Разработка и исследование легких решетчатых арок из тонкостенных гнутых профилей

• Автор: Зайнуллин, Джамиль Гумерович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 151 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение7

1. Состояние вопроса и задачи исследования

IЛ. Развитие конструктивных форм легких арок из гнутых профилей

1.2. Состояние теории оптимизации и расчета легких арок и их элементов

1.3. Цели и задачи исследования.

2. Синтез оптимального конструктивного решения поперечного сечения арки из гнутых профилей.

2Л. Общие замечания по постановке задачи синтеза конструктивного

решения арки

2.2. Оптимальные конструктивные параметры арки, вытекающие из анализа выражения массы и стоимости арки.

2.2.1. Выбор типа сечения арки и геометрических параметров сечения .

2.2.2. Выбор формы поперечного сечения стержней решетчатой арки .
2.2.3. Выбор типа решетки арки из гнутых профилей.
2.3. Выбор узлового соединения стержней арки
2.4. Выбор оптимальной прочности стали для стержней решетчатой арки из гнутых профилей
2.5. Выводы по главе
3. Разработка конструктивных решений и результаты экспериментальных
исследований арок их гнутых профилей.
3.1. Конструктивные решения решетчатых арок из гнутых профилей
3.2.Результаты экспериментальных исследований решетчатых арок
из гнутых профилей
3.2.1. Методика проведения испытания арок
3.2.2.Результаты экспериментальных исследований решетчатых арок
3.3. Разработка новых конструктивных решений решетчатых арок .
3.4. Выводы по главе
Разработка методики расчета устойчивости тонкостенных стержней переменной подлине формы сечения.
4.1. Обшие замечания по постановке задачи.
4.2. Вывод разрешающий уравнений с учетом переменности геометрических характеристик.
4.3. Вывод разрешающих уравнений с учетом поворота главных осей сечения .
4.4. Учет геометрической нелинейности задачи
4.5. Схема численного решения линейной задачи.
4.6. Центральное сжатие численное решение.
4.7. Центральное сжатие и формула критической нагрузки
4.8. О работе стержня в реальной конструкции
4.9. Учет нормативных начальных несовершенств.
4 Учет возникновения пластических деформаций
4 Результаты экспериментальных исследований стержней
4 Выводы по главе.
Общие выводы.
Литература


Расход стали при толщине листа 1 мм составляет кг/м2. Соединение отдельных элементов между собой выполняется фальцовым стыком при помощи электрического автоматического устройства. Однако наибольшее применение в практике строительства находят арки решетчатого сечения []. Решетчатое сечение арки, включающее пояса и стержни решетки ввиду значительного многообразия гнутых профилей, систем решеток и узловых сопряжений [ ] позволяет реализовать более рациональное сечение как по расходу стали, так и но трудоемкости изготовления. О преимуществах решетчатых сечений по сравнению со сплошными по расходу стали свидетельствуют показатели, приведенные в []. Расход стали по приведенным данным на арки сплошного сечения выше -%. В ЦНИИПСКа разработано легкое здание пролетом м с решетчатыми арками, установленными с шагом 3 м []. Пояса арки выполнены из холодногнутых швеллеров 0xx, а решетка - из гнутого уголка x3 мм. Крепление раскосов к поясным швеллерам выполнена на сварке размалкованными концами. Данное узловое соединение обладает простотой выполнения сварочных работ, но требует дополнительной механической обработки концов раскосов. Высокой эффективность обладают арки пролетом ,5 м А/О «Теолдисуусракене» (Финляндия), выполненные из гнутых прямоугольных профилей []. Арки имеют решетчатое сечение с треугольной решеткой. Соединение поясов и стержней решетки выполнено впритык на сварке. Расход стали на указанные арки составляет 7. Недостаток конструктивного решения состоит в сложности выполнения узлов соединения, так как требуется производить косые резу концов раскосов и выполнение сварки по периметру сечения этого стержня. За рубежом находят применение решетчатые арки, включающие пояса из парных холодногнутых швеллеров, соединенных неразрезной треугольной решеткой также из холодногнутых уголков. Решетка имеет размалкованные участки, которыми она на сварке крепится в полостях между поясными швеллерами [патент Англии №]. Практическая реализация данного решения в покрытии теннисного корта в ФРГ [] пролетом м обеспечило расход стали 9,1 кг/м2. В данном решении представляется возможность компенсации ошибок в размерах стержней решетки и обеспечивается минимальная длина сварных швов. В арке пролетом м, изготавливаемой Приволжским спецотделением (г. Казань), сечение поясов выполнено из холодногнутых профилей сечением 0xx4 мм, а решетка включает стойки того же сечения и раскосы из гнутых уголков x4 мм []. Данное конструктивное решение обеспечивает простоту выполнения узловых соединений и достаточно эффективно. Расход стали на данные арки при их шаге 4 м составил 7,8 кг/м2. В ЦНИИСКе разработана и исследована действительная работа арок пролетом и м из гнутых профилей [0]. Концы стержней треугольной решетки вводились в полость поясных швеллеров и крепились на сварке. Данное узловое соединение обеспечивало прямой рез концов и простоту крепления, в том числе с возможностью компенсации размеров стержней по длине. В арках пролетом м [0] пояса выполнялись из гнутых швеллеров 0xx3 мм, а решетка из гнутых двойных уголков x3 мм. Крепление стержней решетки производилось сбоку на сварке. Рассмотренный опыт строительства облегченных зданий с арками из холодногнутых профилей свидетельствует об интересе к данной конструктивной форме арок. Развитие конструктивных форм арок из холодногнутых профилей происходит в основном стихийно без должного обоснования принятой схемы. При этом проектировщики исходят из наличия профилей, копируя, как правило, конструктивные решения легких прогонов, ферм. Повышение эффективности арок можно обеспечить не только за счет использования новых конструктивных решений, но также за счет внедрения в практику из проектирования методов оптимизации и уточняющих методик расчета. Теория оптимизации арок имеет давнюю историю и к настоящему времени представлена различными методиками, удовлетворяющими запросы практики [, , 4]. Изначально вопросы по нахождению рациональной формы арки касались в основном вопроса нахождения рационального очертания оси арки [].