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 устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями Литвинов Евгений Владимирович

Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями
<
Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями
>

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

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

Литвинов Евгений Владимирович. Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 Новосибирск, 2006 205 с. РГБ ОД, 61:06-5/2261

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований стальных перфорированных конструкций с регулярными отверстиями 5

1.1. Опыт применения перфорированных конструкций 5

1.2. Теоретические исследования перфорированных балок 23

1.2.1. Методы оценки прочности перфорированных балок 23

1.2.2. Методы оценки жесткости перфорированных балок 26

1.2.3. Методы оценки общей и местной устойчивости перфорированных балок 28

1.3. Объект и задачи исследований 38

ГЛАВА 2. Прочность и местная устойчивость стенки-перемычки перфорированного элемента 40

2.1. Распределение напряжений в стенке-перемычке перфорированной балки 40

2.2. Распределение напряжений в стенке-перемычке перфорированного сжатоизогнутого стержня 46

2.3. Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния стенки-перемычки перфорированного элемента 52

2.4. Местная устойчивость стенки-перемычки перфорированного элемента 59

2.5. Выводы по главе 2 67

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования действительной работы стенки-перемычки перфорированных элементов на поперечную нагрузку 68

3.1. Цели и задачи экспериментального исследования 68

3.2. Методика экспериментальных исследований 68

3.2.1. Объект исследования 68

3.2.2. Материал опытных балок 70

3.2.3. Установка для испытаний 70

3.2.4. Организация и проведение испытаний 73

3.3. Результаты экспериментальных исследований 79

3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований 112

3.4.1. Напряженное состояние стенки-перемычки 112

3.4.2. Устойчивость стенки-перемычки 114

3.4.3. Прогибы экспериментальных балок 116

3.5. Выводы по главе 3 117

ГЛАВА 4. Практические рекомендации по расчету перфорированных конструкций 118

Основные выводы 123

Список использованных источников 124

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Введение к работе

Актуальность работы определяется существующей необходимостью в объективной оценке прочности и местной устойчивости стенок-перемычек в элементах перфорированных конструкций, что позволит существенно повысить надежность на этапах проектирования и эксплуатации, а также увеличить эффективность данного вида конструкций по их материалоемкости.

Цели работы:

разработка методики расчета напряженного состояния и оценки местной устойчивости стенки-перемычки в перфорированных конструкциях;

проведение экспериментальной проверки предложенных теоретических положений по определению прочности и местной устойчивости стенок-перемычек в перфорированных элементах.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

с использованием метода конечных элементов выявлено напряженно-деформированное состояние (НДС) стенки-перемычки перфорированной балки и сжатоизогнутого стержня;

получены функциональные зависимости, которые позволяют с достаточной для расчетной практики точностью определять напряжения аДх, у) и х^х, у) стенок-перемычек изогнутых и сжатоизогнутых стержней;

решена задача местной устойчивости стенки-перемычки перфорированного элемента методом Релея-Ритца с записью энергетического критерия устойчивости в форме Брайана с использованием полученных уточненных выражений напряжений <5у(х, у) и т^дт, у) и усовершенствованных функциональных описаний форм потери устойчивости;

выведены аналитические зависимости и даны расчетные формулы для оценки местной устойчивости стенки-перемычки в элементах с прямоугольными, шестиугольными и восьмиугольными отверстиями;

разработана инженерная методика определения прочности и устойчивости стенки в линейно-перфорированных элементах;

проведены экспериментальные исследования прочности и устойчивости стенки линейно-перфорированных элементов.

Научная новизна работы:

создан теоретический аппарат для описания полей напряжений в стенках-перемычках перфорированных элементов стальных конструкций;

предложена теоретическая модель для расчета местной устойчивости стенок-перемычек в перфорированных элементах стальных конструкций;

впервые в предложенных методиках оценки прочности и устойчивости учтены особенности распределения напряжений и геометрической формы стенок-перемычек.

Достоверность результатов научных положений по оценке прочности и устойчивости линейно-перфорированной стенки подтверждена методом конечных элементов (МКЭ) и экспериментально на 11-ти стальных балках с пролетами 3,2 и 5,6 м.

Практическая ценность работы:

- проведенные исследования птФтТТ|Л<тп,Г|г к""утрУ11!]^""чв""ипи раз
работать новые подходы по оценки ихЫЬ^юнедя^вддюй^тойчивости по

| БИБЛИОТЕКА [

W,

отношению к существующим методам, а также дали возможность объективно с помощью предложенного теоретического аппарата определять несущую способность с учетом особенностей напряженного состояния, параметров разрезки и геометрической формы стенки-перемычки;

- разработаны рекомендации по инженерной оценке прочности и местной
устойчивости стенок-перемычек в перфорированных элементах стальных
конструкций.

Внедрение результатов. Результаты проведенных исследований использованы при проектировании перфорированных прогонов покрытия пролетом 12 м корпуса № 103 ОАО «Саянскхимпласт» в г. Саянске Иркутской области.

На защиту выносится:

результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного состояния и устойчивости стенок-перемычек перфорированных элементов;

методика оценки прочности и устойчивости стенок-перемычек перфорированных элементов стальных конструкций.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях НГАСУ 2001-2005 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них 1 предварительный патент на изобретение и 5 статей в журнале «Известия вузов. Строительство».

Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 7 приложений. Объем работы - 130 страниц, 93 рисунка, 12 таблиц.

Опыт применения перфорированных конструкций

Эффективность металлических конструкций определяется их стоимостью в «деле» и затратами на эксплуатацию.

Конструкции балок непрерывно совершенствуются в направлениях перечисленных аспектов, в частности: варьируют очертаниями, изменяют конструкции стенок и полок, применяют различные стали, предварительное напряжение и т.д.

Стремление повысить эффективность использования металла в работе изгибаемых эле-мен гов привело инженеров еще в первых десятилетиях XX века к оригинальной идее, позволяющей расширить диапазон использования проката. Такой идеей явилось предложение перфорации прокатных профилей: двутавров и швеллеров.

Перфорированный элемент образуется разрезкой по зигзагообразной линии стенки с последующей раздвижкой и сваркой встык частей по выступающим кромкам разрезанной стенки (рисунок 1.1). Наибольшее применение в строительной практике получили перфорированные двутавры. В литературе встречается также термин «развитый двутавр». За рубежом эти двутавры называют «honeycomb» (сотовые) по шестиугольной форме отверстий в стенке готовой балки. В отечественной практике наиболее распространен термин «перфорированный двутавр».

Экономичность перфорированных двутавров предопределяется тем, что высота их до 1,7 раз больше высоты исходных двутавров. Это существенно увеличивает момент инерции и момент сопротивления сечения (моменты инерции перфорированных двутавров в 1,5-2 раза больше моментов инерции исходных двутавров).

Несущая способность перфорированных двутавров в 1,3 - 1,5 раза превышает несущую способность исходных двутавров. Эти качества перфорированных двутавров в сочетании с их компактностью, высокой транспортабельностью и возможностью автоматизированного изготовления, делают их конкурентоспособными с решетчатыми конструкциями.

Не удивительно, что именно эти балки нашли широкое распространение в практике строительства. Согласно теории сортамента прокатных профилей, который является основополагающей частью теории формообразования, для двутавров наиболее рациональным является сечение, в котором гибкость стенки достигает предельных значений по условиям местной устойчивости. Такое сечение является идеальным с точки зрения распределения материала в изгибаемых элементах. Однако выполнение такого сечения методом горячего проката не удается по технологическим причинам. Гибкость стенки в прокатных двутаврах достигает лишь 55 [1], а перфорирование прокатных двутавров позволяет значительно увеличить этот параметр.

Впервые перфорированные конструкции были применены в 1910 году в конструкциях моста в Чикаго [2], а в 1934 году Н.С. Стрелецкий указьшал на возможность использования таких балок в СССР. В конце 40-х годов Ленинградским отделением «Проектстальконструк-ция» по инициативе М.В. Солодаря эти балки были применены для конструкций производственных зданий.

Однако низкий уровень технологии изготовления стальных конструкций в 40-х годах двадцатого века сдерживал широкое применение перфорированных конструкций, несмотря на значительную экономию стали.

Широкое применение перфорированные двутавры получили за рубежом после предложенного Ф. Литска [3, 4] метода изготовления таких конструкций на специальной поточной линии с высокой степенью механизации и автоматики. Позднее этот способ изготовления был запатентован во многих странах [5, 6, 7, 8].

Позже, в 60-е годы в США был предложен способ резки стенки прокатного двутавра специальным штампом (пуансоном), установленном на мощном 900-тонном полуавтоматическом прессе [7]. Такой способ позволяет делать резку со скоростью до 5,2 м/мин. Скорость кислородной резки варьируется от 0,5 до 2,6 м/мин в зависимости от то нцины металла, од нако при этом возникает технологическая проблема - после резки из-за больших температурных деформаций разрезанные части выгибаются. Правка разрезанных частей в сторону стенки довольно затруднительна. Во избежание коробления профиля при резке, полки следует крепить к жестким траверсам кондуктора.

В 80-е годы двадцатого века технология резки металла еще более усовершенствовалась и было предложено роспуск исходных прокатных профилей производить плазменными горелками. Такой способ удачно был опробован на Житомирском заводе металлических конструкций, где роспуск двутавров осуществлялся на агрегате «Кристалл», оборудованном плазменной горелкой и числовым программным управлением. В этом случае скорость реза составляла 5 м/мин при минимальной деформативности получаемых половинок двутавров и гладких кромках, что обеспечивает простоту сборки и удобство производства сварочных работ. Работа установки осуществлялась по заданной программе [9].

Стремление повысить эффективность перфорированных двутавров подталкивало инженеров к разработке новых форм реза. На сегодняшний день перфорированные конструкции можно классифицировать по следующим группам: - с линейной перфорацией (таблица 1.1); - с шахматной перфорацией (таблица 1.2); с двойной перфорацией (таблица 1.3); со спецконструктивным решением перфорации. Двутавры с линейной перфорацией стенки имеют отверстия, расположенные на одной оси. Конструктивные решения двутавров с линейно-перфорированной стенкой отличаются большим разнообразием, определяемым вариабельностью схем реза стенки.

Методы оценки прочности перфорированных балок

Несмотря на то, что первые перфорированные конструкции начали применяться еще в 30-х годах XX столетия, серьезные экспериментально-теоретические исследования значительно отставали. И лишь в 1942 году были проведены первые экспериментальные исследования перфорированных балок Ф. Фальтусом [43]. В этой работе предложен приближенный метод расчета, основанный на аналогии с безраскосной системой Виренделя, который построен на следующих предпосылках: теоретические оси элементов системы проходят через центры тяжести тавровых поясов; - точки перегиба расположены в ослабленном сечении посредине верхней и нижней граней отверстия и в середине сплошностенчатого участка. В этих точках условно принимаются шарниры, в следствии чего, получается конструкция, в которой легко определить внутренние усилия; нормальные напряжения, возникающие от изгибающего момента, распределяются по ослабленному сечению равномерно; поперечная сила, действующая в сечении, распределяется на тавровые пояса пропорционально их жесткостям (в случае симметричного сечения — поровну) и создает дополнительный изгибающий момент; при этом максимальные напряжения возникают в углах отверстий стенки. Расчетная схема элемента симметричной линейно-перфорированной балки представлена на рисунке 1.14.

Без существенных изменений метод расчета Ф. Фальтуса был повторен в последующие годы другими исследователями [44, 45, 46, 47, 48, 49], которые продолжали совершенствовать и уточнять предложенную методику расчета. Однако практика проектирования покачала, что данный метод расчета приводит к неоправданно высоким запасам прочности.

Определенный интерес представляет работа Гибсона [52], в которой учитывается угловой поворот верхнего пояса и элемента стенки. После ряда математических преобразований выведены выражения для определения усилий в элементах перфорированной балки. Однако, в конечном итоге, получены формулы, аналогичные уже известным решениям [43].

Очень интересный подход к решению задачи предложен в работах В.В. Холопцева [53, 54, 55], разработанный на базе теории составных стержней А.Р. Ржаницына [56]. Была сделана попытка вьывить напряженно-деформированное состояние и объяснить повышенную деформативность перфорированных балок, входящих в состав судового набора. Автор исследований использовал дифференциальное уравнение сил сдвига в случае регулярно расположенных отверстий.

Общая формула напряжений в составной балке имеет вид [56] о = стму + ал(1-і/), где ОцИОд- напряжения в монолитной балке и в балке лишенной связей сдвига того же сечения и таким же образом нагруженной; 4 - коэффициент, который зависит от вида нагрузки и размеров балки.

В одной из статей Ю. Симакова [51] исследователи предлагают к расчетному сопротивлению ввести «коэффициент условия работы, учитывающий местный характер экстремальных напряжений» в угловых точках. Условие прочности, таким образом, имеет вид o \,2Ry.

Такой подход, конечно, позволил бы более полно использовать несущую способность, но он ничего не объясняет, а только дает возможность приблизительно оценить несущую способность перфорированной конструкции.

В 1975 году Б.Е. Огороднов и др. [58] предложили производить расчет перфорированных конструкций по методике основанной на расчете балок с регулярными отверстиями в стенке, исходящей из теории расчета сплошных балок. Расчет производится из условий, что в перфорированной балке, как и в сплошной, выполняются известные гипотезы теории изгиба (гипотеза плоских сечений).

Приложение метода начальных параметров к расчету перфорированных балок описано в работе А.Б. Руссоника, Я.А. Манделя и 3. Шукри [59. 60, 61].

По работам [59, 60, 61] можно высказать существенное замечание - необходимые вычисления являются довольно сложными и трудоемкими, что делает затруднительным применение данного метода в практических инженерных расчетах.

В 1981 году инженер А.И. Скляднев провел экспериментальные исследования и предложил несущую способность линейно перфорированных балок определять по методу пре дельного равновесия [50]. Предельной считалась нагрузка, соответствующая превращению конструкции в кинематически изменяемую систему. При определении нагрузок, вызывающих предельное состояние, принималась идеализированная диаграмма работы стали и энергетический критерий пластичности.

Проведенная в 1981 году В.В. Бирюлевым и В.М. Добрачевым в Новосибирском инженерно-строительном институте экспериментально-теоретическая работа [57], своими результатами очень хорошо подтвердила применимость к перфорированным конструкциям теории составных стержней. В данной работе проводилось натурное испытание восьми перфорированных балок пролетом 6 м. Результаты замеров напряжений в ослабленном сечении показаны на рисунке 1.15.

Как видно из рисунка 1.15, фактическая эпюра напряжений значительно ближе по всему сечению к теоретической, основанной на теории составных стержней. Следовательно, можно сказать, что именно теория составных стержней в большей мере вскрывает резервы несущей способности перфорированных балок в упругой стадии работы.

Также были предприняты попытки выяснить распределение напряжений в перфорированных конструкциях методом конечного элемента (МКЭ) [62, 63, 64]. В этих работах было определено распределение напряжений по сечениям балки и определены коэффициенты концентрации в местах изменения сечений, были продемонстрированы большие возможности метода конечного элемента при правильном выборе граничных условий и при использовании ПЭВМ. Однако, небольшая емкость памяти ПЭВМ 70-х годов накладывала на расчеты ряд существенных ограничений (рассматривались отдельные идеализированные участки перфорированной балки, размеры просчитываемых матриц были очень ограниченны). Это зачастую значительно влияло на качество получаемых результатов.

Распределение напряжений в стенке-перемычке перфорированной балки

Имеющиеся методы расчета перфорированных элементов стальных конструкций [65, 66] основаны на предложении Виренделя и Ф. Фальтуса вести расчет подобных конструкций как рам, в ветвях которых суммируются напряжения от общего и местного изгиба.

Очевидно, что в таких элементах стальных конструкций наиболее опасным будет сечение, ослабленное перфорацией, поэтому распределение напряжений здесь представляет наибольший интерес.

Изучением распределения напряжений в сечении, ослабленном отверстием, занимались многие авторы, результаты их исследований приведены в многочисленных публикациях.

Вопросам распределения напряжений в сплошностенчатом участке балки посвящено значительно меньше экспериментальных и теоретических исследований. Однако, большие значения нормальных и касательных напряжений в этих зонах, вызванные ослаблением сечения по длине, и увеличение высоты стенки может привести к потере устойчивости стенки-перемычки. Данное явление отмечалось при экспериментальных исследованиях [62, 81].

Несмотря на то, что в настоящее время накоплен значительный опыт эксплуатации и проектирования перфорированных стержней, вопрос прочности и местной устойчивости стенки-перемычки остается очень актуальным и практически не освещенным в нормах проектирования [66]. Одним из первых шагов на пути решения задачи местной устойчивости стенки-перемычки перфорированной балки является определение напряжений в ней в докри-тическом состоянии.

Перспективным направлением на пути определения НДС стенки-перемычки перфорированной балки является использование метода конечных элементов (МКЭ), в основу которого положена разбивка модели рассматриваемой конструкции или ее части на отдельные дискретные конечные элементы (КЭ) простой геометрической формы.

Впервые МКЭ для расчета перфорированных конструкций с использованием ПЭВМ был применен в 1977 г. в США [63, 64]. В этих работах было определено распределение напряжений по сечениям балки и определены коэффициенты концентрации в местах изменения сечений. В работах [63, 64] были продемонстрированы большие возможности метода конечных элементов при правильном выборе граничных условий и при использовании ПЭВМ. Однако, недостатки этого метода отмеченные в главе 1 значительно влияли на качество получаемых результатов.

С учетом выявленных достоинств и недостатков в работах [63, 64] в исследовании перфорированных конструкций, проведен расчет перфорированной балки с использованием специализированного программного комплекса SCAD 7.27, в основу которого положен МКЭ, загруженной равномерно распределенной нагрузкой (q = 75 кН/м). Расчет велся в упругой стадии работы материала. Стенка и полка балки моделировались из четырех- и треугольных конечных 2D элементов (оболочечного типа). Опоры балки были приняты шар-нирно-подвижной и шарнирно-неподвижной (симметрия не учитьшалась), расстояние между опорами -6 м.

В сечениях 1-1 и 2-2 (рисунок 2.3) эпюры напряжений практически совпадают. Характер распределения напряжений в сечениях 3-3 и 4-4 остается таким же, что и в сечениях 1-1 и 2-2. Некоторые их отклонения от эпюр напряжений сх\(у) и зхг(у) обусловлены местными сгущениями силового потока в местах изменения сечения. Также необходимо отметить, что характер распределения напряжений ах по сечениям стенки-перемычки перфорированной балки криволинейный и отличается от расчетного по формулам сопротивления материалов, где эпюры нормальных напряжений меняются по линейному закону.

Касательные напряжения 1ух рассматривались также в 4-х сечениях стенки-перемычки перфорированной балки (см. рисунок 2.2е). Исследуемые сечения располагались в ближайшем к опоре простенке, в месте наибольших касательных напряжений. Эпюры напряжений по четырем сечениям представлены на рисунке 2.4а. По аналогии рисунок 2 - эпюры напряжений іухііу), туХ2(у), іухЗІУ) и Хух4(у) соответствует сечениям 1-1,2-2,3-3 и 4-4. J Напряжения Хху рассматривались в 8-ми сечениях стенки перемычки (см. рисунок 2.26) перфорированной балки. Исследуемые сечения располагались в ближайшем к опоре" простенке. Эпюры касательных напряжений ї хіх), т дС )» ТгузОО» ТхиС ) по сечениям /-/, 2-2, 3-3 и 4-4 представлены на рисунке 2.46. Эпюры касательных напряжений по сечениям 1а-1а, 2а-2а, За-За и 4а-4а не приводятся в виду их аналогичности.

На рисунках 2.4а и 2.46 видно характерное для перфорированных балок сгущение касательных напряжений по кромкам отверстия. Наибольшие касательные напряжения в стенке-перемычке сосредоточены в центре вдоль нейтральной линии балки. Касательные напряжения по сечению 4-4 (см. рисунок 2.4а) от пояса балки имеют равномерный характер распределения. Вблизи углов отверстия, которые являются концентраторами напряжений, касательные напряжения Ту резко возрастают.

Нормальные напряжения ау рассматривались в 8-ми сечениях (см. рисунок 226), расположенных в ближайшем к опоре простенке. Эпюры напряжений по данным сечениям приведены на рисунках 2.5а и 2.56.

Цели и задачи экспериментального исследования

К настоящему времени проведен ряд работ ([78], [79] и [84]) в направлении изучения НДС и устойчивости стенки-перемычки перфорированных балок. Однако, к сожалению, результаты этих исследований не всегда полностью отражены в литературе, а также порой противоречат друг другу и теоретическим предпосылкам самих авторов исследований.

Цель исследования: детальное изучения НДС, процесса деформирования стенок-перемычек в перфорированных элементах и форм потери устойчивости призванные дополнить теоретические и практические сведения.

В соответствии с поставленной целью экспериментальные исследования включают следующие задачи: - изучение НДС стенки-перемычки перфорированных балок в упругой стадии работы; - изучение формы потери устойчивости стенки-перемычки перфорированных балок; - изучение влияния геометрических параметров стенки-перемычки на критическое значение силовых факторов, вызывающих потерю устойчивости.

В соответствии с целями и задачами экспериментальных исследований были запроектированы и изготовлены на ОАО «Новосибирский завод металлических конструкций» 9 балок длиной 3,3 м и 2 балки длиной 5,7 м. Балки длиной 3,3 м оыли выполнены составными сварными из листовой стали, а балки длиной 5,7 м из двутавров №27 по ГОСТ 8239-89 с дополнительными вставками между «зубьями» перфорации. Геометрические параметры экспериментальных моделей приведены в таблицах 3.1 и 3.2 (детальные чертежи балок см. в приложении А).

Определение механических свойств стали экспериментальных балок проводилось на стандартных образцах при испытаниях на растяжение в заводской лаборатории ОАО «Новосибирский завод металлических конструкций». Для этого из каждой балки вырезалось по два образца из стенки и полки.

Усредненные результаты механических испытаний: балки Б1-1 + БЗ-3 - для полок и стенок (временное сопротивление о"в=466 МПа, условный предел теку чести о"о,2=361 МПа); балки Б4-1 и Б4-2 - исходный двутавр (временное сопротивление сгв=421 МПа, предел текучести огт=317 МПа); - вставка (временное сопротивление ав=484 МПа, предел текучести о"т=324 МПа).

Экспериментальные работы проводились в лаборатории строительных конструкций НГАСУ (Спбстрин). Для испытания балок Б1-1 -г БЗ-3 была применена силовая рама (рис. 3.3) позволяющая загружать конструкции нагрузками, действующими сверху вниз. Для испытания балок Б4-1 и Б4-2 был применен силовой пол. С целью предотвращения общей потери устойчивости балок Б4-1 и Б4-2 они были объединены по верхним поясам в пространственный блок (рис. 3.4) уголками 75x6. Для исключения влияния смежной пенагруженной балки на работу загружаемой в местах крепления уголков к поясам балок верхнее перо уголков было разрезано. Балки загружались в середине пролета сосредоточенной силой.

При исследовании НДС и устойчивости стенок-перемычек экспериментальных балок производились следующие измерения: - прогибы балок измерялись в середине пролета с помощью прогибомера Максимова с ценой деления 0,01 мм; - для измерения боковых деформаций стенок-перемычек применялись системы из 4-5 сблокированных в «гребенку» индикаторов часового типа с ценой деления 0,01 мм; - измерение относительных деформаций для выявления напряженного состояния производилось с помощью тензорезисторов с базой 10 мм, сопротивлением 100 Ом. В качестве регистрирующей аппаратуры использован цифровой тензометрический мост ММТС-54-01 с управлением через ПЭВМ. В местах измерений наклеивались трехкомпонентные розетки с обеих сторон стенки. Выбор участков для определения напряженного состояния определялся на основе предварительных теоретических исследований и выявлением зон с максимальными напряжениями. В целом на каждую балку наклеивалось до 64 тензорезисторов.

Схемы установки на экспериментальные балки индикаторов и тензорезисторов приведены в таблицах 3.3 и 3.4.

Перед началом испытаний проводилось пробное нагружение, равное 1/3 от расчетной нагрузки, определенной по предварительным расчетам, при котором проверялась работа тен-зометрической аппаратуры, индикаторов, прогибомера и закреплений. В процессе испытаний нагрузка прикладывалась ступенями по 10 -20 кН с последующим уменьшением величины ступени по мере приближения к упруго-пластической и пластической стадиям работы. После каждой ступени перед снятием отсчетов давалась выдержка около 15-5-20 мин. Все экспериментальные модели загружались по одной схеме — шарнирно опертая балка с сосредоточенной силой в середине пролета. Каждая экспериментальная модель загружалась до потери несущей способности с фиксацией ее характера - развитие пластических деформаций, либо упругая потеря устойчивости стенки-перемычки.

Похожие диссертации на Прочность и устойчивость стенки в линейно-перфорированных элементах стальных конструкций с регулярными отверстиями