Введение к работе
Актуальность темы.
Современные требования, предъявляемые к строительным конструкциям, выражаются в сочетании легкости, прочности и надежности. Этому в полной мере удовлетворяют тонкостенные пространственные конструкции в виде оболочек, применяемые в различных областях техники. Разнообразие форм, совмещение несущих и ограждающих функций, минимизация затрат на единицу объема обусловливают распространение оболочек в строительстве.
Стремление к снижению собственного веса сооружений при обеспечении требуемой прочности, жесткости и устойчивости приводит к применению конструкций с различными нерегулярностями строения: подкрепляющими ребрами, изломами, переменной толщиной, сочленениями тонкостенных элементов и т.п. Нерегулярность геометрических параметров вызывает существенную концентрацию напряжений и создают опасные зоны пластических деформаций в элементах оболочки, что существенно влияет на ее несущую способность. В связи с этим возникает необходимость в разработке новых методов расчета и исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) оболочек.
Для обеспечения надежной работы тонкостенных конструкций и получения достоверных данных о НДС необходимо как можно более точно выполнить их расчет при наличии таких факторов, как геометрия очертаний, переменность сечений и свойств разномодульных материалов в пределах элементов конструкций и предварительное напряжение.
Известные традиционные аналитические и численные методы для исследования НДС гибких ребристых оболочек с разнородными включениями тела арматуры оказываются малоэффективными. Это связано с тем обстоятельством, что уравнения теории упругости в местах нарушения регулярности имеют сингулярные слагаемые. Успешно применяемые для расчета регулярных тонкостенных конструкций численные методы требуют больших компьютерных ресурсов при решении задач о концентрации напряжений в зонах быстрого изменения НДС, из-за необходимости сгущения сетки разбиения вблизи особенностей.
В связи с этим возникает потребность в разработке эффективных методов решения указанного класса задач. Поэтому тема диссертации, посвященная развитию методов расчета пологих ребристых оболочек в условиях геометрически нелинейного деформирования, представляется достаточно актуальной.
Цель работы.
развитие методов решения нелинейных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами в виде импульсных функций применительно к расчету ребристых плит и оболочек;
разработка рекомендаций по расчету ребристых железобетонных плит перекрытий пологих оболочек; _
- установление влияния Дф^адёэдЛЙ^^^ШЗг1С железбетонных тон
костенных конструкций. Г БИБЛИОТЕКА I
Научную новизну работы составляют:
выявлено влияние двухосного обжатия бетона на НДС железобетонных ребристых перекрытий;
предложена методика расчета железобетонных ребристых плит, находящихся в условиях двухосного обжатия;
впервые получены разрешающие уравнения, описывающие ребристые железобетонные оболочки с учетом двухосного сбжзткя бетона, к геометрически нелинейного деформирования;
полученные решения доведены до практически применимых формул.
Достоверность полученных результатов обеспечивается тем, что все преобразования, проведенные в работе, основываются на общепринятых гипотезах теорий оболочек и пластичности и на методах строительной механики, корректность которых доказана и подтверждается удовлетворительным совпадением данных, полученных различными авторами. Степень расхождения предложенного решения сравнивается с результатами расчета тестовых и реальных конструкций с помощью пакета прикладных программ StructurCAD 7.31 по стадиям нагружения.
Практическая значимость работы:
Предлагаемая методика расчета железобетонных ребристых плит и пологих оболочек в условиях двухосного обжатия доведена до практически реализуемых формул. Полученные результаты для ребристых плит перекрытий и пологих оболочек преобразованы к рекомендациям по раскладке предварительно напрягаемой арматуры в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы докладывались на:
Научно-методической конференции ИжГТУ, г. Ижевск, 2003г.
Научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы развития региона», ЧТИ ИжГТУ, г. Чайковский, 2003-2005гг.
Научно-методической конференции ИжГТУ, г. Ижевск, 2005г.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 4 статьи.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, включая 24 рисунка и 2 таблицы. Список литературных источников содержит 297 наименований.
