Влияние напряженно-деформированного состояния на подбор и компоновку рациональных составных сечений стальных колонн Бирюкова, Галина Егоровна

Введение к работе

Актуальность работы. Действующие нормы проектирования статі строительных конструкции содержат набор расчетных проверок шятых сечений в соответствии с жестко установленными обяза -гьными требованиями. Принимая какое-либо решение, проектировщик, эого говоря.лишен возможности оперативно и достаточно объектив-оценить его эффективность в сравнении с другими альтернативны-решениями, например,путем сопоставления значений габаритных шеров и площадей сечения, прочности стали, а также путем оцен-трудоёмкости изготовления и в конечном итоге стоимости консг-щии. При этом практически всегда остается неизвестной минималь-необходимая площадь сечения и прочность стали, которые могли служить ориентиром экономичности конструкции при проектиров&_;-I.

Большинство основных требований норм обязательного характе-ориентированы на максимальный учёт пластических деформаций,, в !зи с чем сложилось довольно устойчивое мнение о том, что такие пения будут наиболее эффективными. Как показывают последние ис-?дования и результаты практических расчетов, это не так и наи-іее металлоёмкими являются элементы конструкций, рассчитанные пределах упругости. По мере учёта в расчетах все большей глуби-развития пластических деформаций площадь сечения,в частности юк_к увеличивается и достигает наибольшего значения при полной «зтификации. Вместе с тем, сечение при этом становится все бо-} компактным, за счёт чего уменьшаются его общие габаритные шеры.

Таким образом, при рациональном проектировании в первую іредь необходимо исходить из напрякэнно-деформированного состо-

яния сечения, которое весьма существенно влияет на размеры стенок и доясов и, в конечном счете, на значения площади сечения : массы элемента в целом.

Задача подбора альтернативных вариантов компоновки "сечена с учётом их напрякенно-деформированных состояний, а также конкрі тных условий и требований задания на проектирование является ве< ма актуальной. Вместе с тем, экономичность конструкций определяется не только показателями площади или массы. Необходимо такке учитывать трудоёмкость изготовления и монтажа, габариты сечения и его геометрические параметры, эксплуатационную пригодность і другие качества, определяющие конкурентноспособность проектируемых конструкций. Подбор и компоновку рациональных сечений следует рассматривать как первый шаг на пути выпуска эффективной продукции.

Целью работы является разработка методики практического пс бора и компоновки рациональных составных сечений стальных колош на основе учета их фактического напряженно-деформированного состояния.

В соответствии с поставленной целью решались следующие 3 дачи:

разработка алгоритма и программы численного анализа равновееш состояний внецентренно-сжатнх стержней двутаврового сечения прі изгибе их в плоскости наибольшей или наименьшей гест-кости и определение соответствующих значений краевых деформаций в- наибола» нагруженном сечении;

разработка алгоритма и программы численного анализа влияния поперечной силы на несущую способность внецентренно-сжатых стер:

ней;

- разработка алгоритма к программа численного определения разме-

юв стенок и поясов двутаврового сечения стержней при различных шачениях гибкостей и эксцентриситетов, в том числе с учетом ка-:ателышх напряжений;

разработка методики подбора и компоновки составного двутавро-эого сечения стальных колонн минимальной площади;

разработка практических рекомендаций по вариантному проектированию стальных колонн двутаврового сечения.

Научную новизну работы составляют следующие результаты,зачищаемые автором:

алгоритм и программа численного анализа равновесных состояний внецентренно-сжатых стержней двутаврового сечения, в том числе с учётом касательных напряжений;

алгоритм и программа численного определения соответствующих предельных значений условных гибкостей стенок и поясных листов в сечениях внецентренно-сжатых стержней;

результаты численных исследований по установлению размеров стенок и поясов двутаврового сечения внецентренно-сяатых стержней при различных значениях гибкостей и эксцентриситетов;

методика подбора и компоновки двутаврового составного сечения стальных колонн минимальной площади;

практические рекомендации по вариантному проектированию стальных колонн двутаврового сечения;

новые нормативные требования по установлению предельных значений условных гибкостей стенок и поясных листов двутавровых колонн.

Практическое значение работы состоит в том, что предлагаемые практические рекомендации по расчёту стальных колонн позволяют выполнить подбор и компоновку рациональных составных сечений, а также рассмотреть несколько альтернативных конструктивних реяе-ний с последующим выбором наиболее рационального с учётом конкрв-

тных условий и задании на проектирование.

Реализация работы. Методика практического подбора и кошн новки рациональннх составных сечений стальных колонн на основе учёта их фактического напряженно-дефорглированного состояния вк; чена в проект новой редакции главы СНиП по стальным конструкции

Апробация работы. Ссновные положения диссертационной раб< докладывались на научно-технических конференциях Ленинградское инженерно-строительного института /г.Санкт-Петербург, 1990г./ : Московского института коммунального хозяйства и строительства /г.Москва, 1992г./. Кроме того, результаты исследований доклада вались автором на секции металлоконструкций ЦНИИСК им.Кучереню . Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаї общих выводов и списка литературы / цд наименований/. Всего страниц машинописного текста ;з4 » 29 таблиц и зі рисую

Работа выполнена в отделе металлических конструкций ЦНИИ! им. Кучеренко в 1989- 1992г.г.

На зашиту выносятся:

1. Методика численного исследования равновесных состояниі внецэнтренно-сжатых стержней двутаврового сечения при изгибе і в плоскости наибольшей или наименьшей жесткости , и определена соответствующих предельных значений условных гибкостей стенок ] поясных листов в сечениях этих стержней.

2. Результаты численных исследований по установлению разі ров стенок и поясов двутаврового сечения внецентреннс—сжатых с; жней при различных значениях гибкостей и эксцентриситетов.

3. Методика подбора и компоновки двутаврового составного сечения стальных колонн минимальной площади.

4. Практические рекомендации по вариантному проектирован]

стальных колонн двутаврового сечения.