Экспериментально-теоретические исследования стальной балочной конструкции переменной жесткости с подкосами и затяжкой

• Автор: Корсун, Наталья Дмитриевна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 220 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Разработка и совершенствование конструктивных форм ЛМК

1.1 Критерии оценки эффективности ЛМК

1Л Л Технико-экономические показатели металлоконструкций

1Л .2 Методы расчета технико-экономических показателей

1Л .3 Анализ структуры стоимости металлоконструкций

1.2 Современное состояние отрасли ЛМК, типы эффективных конструкций и их

сравнительный анализ

1.2Л Исследование рынка ЛМК

1.2.2 Типы эффективных рамных конструкций
1.2.3 Типы эффективных балочных конструкций
1.2.4 Сравнительный анализ распространенных типов ЛМК
1.3 Исследования металлоконструкций
1.3.1 Оптимизация конструкций
1.3.2 Исследования работы конструкций с учетом развития упруго-пластических деформаций
1.3.3 Численные исследования конструкций
1.3.4 Экспериментальные исследования конструкций
Выводы по разделу
Цель и задачи диссертационной работы
2 Разработка балки переменной жесткости с подкосами и затяжкой
2.1 Описание новой конструкции покрытия в виде балки переменной жесткости с подкосами и затяжкой
2.2 Алгоритм расчета балочной конструкции переменной жесткости с подкосами и затяжкой
2.2.1 Структурная схема алгоритма расчета
2.2.2 Исходные данные для расчета и предварительное задание усилий
2.2.3 Подбор сечений элементов конструкции
2.2.4 Статический расчет системы и определение усилий предварительного напряжения
2.2.5 Проверка элементов по предельным состояниям I группы

2.2.6 Проверка конструкции по предельным состояниям II группы
2.3 Определение оптимальных параметров новой конструкции покрытия в виде балки переменной жесткости с подкосами и затяжкой
2.3.1 Поиск оптимальных параметров конструкции с использованием методов планирования экспериментов
2.3.2 Исследование факторного пространства по плану ДФЭ типа 2(5"2)
2.3.3 Исследование факторного пространства по плану ПФЭ типа
2.3.4 Построение зависимостей веса конструкции от активных параметров оптимизации
2.4 Технико-экономический анализ балочной конструкции покрытия переменной жесткости с подкосами и затяжкой
2.4.1 Технические характеристики новой конструкции
2.4.2 Расчет технико-экономических показателей
Выводы по разделу
3 Численные исследования напряженно-деформированного состояния балочной
конструкции покрытия переменной жесткости с подкосами и затяжкой
3.1 КЭ-анализ балочной констукции пролетом 18 м
3.1.1 Исходные данные для КЭ-анализа
3.1.2 Расчет конструкции на варианты нагружения распределенной нагрузкой и системой сосредоточенных сил
3.1.3 Расчет конструкции в линейной и геометрически нелинейной постановке
3.1.4 Моделирование процесса монтажа, предварительного напряжения и эксплуатационных нагрузок и воздействий
3.2 Численные исследования работы балочных конструкций пролетами 18 и
24 м в составе каркаса
3.2.1 Характеристика каркаса
3.2.2 Расчетные ситуации
3.2.3 Обоснование расчетной модели
3.2.4 Численное моделирование поэтапного предварительного напряжения конструкций

3.2.5 Результаты численных исследований работы конструкций в ходе эксперимента
3.2.6 Результаты численных исследований работы конструкций на эксплуатационные нагрузки
3.2.7 Сопоставительный анализ влияния силовых факторов на работу балочных конструкций в составе каркаса
Выводы по разделу
4 Экспериментальные исследования новых балочных конструкций пролетами 18 и 24 м в составе каркаса
4.1 Планирование натурного эксперимента
4.1.1 Характеристика объекта строительства
4.1.2 Цель и задачи эксперимента
4.1.3 Приборы и оборудование
4.1.4 Стадии нагружения
4.2 Контроль предварительного напряжения конструкций
4.3 Описание хода натурного эксперимента
4.4 Результаты экспериментальных исследований
4.5 Сопоставление результатов экспериментальных и теоретических исследований
Выводы по разделу
Заключение
Список литературы
Приложение А. Калькуляционный расчет стоимости металлического каркаса в
двух вариантах
Приложение Б. Сравнительный анализ типов ЛМК
Приложение В. Патент на изобретение
Приложение Г. Акты о внедрении результатов научно-исследовательской работы

1.3 Исследования металлоконструкций
1.3.1 Оптимизация конструкций
Самыми распространенными задачами оптимизации конструкций являются задачи по снижению массы. Для решения задач подобного типа применяют методы условной многопараметрической однокритериальной оптимизации нелинейной неявного вида [10].
На область поиска накладываются ограничения в форме требований по обеспечению прочности, устойчивости и жесткости, а также по геометрическим параметрам конструкций.
Для описания целевой функции могут быть применены аналитические методы решения или методы линейного и нелинейного математического программирования [11, 122, 132, 133, 135, 136].
Важным вопросом постановки задачи оптимизации является определение набора активных параметров, оказывающих влияние на целевую функцию.
При оптимизации массы конструкции в качестве оптимизируемых параметров могут рассматриваться распределение материала по сечению и длине элемента с учетом действующих усилий либо регулирование усилий в элементе [5, 28].
Разработкой и оптимизацией тонкостенных балок занимались
Н. П. Мельников, Н. С. Стрелецкий, А. Р. Ржаницын, Н. И. Безухов, Ю. Н. Работнов, Я. М. Пихтарников, Н. С. Москалев, Ю. И. Кудишин, В. В. Бирюлев, В. Ф. Беляев, А. А. Лапшин, П. С. Иванов и др. [16, 27, 47, 49, 51,53,54,78, 112, 113, 115]. Выявлены закономерности веса и стоимости балок от высоты, форм и типов сечений, способов изменения сечения балки по длине, применения нескольких материалов в сечениях балки и пр.
Вопросам конструирования и рациональности применения балок с перфорированной стенкой посвящены работы Я. А. Каплуна, В. Ф. Беляева, М. М. Жербина, А. И. Скляднева, Я. И. Олькова, Г. Н. Дерябина, М. А. Жандарева, А. А. Заборского, В. А. Пескова, Т. М. Рогатовских, и др. [31, 88]. В качестве