Оптимизация однопролетных одноэтажных металлических рам по топологии и геометрии

• Автор: Нужный, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Старый Оскол
• Количество страниц: 203 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1. Область применения
1.2. Рамные конструкции в промышленном и гражданском
строительстве
1.2.1. Сплошностенчатые рамные конструкции
1.2.2. Рамно-балочные конструкции
1.2.3. Рамные конструкции с Х-образными системами
1.2.4. Решетчатые рамные конструкции
1.3. Классификация облегченных рамных конструкций
1.4. Способы компоновки узлов рамы
1.5. Методы усиления рамных конструкций путем изменения
их конструктивной схемы
1.6. Другие варианты применения Х-образных систем
1.7. Постановка цели и задач исследования
2. ОПТИМИЗАЦИЯ ОДНОПРОЛЕТНЫХ ОДНОЭТАЖНЫХ РАМ
ПО ТОПОЛОГИИ И ГЕОМЕТРИИ
2.1. Условия функционирования конструкций и нагрузки
2.2. Основы топологии и критерий оптимизации
2.3. Варианты рамных конструкций с Х-образными системами
2.4. Пример оптимизации топологии и геометрии рам
Выводы
3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ РАМ СО СЛОЖНОЙ ТОПОЛОГИЕЙ

3.1. Анализ методов расчета рамных конструкций
3.2. Рама с Х-образными системами и неразрезным ригелем
3.3. Рама с Х-образными системами, имеющие консоли, и
неразрезным ригелем
3.4. Преимущества новых топологических решений
3.5. Определение материалоемкости рам с Х-образными
системами
3.6. Оценка устойчивости рам с Х-образными системами
3.7. Влияние начальных несовершенств в металлических
конструкциях
Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИС ЛЕДОВ АН ИЯ МОДЕЛИ РАМЫ
С Х-ОБРАЗНЫМИ СИСТЕМАМИ
4.1. Моделирование рамы с Х-образными системами
4.2. Обработка результатов эксперимента и оценка точности
измерений
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список использованной литературы
Приложение I. Патент на полезную модель РФ.
Приложение II. Определение материалоемкости исследуемых рам
Приложение III. Вес и потенциальная энергия деформации рам
Приложение IV. Документы внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В связи с большой популярностью легких рамных конструкций при строительстве промышленных, сельскохозяйственных и гражданских зданий возникает необходимость в поиске новых более выгодных с экономической точки зрения такого рода конструкций.
В решении задачи повышения эффективности строительства большое значение имеет снижение массы строительных конструкций. Уменьшение массы материалов на потребительскую единицу конструкции позволяет снизить затраты по их перевозке, уменьшить мощность монтажных и транспортных средств, укрупнить строительные конструкции и в конечном счете снизить трудоемкость и стоимость строительства.
С каждым годом возрастают требования к конструкциям, несущим нагрузки. Расчетные снеговые нагрузки в новых нормативных документах значительно превышают прежние величины. В связи с этим также возникает необходимость в рациональном усилении и реконструкции рамных конструкций, построенных по старым нормам.
Рамные конструкции можно выполнять как из дерева (преимущественно для районов севера), так и из металла. Технические возможности металлических конструкций позволяют применять их практически во всех районах страны, включая труднодоступные районы. Скорость и простота выполнения монтажных работ легких металлических конструкций на порядок выше, чем при использовании деревянных конструкций.
В связи с этим целью настоящей работы является развитие способов оптимизации однопролетных одноэтажных металлических рам по топологии и геометрии, а также методик определения напряженно-деформированного состояния такого рода рам со сложной топологией.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка новых конструктивных решений легких однопролетных одноэтажных рам;

Рис. 1.35. Усиление распорных систем введением затяжек: а - внутри; б-снаружи
Рис. 1.36. Усиление с применением предварительного напряжения: а - внутри; б-
снаружи
На этом фоне применение Х-образных систем (см. рис. 1.16-1.17) при усилении рамных конструкций выгодно отличается от известных решений, так как они за счет соосности внутреннего и наружного подкосов не только разгружают ригель (эффект применения внутреннего подкоса), но и повышают устойчивость вертикальной стойки (эффект применения наружного подкоса). Предлагаемая конструкция достаточно проста с точки зрения монтажа. Недостатком ее может быть увеличение габарита здания в нижней части; кроме того, по наружным подкосам для устранения «мостиков холода» необходимо выполнять кровельное покрытие.
1.6. Другие варианты применения Х-образных систем
Х-образные системы могут применяться не только при строительстве и реконструкции (усилении) зданий различного назначения, но и в инженерных сооружениях трубопроводных систем, например, в