Несущая способность тонкостенных холодногнутых прогонов покрытия с учетом влияния жесткости соединения с сэндвич-панелями

• Автор: Туснина, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л. Основы расчета и проектирования тонкостенных холодногнутых прогонов покрытия зданий из легких стальных конструкций
1.2. Обзор экспериментально-теоретических исследований действительной работы тонкостенных холодногнутых прогонов

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ТОНКОСТЕННОГО ХОЛОДНОГНУТОГО ПРОГОНА ПОКРЫТИЯ ИЗ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЕЙ
2.1. Экспериментальная модель для определения жесткости соединения прогона с сэндвич-панелями

2.1.1. Методика проведения эксперимента

2.1.2. Результаты эксперимента

2.2. Экспериментальная модель фрагмента покрытия для исследования напряженно-деформированного состояния и несущей способности прогона
2.2.1. Методика проведения эксперимента
2.2.2. Результаты эксперимента
Выводы по главе
Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ТОНКОСТЕННОГО ХОЛОДНОГНУТОГО ПРОГОНА ПОКРЫТИЯ ИЗ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЕЙ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Конечно-элементная модель для определения жесткости соединения прогона с сэндвич-панелями
3.1.1. Результаты численного расчета и сравнение их с данными экспериментальных исследований
3.1.2. Влияние формы сечения С-образных и г-образных прогонов на жесткость соединения с сэндвич-панелями
3.1.3. Влияние величины отгибов полок прогона на жесткость соединения с сэндвич-панелями
3.2. Конечно-элементная модель фрагмента покрытия для исследования напряженно-деформированного состояния и несущей способности прогона
3.2.1. Напряженно-деформированное состояние прогона
3.2.2. Сравнение результатов численного расчета с экспериментальными данными
3.3. Жесткость соединения прогона с сэндвич-панелями, как сумма двух составляющих
3.3.1. Составляющая жесткости соединения, обусловленная податливостью за счет поворота прогона
3.3.2. Составляющая жесткости соединения, обусловленная податливостью за счет изменения начальной формы поперечного сечения прогона
3.4. Методика расчета жесткости соединения тонкостенных холодногнутых прогонов покрытия с сэндвич-панелями
3.5. Сравнение величин жесткости соединения прогона с сэндвич-панелями, полученных по результатам эксперимента, числешюго анализа и расчета по
разработанной методике
Выводы по главе
Глава 4. РАСЧЕТ ТОНКОСТЕННОГО ХОЛОДНОГНУТОГО ПРОГОНА ПОКРЫТИЯ С УЧЕТОМ ЖЕСТКОСТИ СОЕДИНЕНИЯ С СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЯМИ
4.1. Расчет прогона с использованием разработанной методики
4.2. Сравнение результатов расчета прогона по разработанной методике с
результатами численного расчета и данными эксперимента
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Рекомендации по расчету тонкостенных холодногнутых
прогонов покрытия с учетом жесткости соединения с сэндвич-гганелями
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Справки о внедрении результатов диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Основными направлениями совершенствования строительных металлических конструкций являются: снижение металлоемкости; повышение качества и технологической эффективности изготовления и монтажа; сокращение сроков возведения зданий и сооружений; снижение стоимости стальных конструкций.
Одним из возможных путей решения этих задач является разработка новых и совершенствование существующих методов расчета металлических конструкций.
Актуальность темы исследования. В последнее время широкое распространение в России получили легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) [19, 20, 22, 41]. В таких конструкциях в качестве несущих элементов применяются тонкостенные холодногнутые оцинкованные профили. Применение тонкостенных профилей является экономически целесообразным [5], так как такие профили обладают малым собственным весом, при достаточно высокой жесткости [42]. Кроме того, обеспечивается простота и высокая скорость монтажа конструкций.
Сложность проектирования JTCTK заключается в отсутствии отечественной нормативной базы. Расчет конструкций из холодногнутых тонкостенных элементов в России в настоящее время выполняется по зарубежным нормам (как правило, по Eurocode, DIN или AISI) либо по рекомендациям, разработанным на основе европейских стандартов [2].
В зданиях и сооружениях из ЛСТК в качестве кровельных прогонов зачастую применяются тонкостенные холодногнутые профили. Ограждающими конструкциями таких покрытий служат стальные профилированные листы или сэндвич-панели, прикрепляемые к прогонам с помощью самонарезающих винтов. Все более широкое распространение получают ограждающие конструкции из сэндвич-панелей, что обусловлено их высокими теплозащитными свойствами и простотой монтажа. На несущую способность и работу прогонов существенное влияние оказывают конструкция ограждения и способы ее крепления к прогонам.
Для оценки влияния ограждающих конструкций на несущую способность прогона, в европейских нормах расчета стальных конструкций Eurocode 3 [73] введено понятие «жесткости соединения» прогона с ограждающими конструкци-

Использовались фрагменты трехслойных металлических панелей (далее сэндвич-панели) Ruukki SPC 120/80PU (рисунок 2.3) шириной 1000 мм. Толщина стальных обшивок панели 0.5 мм, утепляющий слой выполнен из полиуретана (модуль упругости 3.5 МПа), вес панели 11.5 кг/м2.
Рисунок 2.3 - Схема поперечного сечения сэндвич-панели SPC 120/80PU
Соединительные элементы — самонарезающие винты для сэндвич-панелей GT6 175-5.5/6.3 мм из оцинкованной стали.
2.1.1. Методика проведения эксперимента
Испытывались 12 различных схем (рисунок 2.4). Изменяемыми параметрами являлись:
- количество и расположение самонарезающих винтов по длине сэндвич-панели (схемы А, В и С, рисунок 2.4);
- положение прогона относительно сэндвич-панели (схемы 1, 2, 3, 4, рисунок
2.4).
Схема А
Схема В
Схема С

1 N / к ^
с—4/-
1 2 3
_ * Р

Рисунок 2.4 - Схемы установки самонарезающих винтов и положения прогона
Испытание проводилось для каждой схемы расположения самонарезающих винтов и при каждом положении прогона, что определило соответствующее наименование схем испытаний: А1-А4, В1-В4, С1-С4.