Развитие конструктивных форм и методов расчета комбинированных систем шпренгельного типа

• Автор: Егоров, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 535 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. РАЗВИТИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ШПРЕНГЕЛЬНОГО ТИПА.

1.1. Обзор конструктивных решений плоских и пространственных систем для зданий и сооружений
1.2. Предварительно напряженные комбинированные системы шпренгельного типа для зданий и сооружений и пути их дальнейшего совершенствования

1.3. Характеристика предложенных конструктивных форм комбиниро

ванных систем, способов их изготовления, предварительного напряжения

и монтажа

Выводы по разделу 1.

2. СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ

2.1. Обзор исследований. Постановка задачи

2.2. Прочность шпренгельных систем с комбинированным предварительным напряжением при изгибе.
2.3. Влияние комбинированного предварительного напряжения при
стесненном кручении шпренгельных систем.
2.4. Испытания шпренгельных балок в условиях изгиба и кручения
2.5. Устойчивость плоской формы изгиба шпренгельных систем, предварительно напряженных комбинированным способом.
2.6. Особенности проектирования шпренгельных конструкций с комбинированным предварительным напряжением.
Выводы по разделу 2.
3. ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
3.1. Обзор исследований. Постановка задачи. Метод Нелдера Мида и его модификация.
3.2. Расчетная модель для поиска оптимальных параметров шпренгельных конструкций.
3.3. Численный анализ влияния параметров затяжки на эффективность оптимизации ее формы.
3.4. Поиск оптимальных характеристик поперечных сечений балок жесткости при различных схемах загружения
3.5. Влияние уровня предварительного напряжения затяжек на эффективность оптимизации параметров шпренгельных систем.
Выводы по разделу
4. ДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПЛОСКИХ ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
4.1. Анализ проведенных исследований и расчетных подходов.
4.2. Расчетная модель поперечных колебаний шпренгельных систем. Общий случай.
4.3. Свободные колебания предварительно напряженных шпренгсльных конструкций. Явление конструктивной нелинейности.
4.4. Вынужденные колебания шпренгельных систем при действии нагрузок промышленной сейсмики. Учет истории загружения
4.5. Экспериментальные исследования динамических характеристик шпренгельных систем
4.6. Особенности динамических параметров шпренгельных систем с составными балками жесткости.
4.7. Экспериментальная оценка динамических характеристик шпренгельных конструкций с составными балками жесткости
4.8. Поперечные колебания шпренгельных конструкций со специальными средствами гашения колебаний
4.9. Испытания шпренгельных конструкций с гасителями колебаний
4 Конечноэлементная модель динамического расчета комбинированных систем.
4 Экспериментальные исследования поперечных колебаний вантовостержневых систем.
Выводы по разделу
5. ДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВЕННОШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРИ ДЕЙСТВИИ ИЗГИБНОКРУТИЛЬНЫХ НАГРУЗОК
5.1. Расчетная модель изгибнокрутильных колебаний пространственношпренгельных систем
5.2. Изгибнокрутильные колебания шпренгельных конструкций со специальными средствами гашения колебаний.
5.3. Испытания шпренгельных конструкций при изгибнокрутильных колебаниях
Выводы по разделу 5.
6. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ НАДЕЖНОСТИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОНАПРЯЖЕННЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШПРЕНГЕЛЬНОГО ТИПА
6.1. Обзор существующих подходов к оценке надежности строительных конструкций.
6.2. Вероятностная модель для оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем.
6.3. Влияние конструктивных и технологических параметров на надежность шпренгельных конструкций.
Выводы по разделу 6.
7. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРАКТИКУ СТРОИТЕЛЬСТВА.
7.1. Применение предложенных комбинированных систем шпренгельного типа в зданиях и сооружениях различного назначения.
7.2. Опыт применения предварительного напряжения при изготовлении и монтаже несущих конструкций.
7.3. Использование шпренгельных систем усиления строительных конструкций.
Выводы по разделу 7.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Как, известно, при работе сжатых и сжатоизогнутых элементов достаточно эффективно применение древесины, где допускается использование пиломатериалов П и III сортов, а в растянутых целесообразно использовать металлические профили из
Рис. Патент 1. Предварительно напряженная вантовая конструкция. Уобразные консоли, 3 пилоны, 4 несущие ванты, 5 подвески, 6 направляющие, 7 стойки шпренгеля, 8 направляющие шпренгеля, 9 затяжка, наклонные стяжки, криволинейные направляющие, фиксаторы, натяжные устройства. Деревометаллические шпренгельные конструкции разнообразных конструктивных форм нашли применение в строительстве сравнительно давно 6. Для мобильных зданий и сооружений предложена сборноразборная металлодеревянная шпренгельная балка патент РФ 7, рис. При этом на верхних концах стоек шпренгелей смонтированы коробчатые фиксаторы. Контактные поверхности сердечников и примыкающие к ним концы наращиваемых секций направлены под острым углом к продольной оси балки распорки. При извлечении сердечников уплотнение древесины секций балки распорки внутри коробчатых фиксаторов утрачивается, что позволяет демонтировать балку распорку без повреждения древесины, а, следовательно, дает возможность повторного ее использования. При пролетах шпренгельных систем с деревянными балками жесткости, превышающими 6,5 м длина изделий из деловой древесины необходимо либо переходить на элементы из клееной древесины, что приводит к удорожанию конструкций, либо выполнять балки жесткости составными из досок или брусьев. Конструктивные решения по сплачиванию деревянных элементов достаточно многообразны 2. Предложено техническое решение балочных элементов, в том числе и балок жесткости шпренгельных систем, позволяющее создавать из стандартных досок или брусьев составные конструкции с поперечными сечениями и пролетами, значительно превышающими стандартные размеры патент РФ 8, рис. С целью упрощения изготовления, уменьшения ослаблений сечений сплачиваемых элементов и снижения концентрации напряжений, металлические призматические шпонки снабжены боковыми накладками, на которых закреплены парные когтевые хомуты, установленные наклонно к продольной оси строительного элемента в соответствии с эпюрами сдвигающих усилий в швах сплачивания. Рис. Патент . Сборноразборная металлодеревянная шпренгельная балка. Рис. Патент 8. Строительный элемент. III. В развитие конструктивных форм перекрестношпренгельных конструкций 8 предложено сочетание в одной конструкции шпренгельных систем с балками жесткости и двухпоясных вантовых ферм, объединенных в местах взаимного пересечения стойками шпренгелей а. Наличие предварительно напряженных вантовых ферм с растянутыми поясами позволяет, в полной мере, использовать прочностные свойства стали. В тоже время в шпренгельных системах с балками жесткости концентрируются усилия распора от всех гибких элементов конструкции, что позволяет увеличить эффективность работы сжатоизогнутых балок жесткости и повысить жесткость системы при неравновесных загружениях, а, также, отказаться от мощного опорного контура, неэффективно работающего на прямоугольных произвольных планах. Попытки придать несущим элементам функций ограждающих конструкций привели к созданию перекрестношпренгельной системы, у которой в качестве нижнего пояса используется металлическая мембрана с перфорацией на участках между стойками шпренгелей а. Предложенная конструкция, вследствие значительной сдвиговой жесткости мембраны, обладает повышенной жесткостью при действии односторонних нагрузок. Кроме того, она может представлять интерес с архитектурной точки зрения, и обладает дополнительными возможностями. Например, отверстия перфорированной мембраны можно эффективно использовать для размещения светильников в перекрываемом такой конструкцией зале. Широкое применение в строительстве нашел блочный монтаж, основным преимуществом которого является снижение трудоемкости сборки и монтажа, при этом работа конструктивных блоков, как правило, является пространственной, что обеспечивает минимальный расход материалов 0. Шпренгельные системы обладают широким возможностями по формообразованию блочных конструкций.