анкера 97

4.5. Выводы по главе 4 102

Заключение 103

Список литературы 105

Введение к работе

Актуальность темы. Балочные конструкции трубчатого сечения применяются в инженерных сооружениях (водоводы, тепловые сети, газопроводы, нефтепроводы и т.д.) при пересечении искусственных или естественных препятствий в виде рек, оврагов, каналов. Подобные конструкции являются наиболее рациональными, так как одновременно выполняют технологическую функцию и функцию несущей конструкции. В них максимально используется несущая способность балочных конструкций, но они имеют ограниченный диапазон перекрываемого пролета.

Идея совмещения функций в одном конструктивном решении, в виде ферм в консольных опорах балочных конструкций, позволяет снять ограничения диапазона перекрываемого пролета и максимально использовать несущую способность основного конструктивного элемента - балочной конструкции трубчатого сечения. Консольные опоры в виде ферм, выполняют функцию поддерживающей конструкции балочных конструкций трубчатого сечения и одновременно выполняют функцию опор, что способствует более полной реализации свойств материала, как основной конструкции, так и ее опорных частей.

Новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм до настоящего времени изучены слабо и вопросы их прочности, деформативности являются актуальными.

В этой связи целью настоящей работы является разработка конструктивных решений и методики расчета новых балочных конструкций трубчатого сечения (на основе идеи совмещения функций), направленная на повышение их несущей способности с одновременным снижением материалоемкости.

Автор защищает:

- новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого

сечения, разработанные на основе идеи совмещения функций;

методику расчета балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм, позволяющую адекватно действительному напряженно-деформированному состоянию оценивать несущую способность и деформативность таких систем;

результаты экспериментальных исследований деформативности модели балочных конструкций рассматриваемого типа;

функциональные зависимости для определения приведенной материалоемкости балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм;

результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм.

Научную новизну работы составляют:

новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм, разработанные на основе идеи совмещения функций;

методика расчета предложенных конструкций, позволяющая адекватно действительному напряженно-деформированному состоянию оценивать несущую способность и деформативность таких систем;

новые опытные данные об особенностях деформирования модели балочной конструкции рассматриваемого типа;

предложенные функциональные зависимости для определения приведенной материалоемкости балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм.

Достоверность научных исследований базируется на использовании общепринятых допущений сопротивления материалов, строительной механики, результатах многовариантных численных исследований автора и подтверждается сопоставлением экспериментальных результатов исследования конструкции с теоретическими.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанные новые конструктивные решения, методику расчета балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм рекомендуется использовать при их проектировании и строительстве через естественное и искусственное препятствие (река, овраг и т.д.) в ЦНИИПроектстальконст-рукции им Н.П. Мельникова и других проектных организаций.

Результаты проведенных исследований были использованы при проектировании перехода через естественное препятствие (овраг) в селе Солдатское, Курской обл. проектно-конструкторским технологическим управлением ОАО "КМАПроектжилстрой" (г. Старый Оскол). Методика расчета и экспериментальная модель балочной конструкции трубчатого сечения, предложенные автором используются в учебном процессе по специальности "Промышленное и гражданское строительство".

Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на:

II Международной научно-технической конференции "Эффективные строительные конструкции: теория и практика", Пенза (2003 г);

Международной научной конференции "Образование, наука, производство и управление в XXI веке", Старый Оскол, Старооскольский технологический институт (филиал) МИСиС, (2004 г);

VII региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и соискателей по естественным, техническим и гуманитарным наукам "Молодые ученые - науке, образованию, производству, Старый Оскол (2004 г);

В.полном объеме работа доложена на расширенном заседании кафедры "Промышленное и гражданское строительство" Старооскольского технологического института филиала МИСиС (сентябрь 2004 г.) и на заседании кафедры "Строительные конструкции и материалы" Орловского государственного технического университета (сентябрь 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, получен па-

8 тент Российской Федерации на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, общие выводы, список использованных источников и приложения. Вся работа изложена на 137 страницах, включая 5 таблиц, 74 рисунка, список литературы из 104 наименований и 4 приложения на 26 страницах текста.

Содержание работы. Во введении изложена актуальность темы, сформулирована цель работы, положения, выносимые на защиту, научная новизна работы, достоверность экспериментальных и теоретических исследований, практическая ценность, апробация работы, показаны структура и объем диссертации, количество публикаций по работе, отражено краткое содержание диссертации.

В первой главе изложен анализ современного состояния экспериментально-теоретических исследований консольных конструкций применяемых в инженерных сооружениях.

Вторая глава посвящена методике расчета несущей способности и деформативности балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, позволяющей адекватно действительному напряженно-деформированному состоянию оценивать несущую способность и деформативность таких систем. Предложены новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, их расчетная модель, а также приведена проверка их несущей способности.

В третьей главе показаны методика и результаты экспериментальных исследований, проведенных с моделью балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм. Конструкция представляла собой модель пролетом равным 1,2 м. Длина одной панели составляла 0,3 м. Элементы модели опорной конструкции - стержни диаметром 3 мм, а несущий элемент - арматурная проволока диаметром 10 мм. При испытании, загружение модели проводилось равномерно распределенной нагрузкой

9 отдельных участков конструкции (панелей). Загружение проводилось арматурой диаметром 18 мм. Вертикальные перемещения в опорных узлах модели измерялись индикатором часового типа.

По результатам экспериментальных исследований была проведена статистическая обработка результатов эксперимента. Данные результатов статистической обработки приведены в табл. 3.1...3.4. Так же по результатам исследований были составлены эпюры прогибов в опорных узлах конструкции.

В четвертой главе приведены численные исследования несущей способности и деформативности, на частных примерах, балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм большого диаметра. По результатам исследований построена эпюра моментов и эпюра перемещений для предложенных конструкций. Так же в этой главе приведены численные исследования несущей способности и деформативности, на частных примерах, балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм малых диаметров. По результатам исследований построена эпюра моментов и эпюра перемещений для предложенных конструкций. Выявлены закономерности материалоемкости этих конструкций. Предложены критерии оценки материалоемкости консольных опорных ферм, на частном примере, балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм. Результаты расчета предлагаемых конструкций приведены в табл. 5.1.

Так же, по результатам исследования, был построен график материалоемкости поддерживающих элементов предложенных конструкций.

Консольные конструкции в строительстве трубопроводных систем

По признаку перекрываемого пролета конструкции трубопроводных переходов можно классифицировать на малые до 30Z)H, средние от ЗОЦ, до 80DH и большие пролеты более 8(ШН. Здесь DH - наружный диаметр трубопровода. Для малых пролетов распространено применение балочных конструкций, для средних пролетов - арочных, а для больших пролетов - переходы в виде провисающей нити. Переходы с поддерживающими элементами в виде трубы и с консольными опорами применимы для средних пролетов. Висячие переходы применимы для больших пролетов, а вантовые переходы для средних пролетов. При прокладке магистральных трубопроводов 90 -95% препятствий встречается шириной от 10 до 80 м.

Новые конструктивные формы консольных опор трубопроводных систем, как показано в работе д.т.н. Лунева Л.А. [28], могут выполняться в виде Т - образных и пространственных опор. Такие конструктивные формы трубопроводных систем - балочные трубопроводные переходы с консольными опорами, которые позволяют увеличить пролет трубопроводного перехода с максимальным использованием несущей способности трубы. Консольные опоры могут выполняться в виде Т - образных и пространственных опор, напоминающих тетраэдр. Описание консольных систем встречается в литературе по проектированию мостов [22, 92 - 104], но конструктивные формы мостов отличаются от трубопроводных переходов, да и работа их иная.

Еще одной конструктивной формой трубопроводных систем является переход с балансирно-пространственными опорами (рис. 1.13).

Трубопроводные переходы с балансирно-пространственными опорами сами могут быть усилены вантами, и такая конструкция была предложена Луневым Л.А. совместно со Огаревым А.В. [91].

В авторском свидетельстве №1730328 [91] представлено описание этой конструкции: трубопроводный переход включает трубопровод, опоры и поддерживающие стержневые системы. Каждая поддерживающая система выполнена в виде V - образных в продольном и наклонных в поперечном относительно оси трубопровода направлениях нижних поясов, про 20 должением которых являются дополнительные стержни и верхних поясов. Трубопровод уложен на продольно подвижные опорные части, установленные на поперечинах, соединяющих верхние концы нижних поясов, и соединен посредством хомутов с вышележащими концами дополнительных стержней, подвесками и оттяжками. Трубопроводный переход с балансир-но-пространственными опорами, усиленный вантами (рис. 1.14) перекрывает пролет 5/ [35, 73].

Как показано в работе [20], область применения балочных переходов с консольными опорами не ограничивается только трубопроводным системами через естественные и искусственные препятствия. Эти конструкции применимы и при надземной прокладке, в случае невозможности сооружения подземных магистральных трубопроводов. Описание этих конструкций следующее: при надземной прокладке трубопроводов с консольными опорами через определенные расстояния необходимо сооружать неподвижные опоры 1. Конструкция этих опор может конструктивно решаться так же, как и подвижные опоры, но трубопровод закрепляется хомутами в местах 2иЗ(рис. 1.15).

Краткий обзор новых конструктивных форм трубопроводных переходов с консольными опорами показал, что эти конструкции отличаются от балочных переходов, усиленных трубой тем, что имеют меньшую материалоемкость и одновременно позволяют увеличить перекрываемый пролет с максимальным использованием несущей способности трубы. В местах опирання конструкции устраивается шарнир. Ранее было предложено несколько вариантов шарнирного опирання: плиточный шарнир, пятниковый шарнир, балансирный шарнир. Автором данной работы был предложен вариант шарнира, изображенного на рисунках 1.25 - 1.28, 1.30.

Высота консольных опор должна назначаться из условия провозного габарита по железной дороге, равного 3,85 м. Длину панели также необходимо назначить из несущей способности диаметра балки 1п = 30D. Исходя из несущей способности труб длина панели была назначена 3 м. Высота консольной конструкции равна 1,5 м. Каждая консольная конструкция опирается в двух точках А и В. В точке А опора жесткая, а в точке В опора шарнирная (рис. 1.16). Ниже предложены варианты устройства анкерных и шарнирных опор. Рассмотренные ниже варианты анкеров применимы для конструкций большого и малого диаметра. Рассмотрим варианты устройства анкеров в опоре А:

Анкер устраивается в виде бетонного ящика, внутрь которого вставляется стойка консольной конструкции, выполненная из трубчатого элемента, закрепленного на днище ящика (рис. 1.17,а). Ящик может быть бетонный или металлический. В основании бетонного ящика расположена арматурная сетка. Стойка опорной конструкции приваривается к закладной детали, расположенной на дне ящика (рис. 1.17,6), пустое пространство которого заполняется утяжелителем (щебень, грунт, песок и т. д.), служащим для удержания элемента опорной конструкции в ящике.

Податливость опорных конструкций с балками трубчатого сечения больших диаметров

На основании проведенного обзора можно сделать вывод, что конструктивные решения консольных конструкций широко применяются не только в промышленном и гражданском строительстве, но и в инженерных сооружениях трубопроводных систем, жилищно-коммунальной сферы, нефтегазового комплекса, энергетических станциях и т.д. Для эффективного использования несущей способности балочных конструкций трубчатого сечения (на идее совмещения функций) предложен новый класс конструкций - балочные конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм. Консольные фермы выполняют одновременно функцию опор и функцию несущих конструкций. Новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого сечения до настоящего времени изучены слабо и вопросы их прочности и деформативности требуют ответа.

Анализ, приведенный в первой главе показал, что принятые решения предлагаемых конструкций являются актуальными. Не существует критерия оценки эффективности для предлагаемых балочных конструкций с опорами в виде консольных ферм на стадии эскизного проектирования.

В связи с этим целью настоящей работы является разработка конструктивных решений новых балочных конструкций (на основе идеи совмещения функций), направленная на повышение их эффективности, использования несущей способности трубчатого профиля, и разработка методики их расчета.

В соответствии с указанной целью в ходе исследования предстояло решить следующие основные задачи: - разработать новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого сечения (на основе идеи совмещения функций) с опорами в виде консольных ферм, позволяющие обеспечить максимальную несущую способность при увеличении перекрываемого пролета; - разработать методику расчета балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм, позволяющую адекватно действительному напряженно-деформированному состоянию оценивать несущую способность и деформативность таких систем; - провести экспериментальные исследования деформирования модели балочной конструкции предлагаемого типа; - получить функциональные закономерности приведенной материалоемкости балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм; - провести численные исследования напряженного состояния и дефор-мативности балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм и их материалоемкости. Конструктивные схемы трубчатых конструкций заводских систем можно разделить на две группы: эстакадная прокладка трубчатых конструкций, балочная прокладка трубчатых конструкций. При эстакадной прокладке трубчатых конструкций устраиваются пролетные строения в виде пространственных стержневых конструкций, которые выполняют несущие функции, а сами трубчатые конструкции выполняют только технологические функции. В этом случае не используется их несущая способность. При балочной прокладке трубчатые конструкции выполняют функции несущей балочной конструкции трубчатого сечения и технологические функции. В этом случае трубчатые конструкции выполняют совмещенные функции и по этой причине этот вариант более экономичен.

При переходе трубчатых конструкций через естественные или искусственные препятствия, ширина которых соответствует длине перекрываемого пролета и их несущей способности применяются балочные конструкции. При несоответствии этого условия, применяют эстакадный способ прокладки.

С целью увеличения перекрываемого пролета балочной прокладки трубчатых конструкций, предлагается новый конструктивный прием: сооружение трубчатых конструкций с опорами в виде консольных ферм. Консольные фермы выполняют функцию опор и пролетных конструкций, что способствует максимально использовать несущую способность трубчатых конструкций и увеличить перекрываемый пролет. При малых пролетах до 30DH обычно применяют балочные конструкции трубчатого сечения, где максимально используется их несущая способность.

В связи с тем, что при прокладке конструкций трубчатого сечения до 90 % препятствий лежит в диапазоне от 10 до 80 м, стал необходим поиск новых трубчатых конструкций балочной прокладки перекрывающий этот диапазон. При пролетах больше / 30 н, в порядке совершенствования балочных конструкций трубчатого сечения, предлагаются их новые конструктивные решения, где также максимально используется их несущая способность.

Обработка результатов эксперимента и оценка точности измерений

Для проверки работоспособности поддерживающих элементов ба лочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, автором была получена модель конструкции, на основе критериев подобия, и проведены ее экспериментальные исследования. 2. Экспериментальные исследования показали, что самой неблаго приятной является нагрузка, равномерно-распределенная на всем пролете конструкции, при которой возникают максимальные прогибы. 3. Максимальные прогибы при всех видах загружения (частичных и на всем пролете) были получены в конечной точке консольной опоры. 4. Характер деформаций при экспериментальных и теоретических исследованиях совпадает, но имеет место количественное расхождение в пределах 5 - 9 %. Алгоритм проектирования балочных трубчатых конструкций следующий: 1. На основании полученных данных величины перекрываемого про лета компонуем расположения опорных частей балочных конструкций трубчатого сечения исходя из несущей способности трубчатого профиля. Практика проектирования показывает, что а - расстояние между опорными частями можно задавать равным (20 - 25) DH, где Д- наружный диаметр трубчатого профиля. 2. Компонуем консольные опорные фермы. Панель ферм задаем равным назначенному а. Высота фермы, перевозимой по железной дороге, не должна превышать провозного габарита - 3,85 м. 3. После оформления эскизной схемы консольной опорной фермы, необходимо назначить сечения стержней по формулам главы 4.4 и приложения 1. Площади поперечных стержней полученные по этим формулам необходимо увеличить на коэффициент к = 1,15, который косвенно учитывает влияние изгибающих моментов в г -х местах опирання балочной трубчатой конструкции. При подборе сечения необходимо для сжатых стержней учитывать их устойчивость и предельные гибкости не должны превышать А, = 120, т.е. необходимо соблюдать требования, предъявляемые к расчету и конструированию консольных ферм. 4. После назначенных поперечных сечений консольных ферм приступаем к расчету балочной трубчатой конструкции. Толщину стенки трубча 85 того профиля определяем по кольцевым напряжениям внутреннего давления. Дальнейший расчет нужен только для проверки прочности принятого сечения. Находим изгибающие моменты по формулам главы 2 и по краевой текучести проверяем прочность принятого сечения: 3. Анкер в виде трубы большего диаметра, чем элемент опорной конструкции; 4. Анкер в виде сваи; 5. Анкер в виде железобетонной плиты с отверстием; 6. Анкер в виде противовеса; 7. Анкер в виде дополнительной фермы или конструкции из трубы большего диаметра; Для шарнирного опирания предлагаются опоры в виде металлического шарнира и шарнира в виде бетонного блока. 4.2 Оценка напряженно-деформированного состояния балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, имеющими анкера, для балок трубчатого сечения большого диаметра Проведем аналитические исследования несущей способности и дефор-мативности балочной конструкции трубчатого сечения [6, 27, 30 - 32] с опорами, представленными на рис. 4.2 - 4.5, 4.8, со следующими параметрами: пролет /, = 75м, расчетное сопротивление трубной стали R = МПа, у =7,85х104 Н/м3, q = 0,5685 Н/м, Р = 5 МПа, Е = 2,1x10й H/M2,J = 1,032х107см4,1 = 25м. На рис. 4.5 и 4.6 изображены расчетная схема и основная система расчетной схемы для конструкций, изображенных на рис. 4.1 - 4.4. А на рис. 4.8 и 4.9 изображены расчетная схема и основная система расчетной схемы для конструкции, изображенной на рис. 4.7. Для расчета воспользуемся формулами (2.1) — (2.10). Результаты аналитических исследований показаны на рис. 4.11 и 4.12 (в скобках на эпюрах (рис. 4.11 и 4.12) указаны номера конструкций).

Оценка напряженно-деформированного состояния балочной конструкции трубчатого сечения большого диаметра с опорами в виде консольных ферм, имеющими анкера

Проведены исследования несущей способности и деформативности балочной конструкции трубчатого сечения большого диаметра. Выявлено, что в балочной конструкции с опорами в виде одноярусной консольной фермы деформации в 7 - 10 раз меньше, чем в других предложенных кон струкциях, и в ней возникают наименьшие изгибающие моменты. Проведены результаты численных исследований деформирования и внутренних силовых факторов балочной конструкции трубчатого сечения малого диаметра, с опорами в виде консольных ферм. Выявлено, что в балочной конструкции с опорами в виде треугольной консольной фермы деформации на 9 - 12% меньше, чем в балочной конструкции с опорами в виде фермы с параллельными поясами, и в ней возникают наименьшие изгибающие моменты. 2. Выявлены закономерности металлоемкости балочной конструкции трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, в зависимости от конструктивной схемы. Получен безразмерный коэффициент материалоемкости поддерживающих элементов К для каждой из предложенных конструкций. Проведенные численные исследования материалоемкости опорной конструкции в виде консольных ферм показали, что среди предложенных конструкций самыми рациональными являются одноярусная консольная ферма, и консольная ферма, усиленная вантами, закрепленными на опорной стойке. Материалоемкость этих конструкций в 4 - 5 раз меньше, чем у консольной фермы с наклонной стойкой, удерживаемой тросом. Самой нерациональной по материалоемкости конструкцией, среди предложенных, является двухъярусная консольная ферма. Материалоемкость этой конструкции больше, чем у одноярусной консольной фермы в 7,5 раз. 1 Разработаны новые конструктивные решения балочных конструкций трубчатого сечения (на основе идеи совмещения функций) с опорами в ви де консольных ферм, позволяющие обеспечить максимальную несущую способность трубчатого профиля при увеличении перекрываемого пролета. 2 Разработана методика расчета балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм, позволяющая адекватно действительному напряженно-деформированному состоянию оценивать несущую способность и деформативность таких систем. 3 На основании проведенных экспериментальных исследований моде ли балочной конструкции рассматриваемого типа выявлено, что наиболее "невыгодным загружением" является нагрузка, равномерно распределенная на всем пролете конструкции, при которой возникают мак симальные прогибы. Сравнение экспериментальных и теоретических дан ных качественно совпадает, а количественно имеет место расхождение в пределах 5 - 9 %. 4 Предложены функциональные зависимости для определения приведенной материалоемкости балочных конструкций трубчатого сечения с податливыми опорами в виде консольных ферм, оценивающие их эффективность, в зависимости от конструктивной схемы, которые позволяют из анализа различных конструктивных решений, на стадии эскизного проектирования выявить из нескольких технически возможных наиболее рациональное.

Результаты проведенных исследований являются основанием для практических рекомендаций по проектированию балочных конструкций рассматриваемого типа и были использованы при проектировании перехода через естественное препятствие (овраг) в селе Солдатское, Курской обл. проектно-конструкторским технологическим управлением ОАО "КМА-Проектжилстрой" (г. Старый Оскол). Методика расчета и экспериментальная модель балочной конструкции трубчатого сечения, предложенные автором, используются в учебном процессе по специальности "Промышленное и гражданское строительство". На предложенную автором балочную конструкцию трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм, имеющими анкера, получен патент на полезную модель.

Похожие диссертации на Прочность и деформативность балочных конструкций трубчатого сечения с опорами в виде консольных ферм