Напряженное состояние коробчатых балок при сосредоточенных нагрузках

• Автор: Хлебородов, Виталий Павлович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Днепропетровск
• Количество страниц: 204 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. б

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ю

1.1. Анализ современных конструктивных решений подкрановых и крановых коробчатых балок Ю

1.2. Обзор теоретических и экспериментальных исследований КБ при изгибе и кручении.

1.3. Обзор исследований местных напряжений в стенках

и диафрагмах КБ.

1.4. Выводы, цель и задачи исследования

1.5. Методика исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ИЗГИБЕ И СТЕСНЕННОМ КРУЧЕНИИ КБ С ОДНОСИММЕТРИЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ.

2.1. Исследование коробчатых стержней без поперечных диафрагм в пролете

2.1.1. Общее решение задачи для стержней с деформируемым контуром сечения
2.1.2. Напряженное состояние стержней без учета деформаций сдвига.
2.1.3. Стержни, обладающие безмоментной структурой . .
2.1.4. Стержни с недеформируемым контуром .
2.2. Исследование КБ, подкрепленных упругими поперечными диафрагмами.
2.2.1. Решение задачи о совместном действии изгиба и
кручения КБ.
стр.
2.2.2. Исследование жесткости сплошных, рамных и раскосных диафрагм КБ.
2.2.3. Определение усилий в стержнях рамных и раскосных диафрагм при кручении КБ
2.2.4. Исследование усилий и деформаций в коробчатом стержне от стесненного кручения на основе балочной аналогии
2.3. Исследование влияния геометрических параметров и условий загружения на напряженнодеформированное состояние КБ
2.3.1. Влияние жесткости узлов сечения КБ .
2.3.2. Влияние жесткости, шага расстановки и количества диафрагм
2.3.3. Влияние деформаций сдвига
2.3.4. Влияние крутящего момента и сосредоточенной деп. ланации на нормальные напряжения в КБ.
2.4. Выводы
3. ЭКСПЕРШЕНТАЛЪНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КБ ПРИ ИЗГИБЕ И СТЕСНЕННОМ КРУЧЕНИИ
3.1. Исследование влияния шага диафрагм на деформированное состояние КБ.
3.2. Исследование работы натурных стальных КБ при различном шаге сплошных диафрагм
3.3. Исследование работы натурных КБ с диафрагмами рамного типа
3.4. Анализ результатов, полученных при испытании подкрановоподстропильной конструкции.Ю
3.5. Анализ результатов, полученных при испытании КБ в Новочеркасском политехническом институте им.С.Орджоникидзе
стр.
3.6. Анализ результатов, полученных при испытании КБ в Ленинградском политехническом институте им.
М. И. КалининаНО
3.7. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕСТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕНКАХ И ДИАФРАГМАХ
КБ С РЕЛЬСОМ ПОСЕРЕДИНЕ ВЕРХНЕГО ПОЯСА Ц
4.1. Теоретическое исследование местных напряжений в КБ Ц
4.1.1. Исходные допущения. Основные соотношения Ц
4.1.2. Перемещения и напряжения в балке
4.1.3. Напряжения и перемещения в диафрагме
4.1.4. Местные напряжения в стенках КБ .
4.1.5. Результаты численной реализации задачи
4.2. Экспериментальное исследование местных напряжений
в балках.
4.3. Выводы
5. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КБ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РАССТАНОВКЕ ДИАФРАГМ
5.1. Общие положения.
5.2. Методика расчета КБ на кручение.
5.2.1. Определение геометрических и упругих характеристик сечения балки
5.2.2. Скручивающие нагрузки .
5.2.3. Жесткость поперечных диафрагм .
5.2.4. Определение усилий в КБ от кручения .
5.2.5. Определение напряжений в балках .
5.2.6. Методика расчета поперечных диафрагм
5.3. Особенности расчета стенок и диафрагм КБ, загруженных посередине верхнего пояса .
стр.
5.4. Определение оптимальной высоты балки. Подбор сечения КБ.
5.5. Разработка рекомендаций по расстановке поперечных диафрагм вКБ
5.5.1. Расстановка больших диафрагм в КБ с рельсом посередине верхнего пояса
5.5.2. Расстановка диафрагм в КБ с рельсом над стенкой.
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В отечественном строительстве зданий заводов черной металлургии с шагом колонн м и более при кранах большой грузоподъемности успешно применяются подкрановоподстропильные консгрук
Рис. Рис. СЕЧЕНИЕ, ПОДКРЕПЛЕННОЕ ДИАФРАГМОЙ ИЗ ПЛОСКИХ РЕБЕР, ОКАНТОВАННЫХ ПОЛОСОЙ. Применение этих конструкций при кранах грузоподъемностью 5 т и выше приводит к экономии стали на 4,8 ,0 по сравнению о традиционным решением подкрановые балки и подстропильные фермы . На рис. В узлах фермы коробчатый нижний пояс угфеплен листовыми диафрагмами. Между узлами фермы устанавливаются сплошные или раскосные диафрагмы. В последнее время подкрановоподстропильные конструкции применяются также в качестве ригелей поперечных рам большепролетных зданий. Так, по проекту ЩШпроектстальконструкции, для ригелей рам здания сборочного цеха пролетом 0 м применена подкрановоподстропильная конструкция с жестким нижним поясом коробчатого сечения размером 2 х 3 м, по которому перемещаются поперек здания мостовые краны грузоподъемноетыо т . Шаг поперечных рам м. Стропильные фермы пролетом м опираются на верхний пояс ригелей. Такая компоновка каркаса здания привела к снижению массы колонн и объема фундаментов. Целесообразность применения подкрановоподстропильных ферм зависит не только от величины их пролета и эксплуатационных нагрузок, но и от способа монтажа конструкций промздания. Так, если монтаж блоков покрытия выполняется укладчиком, передвигающимся по подкрановым путям, применение подкрановоподстропильных ферм становится нецелесообразнш, так как затруднена постановка на период монтажа специальных закреплений верхних поясов ферм из плоскости для обеспечения их устойчивости. В таких случаях эффективно применение коробчатых подкрановых балок при шаге колонн м, на которые устанавливаются стойки, служащие
опорами для стропильных ферм . Для КБ с рельсом над стенкой заслуживают внимания исследования рамных диафрагм из гнутых уголков, соединенных в узлах рамы внахлестку на сварке I, . Трудоемкость изготовления таких диафрагм в 1,,5 раза меньше, чем диафрагм из тавровых сварных стержней. Однако, отмеченные исследования не полностью вскрыли все особенности напряженнодеформированного состояния диафрагм из гнутых уголков при их совместной работе с другими элементами КБ. Действительная работа коробчатых балок с рельсом над стенкой, подвергающихся действию больших крутящих нагрузок, пока исследована недостаточно полно. Отсутствие научно обоснованных рекомендаций по расстановке поперечных диафрагм затрудняет проектирование экономичных конструкций балок. Поэтому необходимо обосновать шаг расстановки и усовершенствовать конструкции поперечных диафрагм, которые не имели бы перечисленных выше недостатков. Работа КБ при изгибе и при кручении имеет ряд характерных особенностей. Поперечный изгиб КБ сопровоадается сдвигами, вызывающими депланацию поперечного сечения, вследствие чего нарушается плоскостной закон распределения продольных перемещений и напряжений. В результате этого нормальные напряжения по ширине поясов КБ не остаются постоянными. В угловых точках сечения КБ с широкими тонкими поясами они могут быть значительно большими, чем напряжения, вычисленные без учета стеснения депланации ,, . В практических расчетах КБ напряжения от изгиба представляют как сумму напряжений, вычисленных в соответствии с гипотезой плоских сечений и взаимноуравновешенных напряжений, вызванных стеснением депланации сечения балки , . В изгибаемых КБ поперечные подкрепляющие элементы не оказывают существенного влияния на продольные напряжения в поясах 0 . При изгибе КБ вертикальными силами, дейстцующими в плоскостях стенок, поперечные диафрагмы практически не включаются в работу . Характерной особенностью работы на кручение тонкостенных КБ является то, что контур их поперечного сечения деформируется. В КБ, подкрепленных часто расположенными поперечными диафрагмами, жесткими в своей плоскости, контур сечения балки считают недеформируемда. В этом частном случае КБ рассчитывают на кручение в соответствии с теорией А. А.Уманского, основанной на гипотезах о постоянстве нормальных и касательных напряжений по толщине профиля и о неизменяемости контура поперечного сечения стержня , , .