Исследование напряженно-деформированного состояния стальных балок и колонн из двутавра с тонкой гофрированной стенкой

• Автор: Егоров, Павел Иванович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 216 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Краткая история развития теории и практики проектирования двутавровых стержней с гофрированной стенкой
1.2 Краткий обзор работ по устойчивости гофрированных и конструктивноортотропных пластинок и цилиндрических панелей.

1.3 Выводы по главе

2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИЯ И НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ СЕЧЕНИЯ ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК И КОЛОНН С РАЗЛИЧНЫМИ ПРОФИЛЯМИ ГОФРОВ.

2.1 Геометрические характеристики сечения

2.2 Секториальиые характеристики сечения.

2.3 Основные балочные и рамные усилия в балках и колоннах с гофрированной стенкой

2.4 Дополнительные усилия от балочного изгибающего момента.

2.5 Дополнительные усилия от балочного перерезывающего усилия
2.6 Дополнительные усилия от продольного осевого усилия в стержне
2.7 Дополнительные усилия от погонной поперечной нагрузки на стержень
2.8 Усилия от сосредоточенного крутящего момента.
2.9 Напряжения от дополнительных усилий в поперечном сечении стержня
2. Выводы.
3. ОБЩАЯ И МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ, ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ ГОФРИРОВАННЫХ БАЛОК И КОЛОНН
С РАЗЛИЧНЫМИ ПРОФИЛЯМИ ГОФРОВ ПРИ СЖАТИИ И ИЗГИБЕ
3.1 Общее решение.
3.2 Критическое состояние гофрированного стержня при центральном его сжатии
3.3 Критическое усилие изгиба гофрированного стержня
3.4 Критическое состояние внецентренно сжатого гофрированного стержня .
3.5 Выводы по общей устойчивости гофрированных балок и колонн
3.6 Устойчивость стенки
3.6.1 Обеспечение общей устойчивости стенки
3.6.2 Обеспечение местной устойчивости стенки
3.6.3 О работе гофрированной стенки стержня на сжатие растяжение.
3.7 Обеспечение местной устойчивости сжатого пояса.
3.8 Выводы по местной устойчивости элементов гофрированных стержней
3.9 Обеспечение прочности элементов сечения стержня
3. Обеспечение жесткости стержня.
4. ОЦЕНКА УСИЛИЙ ЧИСЛЕННЫМ И НАТУРНЫМ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ ГОФРИРОВАННОЙ БАЛКИ С РАЗЛИЧНЫМИ ПРОФИЛЯМИ ГОФРОВ.
4.1 Краткая методика численного эксперимента.
4.2 Результаты сравнения численного эксперимента с теоретическими расчетами.
4.3 Краткая методика описаний натурного эксперимента.9 .
4.4 Содержание и результаты испытаний
4.5 Выводы по главе
5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОФИЛЕЙ В ГОФРИРОВ АННЫХ Б АЖ АХ И КОЛОННАХ.
5.1 Снижение расхода материала в стержне при его работе на изгиб.
5.2 Снижение расхода стали в стержне при его работе на осевое сжатие и сжатие с изгибом
5.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При наклонном гофрировании наиболее нагруженной оказывается пластинка с углом наклона восходящих гофров к продольной оси пластинки, равном °, минимально нагруженной является вертикально гофрированная пластинка. Наклонное гофрирование не включает стенку в работ}' на изгиб, а лишь перераспределяет усилия между поясами, в связи с чем догружается норхмаль-ными напряжениями вдоль образующих гофров (сжимающими при восходящих гофрах и растягивающими - при нисходящих). Напряженное состояние пояса описано из рассхмотрения его фрагмента с поперечными сечениями, совпадающими с сечениями балки, в которых стенка примыкает к поясу по его оси []. Нагружением фрагмента (рис 1. Z -/v. Рис 1. В [] также описано критическое состояние стенки и сжатого пояса балки с гофрированной стенкой. Результаты теоретических исследований [] подтверждены объемным экспериментом (3 гофрированные балки пролетом 3,4 м [] и гофрированных балок пролетом 2 м []). В -х годах выходят серьезные работы по исследованию вертикально гофрированных балок Г. М. Острикова, Ю. С. Максимова и В. В. Долинского [; ; ; ; ]. Используя при описании напряженного состояния гофрированной стенки МКЭ, они получили картину напряжений в ней для балки натурных размеров и предложили крайние участки стенки, примыкающие к поясам (высотой с-1з%у) учитывать в работе балки на изгиб коэффициентом р = к* + 2 • с • (1 - к*) • (1 - с + 0,4 • с2). Аг и - площадь сечения каждого пояса и расстояние между ними. Достоверность предложенной методики учета гофрированной стенки в работе балки на изгиб Ю. С. Максимов и Г. Однако, как показывают расчеты, для балок малых пролетов эта методика становиться не справедливой. Е, где ко6=5, + (5,5 . Формулу критических напряжений авторы считают справедливой для случая, когда Р2 <4*(7*р^ - б), т. В противном случае определяющей будет местная ее устойчивость, - то есть панелей гофров. I, 3, 5 и а) соответственно равен 8,, 5,, 5, и 4,. Для практических расчетов авторы рекомендуют понижать полученную величину тсг>т и Тсг. Хсг. Все свои выводы Ю. С. Максимов и Г. М. Остриков подтвердили испытанием равномерно распределенной нагрузкой двух балок: пролетом одной м, второй - пролетом 8,4 м, и большим числом их моделей. Молодечно”, свидетельствующее о существенной эффективности применения первых. С целью упрощения изготовления и присоединения гофрированной стенки к поясам Т. В. Михайловой в [; ] разреженные гофры в стенке предлагается выполнять штамповкой закрытыми (продолжающимися не на всю высоту или длину стенки) с поперечным или продольным их расположением. Испытанием опытных балок ею установлено, что горизонтально гофрированные балки обладают несущей способностью на % больше аналогичной по моменту сопротивления плоскостенчатой, а вертикальное гофрирование стенки - повышает несущую способность балки на %. Вертикальное гофрирование стенки делает балку минимально деформативной в плоскости изгиба. Для описания напряженного состояния поперечного сечения балки с периодическими гофрами Т. В. Михайлова предлагает использовать прием [], при включенных в сечения поясов плоских (не гофрированных) участков (поясков) стенки, и равномерном распределении напряжений по их сечениям. Стенка из-за относительно частого расположения гофров принимается плоской ор-тотропной. В работах утверждается, что вычисленные по предлагаемому методу расчета для испытанных балок напряжения отличаются не более, чем на 5% от экспериментально полученных. В г. В ней проф. В.В. Бирюлев (в соавторстве) приводит результаты расчетно-экспериментальных исследований напряженного состояния вертикально гофрированной стенки под сосредоточенной силой, приложенной на оси балки в симметричном ее сечении и в сечении с максимальным отклонением стенки от оси балки. Имея в виду, что в тонких стенках уровень местных напряжений может быть достаточно высоким и даже определяющим при расчете ее на прочность и устойчивость, исследование проводилось на -ти фрагментах реальных стропильных балок с различными типами и размерами гофров и элементов сечения с использованием программы “Лира”.