Введение к работе
цчн! I.
Актуальность теш. Одними из экономичных металлических несущих конструкций являются тонкостенные балки (балки с гибкими стенками БГС), стенки которых теряют устойчивость в упругой стадии работы стали (условная гибкость стенки J = j? J/R^/e' )6 )» У БГС, в отличие от обычных, балок с устойчивыми стенками, допускается работа стенок в закритичаской стадии. Использование закритической стадии работы гибкой стенки в балке под нагрузкой является значительным резервом повышения несущей способности без дополнительных затрат материала. Это ведет к сниженив металлоемкости таких балок на 10-30 по сравнению с балками с устойчивой стенкой. В строительной практике кроме БГС с одинаковыми поясами могут быть использованы и БГС несимметричного сечения, исследования которых полностью отсутствупг. Применение таких балок может оказаться в . некоторых случаях достаточно эффективным. Применение в качестве сжатого пояса сечения, имеющего большую жесткость на изгиб по сравнении с листовым (при одинаковых их площадях), может повысив несущую способность балки по сдвигу и на локальную нагрузку. Несимметричность сечения дает возможность перераспределить материал между поясами так, чтобн нормальные напряжения в них от действия балочного момента в закритической работе стенки были одинаковыми и начало появления пластических деформаций было достигнуто одновременно. Это повысит эффективность использования стали в сечении балки.
Целью работы является разработка теории расчета стальных балок несимметричного сечения с гибкими подкрепленными вертикальными ребрами стенками и обоснование практической методики их расчета и проектирования. . Для достижения поставленной цели:
проведен анализ особенностей работы отсеков балки на сдвиг, изгиб и сдвиг с изгибом в упругой закритической стадии стенки;
разработана теория напряженно-деформированного состояния стенок и поясов рассматриваемого вида балок при преимущественном сдвиге;
рассмотрен механизм полного исчерпания несущей способности отсеков БГС несимметричного сечения при преимущественном сдвиге и сдвиге с изгибом и получены формулы для определения предельных
усилий
- обоснованы и разработаны методы расчета рассматриваемого
вида балок.
Научная новизна работы состоит в следующем:
теоретически рошена задача о напряженно-деформированном состоянии стенок и поясов при работе на закритический сдвиг БГС несимметричного сечения в упругой и упругопластической стадиях;
проанализированы особенности напряженно-деформированного состояния станок и поясов и разработаны .методы определения напряжений в опасных точках несимметричных БГС;
решена задача о предельной нагрузке и механизма разрушения при закритическом сдвиге БГС несимметричного сечения при полном исчерпании несущей способности и развития пластических деформаций в стенке и поясах.
Практическая ценность проведенных исследований состоит в разработке инженерной методики расчета стальных балок с гибкой подкрепленной стенкой несимметричного сечения и рекомендаций по их проектированию.
Внедрение результатов:
разработанная методика расчета была использована при проектировании усиления дефектных конструкций перекрытий ткацкой фабрики "Парижская Коммуна" в городе Вышний Волочек Тверской области;
результаты исследований в виде аредложений по совершенствованию главы СНиП П-23-8І пункт 18 "Балки с гибкой стенкой" переданы в ЦНЙИСК им. Кучеренко и используются при разработке новой редакции этой главы.
На защиту выносятся:
- расчетная модель отсека БГС несимметричного сечения на дей
ствие сдвига и его комбинацию с изгибом и теория определения нап
ряжений в стенке и поясах;
схема механизма разрушения оісека балки в стадии предельного равновесия и теория определения предельной нагрузки;
результаты экспериментальных исследований опытных БГС несимметричного сечения;
методика расчета и проектирования БГС несимметричного сечения.
Апробация работы. Основные материалы исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях молодых ученых и профессорско-преподавательского состава Тверского политехнического
- з _
института (Д989-І99І г.г.), научных семинарах кафедры "Конструкции и сооружения" Тверского ПИ (Тверь, І988-І99І г.г.), научных конференциях Ленинградского инженерно-строительного института (Ленинград, І990-І99І г.г.) и на научном семинаре кафедры "Металлические конструкции" Новосибирского инженерно-строительного института (1991 г.).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, зак-лвчения и библиографического списка (76 наименований) и содержит 156 страниц машинописного текста,15 таблиц и 75 рисунков.