Вплив початкового напруженого стану на несучу здатність сталевих двотаврових стержнів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Вплив початкового напруженого стану на несучу здатність сталевих двотаврових стержнів

Спеціальність: 05. 23. 01 - будівельні констркуції, будівлі та споруди

ХВОРТОВА МАРИНА ЮРІЇВНА

УДК 624. 072. 002. 2

Дніпропетровськ - 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаському гірничо-металургійному інституті на кафедрі “Будівельні конструкції”, Міносвіти України.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Голоднов Олександр Іванович, Донбаський гірничо-металургійний інститут, доцент кафедри “ Будівельні конструкції”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор кафедри “Теоретична механіка і опір матеріалів” Українського державного хіміко-технологічного університету (м. Дніпропетровськ) Маневич Аркадій Ісаакович; кандидат технічних наук, доцент кафедри “Мости” Днiпропетровського державного технiчного унiверситету залiзничного транспорту Тарасенко Вiктор Петрович.

Провідна установа - Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, кафедра конструкцій з металу, дерева та пластмас, Міносвіти України.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

прокатний двотавровий стержень напружений стан

Актуальність роботи. При виготовленні зварних металоконструкцiй, після термічного розрізання і зварювання прокату, формуються поля початкових напружень, що істотно впливають на роботу конструкцій під навантаженням.

В методиках розрахунку стислих стержнів, що рекомендуються БНIП П-23-81* і БНIП 2. 05. 03 - 84, якi засновані на умовному зниженні розрахункового опору сталі шляхом множення на коефіцієнт поздовжнього вигину , практично не дано рекомендацій щодо врахування впливу таких напружень. Тому розробка методики розрахунку стислих стержнів з урахуванням початкового напруженого стану внаслідок термічних впливів є актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Виконана робота є одним з етапів досліджень, якi виконувались кафедрою будівельних конструкцій Донбаського гірничо-металургійного інституту в 1992-1995 роках у відповідності з Державною науково - технічною програмою 5. Ресурсозбереження (пiдпрограма 5. 2. 2. Довговічні зварні конструкції iз зниженою металомiсткiстю) за темою N22д/б «Розробка технології виготовлення та методів розрахунку металевих стержнів і пластин, попередньо-напружених локальними термічними впливами (ЛТВ) «. Дослiдження фiнансувались за рахунок коштiв державного бюджету України у відповідності з наказом Міністерства освіти N68 31. 03. 1992 року.

Мета роботи. Визначення ступеня впливу полів початкових напружень, що зумовленi термічними впливами, на несучу здатнiсть стислих сталевих двотаврових стержнів, якi деформуються в площині найменшої жорсткостi; розробка методики розрахунку несучої здатностi стислих стержнів за умов врахування початкового напруженого стану, який виникає в перерiзах внаслiдок термiчних впливiв, і підготовка практичних рекомендацій щодо розрахунку.

Завдання дослідження.

1. Розробити методику визначення насучої здатностi стислих стержнів за умов врахування початкового напруженого стану.

2. Розробити методику і провести експериментальні дослідження полів початкових напружень в перерiзах зварних і прокатних двотаврових стержнів, попередньо-напружених ЛТВ.

3. Провести чисельні дослідження з метою визначення області раціонального застосування розрахункової методики.

4. Розробити практичну методику врахування впливу полів початкових напружень на несучу здатнiсть сталевих двотаврових стержнів.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Методика розрахунку несучої здатностi стислих двотаврових стержнів за умов врахування початкового напруженого стану.

2. Методика і результати експериментальних досліджень полів початкових напружень, що зумовленi попереднiм напруженням ЛТВ.

3. Результати математичного експерименту, що дозволили виявити особливості деформування стержнів, і визначити область раціонального використання розробленого аналітичного апарату.

4. Практична методика врахування впливу полів початкових напружень на несучу здатнiсть сталевих двотаврових стержнів, що деформуються в площині найменшої жорсткості.

Практичне значення одержаних результатів.

Отримані результати (алгоритм визначення несучої здатностi стислих стержнів і складена на його основі програма для ЕОМ) сприяють більш вірогідній оцінці стану стержня і, отже, більш раціональному проектуванню стислих елементів металевих конструкцiй.

Результати проведених досліджень дозволяють рекомендувати до застосування підвищені або знижені значення коефіцієнтів поздовжнього вигину для стислих стержнів, якi мають поля початкових напружень різноманітних виглядів. Якщо неврахування підвищених коефіцієнтів поздовжнього вигину для стержнів, попередньо-напружених ЛТВ, іде в запас мiцностi, то застосування знижених коефіціентів, що рекомендуються для стержнів з поясними зварними швами дозволить визначити істинну спроможність стержня і уникнути несподiваної відмови.

Особистий внесок здобувача:

- розробка обчислювальних програм, що дозволять оцінити несучу здатнiсть сталевих стержнів при різноманітних виглядах полів початкових напружень;

- розробка методики і проведення експериментальних досліджень полів початкових напружень, що виникають в перерiзах сталевих двотаврiв при попередньому напруженнi ЛТВ;

- результати розрахунків стислих сталевих стержнів, якi випробуванi iншими авторами;

-проведення чисельних досліджень стислих сталевих стержнів з метою визначення області раціонального застосування розробленого аналітичного апарату;

-практичні рекомендації щодо визначення несучої здатностi стислих сталевих стержнів, що деформуються в площині найменшої жорсткостi, з урахуванням впливу початкового напруженого стану.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідалися на Міжнародній науково - технічній конференції «Нові засоби розрахунку, матеріали і технології в будівництві» (місто Алчевськ, 13-16 вересня 1993 р), Міжнародній науково - практичній конференції «Вдосконалення будівельних матеріалів, технологій і засобів розрахунку конструкцій в нових економічних умовах» (місто Суми, 25-27 жовтня 1994 року), Міжнародній конференції «Металобудiвництво - 96» (міста Донецьк - Макiiвка, 3-7 червня 1996 року), на VI Українській науково-технічній конференції «Металеві конструкції» (місто Миколаiв, 1-4 жовтня 1996 року), Міжнародній конференції «Теорія і практика металевих конструкцій» (міста Донецьк - Макiiвка, 2-4 грудня 1997 року), конференціях професорсько-викладацького складу, співробітників і студентів ДГМI (1995, 1996, 1997, 1998 роки).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 11 робіт.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновкiв, додатків, списку літератури з 71 найменувань, викладена на 179 сторінках тексту, iлюстрована 65 малюнком і 9 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність проблеми, наведені загальна характеристика роботи, положення, якi здобувач виносить на захист, практичне значення і реалізація отриманих результатів.

В першому розділі наведений огляд теоретичних і експериментальних досліджень полів початкових напружень, що виникають в процесі зварювання і розрiзання металу. Проаналізовані роботи М. О. Окерблома, В. О. Винокурова,

Г. О. Нiколаєва, В. С. Iгнатьєвої, Л. М. Лобанова, А. Я. Недосеки, І. В. Левитанського, В. К. Лебедєва і ін., в яких викладені основні положення теорії розрахунку зварних металоконструкцiй. Відзначено, що незважаючи на чималу кiлькiсть пропозицій, відсутня надійна інженерна методика визначення площ зон початкових розтягуючих напружень, що може бути використана для наступних розрахунків з метою вивчення впливу початкових напружень на несучу здатнiсть і деформативнiсть конструкцій. Окрім цього, даний аналіз розвитку засобів розрахунку стержнів, в т. ч. i з початковими напруженнями (роботи Л. Ейлера, Ф. С. Ясинського, Ф. Енгесера, Т. Кармана, Ф. С. Шенлi, А. В. Геммерлинга, С. Д. Лейтеса, Г. Є. Бельського, В. М. Небилова і ін.).

Відзначено, що вплив початкового напруженого стану на наступне деформування стержнів може бути неоднозначним, тобто може як збільшувати, так і зменшувати критичне навантаження на стержень.

На підставі проведеного огляду досліджень були зроблені такі висновки.

1. Існуючі розрахункові методики дозволяють визначити розподіл початкових напружень в перерiзах стержнів, якi зумовлені зварюванням, вогневим розрізанням і попереднiм напруженням ЛТВ.

2. Існуючі в наш час розрахункові методики щодо визначення несучої здатностi стержнів за умов врахування початкового напруженого стану не засновані на чітких фізичних гіпотезах, надто близьких до дійсних умов роботи конструкцій, і розроблені, як правило, для рішення приватних задач.

3. В діючих нормативних документах відсутні практичні рекомендації і методики визначення полів початкових напружень, а також методики врахування таких напружень при розрахунках стислих стержнів. Спроба врахування в БНIП 2. 05. 03-84 впливу початкових стискаючих напружень, що виникають на кромках полиць, при розрахунках на стiйкiсть стислих стержнів недосконала.

4. Відомі результати експериментальних доліджень можуть бути використані для перевірки запропонованих теоретичних рішень в області визначення початкових напружень, при рішеннях задач щодо оцінки загальної стiйкостi і деформативностi сталевих двотаврових стержнів з урахуванням початкового напруженого стану, інших задач.

В другому розділі розроблені методика визначення початкового напруженого стану, що виникає в перерiзах складених і прокатних двотаврових стержнів внаслiдок термiчних впливiв, і методика оцінки несучої здатностi і деформативностi стислих з різними ексцентриситетами стержнів, з урахуванням наявного початкового напруженого стану. Методики базуються на загальних принципах і припущеннях, якi прийнятi в механiцi деформованих тіл, і дозволяють визначати параметри стержня, що деформується (опорні крапки діаграми ”навантаження-прогин”) на всіх стадіях навантаження, в тому числі і в закритичнiй області.

Рішення задачі визначення напруженого стану стержня, що деформувався, в явному вигляді неможливо внаслiдок наявності більшої кількості невідомих, ніж рівнянь рівноваги. Задача вирішується iтерацiйним шляхом за нижче наведеним алгоритмом ЦЕНТР-1 в такiй послідовності.

1. Задаються вхідними даними: параметрами перерiзу - hw, tw, hf, tf, мiцнiсними і деформаційними характеристиками матеріалів поясів та стiнки - R_y, E_f, R_y, E_w; параметрами термічного впливу в перерiзi і початковим напруженим станом, що визначається за допомогою спецiально розробленого алгоритму ННС; довжиною колони Н і початковим ексцентриситетом е_о.

2. Задаються початковим значенням радіусу кривизни найбільш небезпечного перерiзу ₀ і початковим кроком по кривизнi _о.

3. Задаються початковим значенням фiбровоi деформації ₁₁ на відстані b'f / 2 в центру перетину і кроком по деформаціям ₁.

4. Для заданої фiбрової деформації ₁₁ і радіуса кривизни визначаються величини поздовжніх зусиль Р₁ і Р₂ за формулами:

P₁=2 (₁ -₂) tf + (₁ -₂) tf X+N_w+2 [N₁+N₂+N₃+N₄+₂ tf (bf - 2d) ]-N_d; (1)

P₂={ (₁ -₂) tf (bf - 2d -) + (N₁ - N₂) (bf - d) + (₁ -₂) tf X [ (bf - 2 d) /2 - X/3]}/ (f+e_o) ; (2)

де f - прогин стержня від зовнішнього навантаження; N₁, N₂ - середні зусилля в кромках полиць відповідно більш і менш стислої; N₃ - середнє зусилля в полиці в зоні зварних швiв; N₄- середнє зусилля в стiнцi в зоні зварних швiв; N_w-зусилля в стiнцi двотавра; N_d- умовне зусилля в зоні зварного шва; ео - початковий ексцентриситет. Всі інші параметри визначаються завдяки припущенню про лінійний розподіл деформацій по висоті перерiзу.

5. Порівнюються зусилля Р₁ і Р₂:

якщо Р₁ < Р₂, обчислюються ₁₁₁₁ і розрахунок продовжують за пунктом 4;

якщо Р₁ > Р₂, обчислення проводяться за пунктом 6.

6. Проводиться порівняння

(Р₁-P₂) /Р₁ <, (3)

де =0. 01-0. 001 - необхідна точність розрахунку.

Якщо нерівність не задовольняється, змінюється деформація

₁₁₁₁ , (4)

обчислбється і продовжують розрахунок за пунктами 4-5;

якщо нерівність виконується, розрахунки проводять за пунктом 7.

7. Змінюється радіус кривизни

^j+1=^j - (5)

i розрахунок продовжується за пунктами 4-6.

8. Порівнюється значення Р (P₁ або Р₂) на двох суміжних iтерацiях при ^j+1 і ^j.

Якщо P^j+1 - P ^j > 0, виконується розрахунок за пунктом 7;

якщо P^j+1 - P^j < 0, повертаються до попереднього значення радіусу кривизни ^j, змінюється крок =0. 5, і продовжується розрахунок за пунктом 7. Розрахунок вважається закінченим, якщо

(P^j+1 - P^j) /P^j+1 <. (6)

Було проведене порівняння дослідних даних величин несучої здатностi сталевих двутаврових стержнів, отриманих Л. П. Шелестенко, Х. Луи, Ч. Массоне, Х. Кiхара, Ю. Фуджита, В. С. Гавришем та ін., з результатами розрахунків по розробленій методиці (алгоритм ЦЕНТР-1).

Дослідні дані, отримані різними авторами (абсолютні або відносні величини критичних сил) порівнювалися з аналогічними даними, отриманими в результаті розрахунків. Відношення теоретичних величин несучоi здатностi до дослiдних Кр наражалися на статистичну обробку. Було отримано задовільне погодження величин, що порівнюються. Так, математичне дожидання коефіцієнта Кр при обробці 75 результатів виявилося рівним Кр=1. 011, а середньоквадратичне відхилення = 0. 05. Наведені вище результати свідчать про достатньо високу надійність розрахункової методики.

В третьому розділі наведені результати експериментальних досліджень полів початкових напружень в зварних і прокатних двотаврах. Були поставлені такі задачі досліджень:

визначення внутрішнього напруженого стану прокатних широкополичкових двотаврiв типу “К” в стані постачання;

визначення власних внутрішніх напруженнь в зварних двотаврах, виготовлених на ДЗМК імені І. В. Бабушкiна за прийнятою технологічною схемою складання і зварювання двотаврових балок на поточнiй лінії;

визначення внутрішнього напруженого стану зварних і прокатних двотаврiв, попередньо-напружених локальними термічними впливами (ЛТВ) шляхом розiгрiвання кромок двотаврiв;

розробка раціональної схеми попереднього напруження ЛТВ в залежності від профілю і розмірів зразків;

порівняння результатів експериментальних досліджень напруженого стану зварних і прокатних двотаврiв, попередньо-напружених ЛТВ, з даними розрахунків за розробленою методикою оцінки початкового напруженого стану.

Як експериментальнi були використані зразки-балки (в подальшому балки) серій СП, СЛ і СТ, виготовлені на ДЗМК ім. І. В. Бабушкiна. Довжина зразків складала 1400 мм. Зразки серії СП - прокатні гарячекатанi двотаври 35К1 з паралельними гранями полиць. Зразки серій СЛ і СТ - зварні двотаври, що мали розмiри полиць 300х10 мм, а розмір стiнки - 300х14 мм. Зразки серії СТ були попередньо-напруженi в заводських умовах локальним розiгрiванням кромок з наступним охолодженням стислим повітрям. Зразки серії СЛ проектувалися і виготовлялися як аналоги зразків серii СТ, що не пiдпадали пiд попереднє напруження.

Перед проведенням випробування були виконані випробування зразків металу з метою визначення фiзико - механічних властивостей.

На першому етапі експериментальних досліджень визначався внутрішній напружений стан експериментальних балок в стані постачання. Внутрішні деформації і напруження визначалися руйнiвним методом.

Попереднє напруження зразків серій СЛ и СП здійснювалося шляхом локального термічного розiгрiвання кромок з наступним охолодженням на повітрі. Враховуючи, що розміри зразків наближалися до натурних, для кожного зразка була прийнята індивідуальна схема попереднього напруження ЛТВ.

Попереднє напруження здійснювалося в такій послідовності:

вимірювались геометричнi параметри зразків, виконувалась розмітка для наступного розiгрiвання і приварювались утримувачі для виміру абсолютних деформацій в середніх перерiзах зразків;

зразок розмiщувався на стендi, встановлювались прилади i робився вiдлiк початкових показникiв по приладах;

виконувалось попереднє напруження на одній з кромок, після охолодження знiмались проміжні результати;

виконувалось попереднє напруження на іншiй кромцi полиці з записом остаточних результатів після охолодження.

В ході випробування визначалися прогини в шести точках зразка і абсолютні переміщення в середньому перерiзі. Для кожного зразка приймалася індивідуальна схема попереднього напруження ЛТВ. Остаточнi деформації і напруження в полицях балок визначалися руйнiвним засобом.

В ході проведеного експериментального дослідження був визначений початковий напружений стан -деформованих перерiзiв балок. Деякі результати досліджень наведені на рис 1.

На підставі аналізу застосованих схем попереднього напруження (послідовність розiгрiвання кромок) зроблено висновок, що виконання попереднього напруження ЛТВ для запобігання нерiвномiрного деформування слід виконувати симетричним розiгрiванням дільниць поясів джерелами тепла однакової потужності.

Окрім цього, було проведено порівняння результатів експериментальних

Рис. 1 Експериментальні дослідження початкового напруженого стану попереднє напруженних зразків серій СП 20

Досліджень, виконаних як автором роботи, так і іншими дослідниками, щодо визначення полів початкових напружень в перерiзах сталевих двотаврових стержнів, якi викликанi термічними впливами з даними розрахунків за розробленими алгоритмами. Результати порівнянь свідчать про достатньо близький збіг дослiдних і обчислених параметрів напружено - деформованого стану.

В четвертому розділі наведені результати чисельних досліджень стислих стержнів, якi мають поля початкових напружень. Ці дослідження проводилися для рішення таких задач.

1. Визначення області раціонального застосування розробленого аналітичного апарату.

2. Визначення ступеня впливу різноманітних чинників (мiцнiсних характеристик матеріалу R, гнучкості , вигляду і величин зон початкових розтягуючих напружень d) на величини критичних сил при ексцентриситетах, близьких до випадкових.

3. Отримання залежностей =f (, e, d, R) і підготовка пропозицій з розрахунку стислих стержнів, якi мають поля початкових напружень, з використанням рекомендованих нормами методик

В ході рішення перших двох задач (були виконанi розрахунки більш 400 моделей стержнів) зроблені такі висновки:

Вплив початкового напруженого стану на поведінку стержнів під навантаженням для всього діапазону зміни мiцнісних властивостей характеризується схожими залежностями: наявнiсть зон початкових напружень, що розтягують, якi розташовані на кромках полиць, збільшує, а наявнicть поличкових зварних швiв знижує величини критичних сил.

2. Істотні розбіжності в величинах критичних сил для стислих стержнів з поличковими зварними швами спостерігаються в діапазоні гнучкостей від 40 до 100. Для стержнів з зонами напружень, що ростягують на кромках полиць розбіжності в величинах критичних сил починаються з гнучкостей, що перевищують =40.

3. Для стержнів з шириною зони розiгрiвання кромок полиць більш 1. 5 см, розбіжності в величинах критичних сил несуттєві.

4. Відносні величини несучої здатностi при d=0 і ексцентриситетах е=1 см ближче до відповідних величин, що рекомендуються БНIП П-23-81*, ніж відносні величини несучої здатностi що отримані при eo, c = (1/3000) H.

5. Для встановленого діапазону гнучкостей (60<<120) залежності (, e, d, R) носят нелiнiйний характер.

На підставі виконаних розрахунків, а також враховуючи форму подання в БНIП П-23-81* змін коефіцієнта поздовжнього вигину, були визначені обсяги математичного експерименту для рішення третьої задачі. Всього було розраховано 504 моделі стержнів, для яких були визначені відносні величини критичних сил. Отримані дані були наражені послідовною апроксимацiєю засобом найменших квадратів. Спочатку була отримана апроксимуюча функція за умови відсутності зон початкових термічних напружень. Для інтервалу гнучкостей 60<<120 і розрахункових опорiв сталi 200<R<400 МПа ця функція має вигляд:

₀= (0. 162 R-0. 254) ² + (0. 578-0. 617 R) + (0. 36 R+ 0. 596), (7)

де R=Rs/200, =/60 відповідно відносний опір сталі (Rs приймаються в МПа) і відносна гнучкість.

Після цього була проведена послідовна апроксимацiя додаткових складових, отриманих як рiзниця між відносними величинами несучоi здатностi при d 0 і при d=0. Були отримані додаткові функції, що мають вигляд:

для зон термічних напружень на кромках полиць

_d1 = [ (0. 776 (R -2. 651) ² (9. 44-2. 993R) + (2. 813R - 7. 38) ]d² + [ (0. 375+0. 0933) ² - (1. 577 + 0. 105 R) + (1. 592 - 0. 126 R) ] d, (8)

де d= 2d_t/b_f (d_t - ширина зони термічного впливу, b f - ширина полиці) ;

Для поличкових зварних швiв

_d2 =[ (0. 0207 (R - 0. 0176) - (0. 0221R + 0. 0024) ] d² + [ (0. 015 -0. 041R) ² (0. 0904 R+0. 0806) - (0. 249+0. 00454 R) ]d (9)

де d= (k_f +) /h_w (k_f і - відповідно катет зварного шва і величина зони проплавлення основного металу).

Тоді відносна величина несучоi здатностi:

_{f, p} = ₀ + _d, (10)

де _d визначається за формулою (8) або (9) в залежності від вигляду полів початкових напруженнь.

Пiсля цього проведена статистична обробка отриманих апроксимуючих функцій з метою визначення математичного дожидання коефіціента Ко=_f/_m (де _{f m} - відповідно відносні величини несучої здатностi, якi отримані за формулою (10) і в ході проведення математичного експерименту) і його середньоквадратичного відхилення. В ході виконаних розрахунків (оброблювалась вибірка з 504 значень _f і _m) математичне дожидання = 1, 000845, а середньоквадратичне відхилення =0. 0153. Було встановлено, що з імовірністю Р=0. 99 значення знаходяться в інтервалі 2. 6 x 0. 0153= 0. 0398. Знаючи величину інтервалу, а також враховуючи ту обставину, що пiд час обчислення значень коефіцієнтів поздовжнього вигину треба орієнтуватися на значення, що ідуть в запас мiцностi, величини коефіцієнтів (було рекомендовано призначати з урахуванням поправочного коефіцієнта

_d=1. 000845+0. 03981. 04, т. п. _f = _{f, p}/_d=0. 962 _{f, p}. (11)

Таким чином, врахування впливу полiв початкових напруженнь на несучу здатнiсть стислих двотаврових стержнів, що деформуються в площині найменшої жорсткостi, рекомендується виконувати шляхом множення розрахункового опору сталі Rs на коефіцієнт поздовжнього вигину, обчислений за формулами (7) - (11). Для деяких значень змінних R, , d значення коефіцієнтів _f вираховані і зведені в таблиці. Розрахунки з використанням підготовлених пропозицій можуть бути виконані в двох варіантах: по заданих геометричних параметрах, мiцнісних характеристиках матеріалів і схемах розміщення зон початкових напружень визначають несучу здатнiсть стержня (алгоритм ЦЕНТР-3) ; по заданих величині поздовжньої сили, мiцнсних характеристиках матеріалу і схемах розміщення зон початкових напружень підбирають перерiз (алгоритм ЦЕНТР-4).

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу сучасних засобів розрахунку металевих конструкцій зроблено висновок про доцільність проведення досліджень з метою створення методики розрахунку несучої здатностi стислих двотаврових стержнів, що деформуються в площині найменшої жорсткостi, з урахуванням впливу полів початкових напружень.

2. Розроблена методика розрахунку базується на чітких фізичних передумовах і має експериментальне підтвердження.

3. Розроблена методика експериментального визначення початкових деформацій і напружень, зумовлених локальними термічними впливами на кромках поясів, в перерiзах двотаврiв.

4. Проведені експериментальні дослідження і визначені величини та розподіл напружень в перерiзах двотаврiв.

5. Проведено спеціальний математичний експеримент, що дозволив визначити область раціонального застосування розробленої методики розрахунку і дати пропозиції по спрощеному розрахунку з використанням норм рекомендованих методик з поправкою на вплив полів початкових напружень різних виглядів.

6. Результати роботи використовуються у навчальній та науково-дослідній роботі кафедри будівельних конструкцій ДГМI, ввійшли в підготовлений за участі автора навчальний посiбник «Розрахунок і проектування металевих конструкцій на основі двотаврiв iз заданими полями початкових напружень», а також у практичні «Рекомендації по розрахунку і застосуванню стислих металевих стержнів і пластин, що мають поля початкових напружень».

Основні положення дисертації опубліковані в роботах:

Голоднов А. И., Хвортова М. Ю. Расчет и проектирование элементов металлических конструкций на основе двутавров с заданными полями начальных напряжений: Учебное пособие. - Алчевск: ДГМИ:, 1997. - 116 с. (Автор розробила розділи 1, 2, додатки 1, 5; розділи 3, 5, 6, 10 розроблені в співавторстві з науковим керівником).

Голоднов А. И., Хвортова М. Ю. Метод «провокаций» в строительной механике и его реализация с помощью преднапряжения локальными термическими воздействиями: сб. науч. тр. - Т. 2. - Донецк-Макеевка: ДГАСиА, 1996. -С. 79-80. (Автором розроблена обчислювальна програма).

Голоднов А. И., Хвортова М. Ю. Использование практических методик определения несущей способности сжатых стержней с учетом имеющихся полей начальных напряжений: сб. науч. тр. -Т. 1. - Донецк -Макеевка: ДГАСиА, 1997. - С. 65-67. (Автором на основі проведеного експерименту розроблені пропозиції щодо врахування впливу початкового напруженого стану на несучу здатність двотаврових стержнів).

Голоднов А. И., Иванов А. П., Хвортова М. Ю. Методика экспериментального определения начальных напряжений в поясах двутавров при преднапряжении ЛТВ: сб. науч. тр. -Т. 1. - Донецк-Макеевка: ДГАСиА, 1997. - С. 68-69. (Автором встановлена послідовність прведенняння операцій при визначенні початкового напруженого стану).

Хвортова М. Ю. Результаты определения начальных напряжений в сечениях составных и прокатных двутавров при преднапряжении ЛТВ: Сб. науч. тр. ДГМИ. Вып. 7. -Алчевск: ДГМИ, 1998 - С. 122-126.

Жданова И. В., Хвортова М. Ю., Голоднов А. И. Экспериментальное определение выгибов металлических балок, имеющих поля начальных напряжений: Сб. науч. тр. ДГМИ. Вып. 7. -Алчевск, ДГМИ: 1998 - C. 133-136. (Автор виконала попередні напруження локальними термічними впливами).

Голоднов А. И., Хвортова М. Ю. Численные исследования сжатых стальных двутавровых стержней, имеющих поля начальных термических напряжений: сб. науч. тр. ДГМИ. Вып. 8. - Алчевск: ДГМИ, 1998. - С. 181-183. (Проведення математичного експерименту).

Рекомендации по расчету и применению сжатых металлических стержней и пластин, имеющих поля начальных напряжений /Голоднов А. И., Хвортова М. Ю. ; Донбас. горно-металлург. ин-т - Алчевск, 1996. - 63 с. : 21 ил. - Библиогр. : 32 назв. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 11. 11. 96, N 2185 - УК 96. (Автором розроблені розділ 3, додатки 1, 3. Розділи 2, 5 розроблені в співавторстві з науковим керівником).

Голоднов А. И., Набоков И. И., Хвортова М. Ю. Методика определения несущей способности центрально сжатых стержней, предварительно напряженных ЛТВ/»Новые методы расчета, материалы и технологии в строительстве». - Алчевск: ДГМИ, 1993. -С. 85-91. (Автором розроблена обчислювальна програма визначення несучої здатності стислих стержнів).

Голоднов А. И., Хвортова М. Ю. Методика изготовления и испытаний сжатых стержней, предварительно напряженных локальными термическими воздействиями/ «Совершенствование строительных материалов, технологий и методов расчета конструкций в новых экономических условиях». - Сумы, 1994. - С. 285-286. (Автором виконано проектування експериментальних зразків).

Хвортова М. Ю. Методика изготовления и испытаний предварительно напряженных ЛТВ стержней из спаренных уголков /VI Украинская научно-техническая конференция «Металлические конструкции» (г. Николаев. 1-4 октября 1996 года) : Тезисы докладов. - Киев-Николаев, 1996. - С. 67-68.

Хвортова М. Ю. Вплив початкового напруженого стану на несучу здатнiсть сталевих двотаврових стержнів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальностю 05. 23. 01- будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Приднiпровська державна академiя будівництва та архітектури, Днiпропетровськ, 1999.

Дисертацiя присвячена розробцi методики оцiнки напружено-деформованого стану сталевих двотаврових стержнiв, на всiх стадiях навантаження, в тому числi i в закритичнiй областi. Оцiнка проводиться з урахуванням полiв початкових напружень, якi є в перерiзах. Деформування стержнiв розглядається в площинi найменшоi жорсткості. З використанням математичного єксперименту визначена область рацiонального використання розроблених методик розрахунку i наведенi пропозицiї щодо спрощеного розрахунку з урахуванням рекомендованих Нормами методик з поправкою на вплив полiв початкових напружень рiзних видiв.

Ключовi слова: несуча здатність, двотавровий стержень, початковi напруження, засіб розрахунку.

Khvortova М. Y. Influence of initial tense condition on carrying ability steel double-tee shanks. -Manuscript.

Thesis on competition teaching degrees of candidate of technical sciences on specialty 05. 23. 01 - building construction and designs. - Pridneprpvskaya state academy of civil engearing and architecture, Dnepropetrovsk, 1999.

Thesis is denoted development of strategy of evaluation tense-deformed condition steel double-tee shanks, on all stages loading, including work in post - critical area. Evaluation is produced with provision for available in sections of floors initial voltages. Deforming an shanks races least acerbity in planes of. With using a mathematical experiment is determined area of rational using the developping strategies of calculation and given offers on simplified calculation with use recommend Rates of strategies with the correction for the influence of floors of initial voltages of different types.

Key words: carrier an ability, double-tee shanks, initial voltages, method of calcuiation.

Хвортова М. Ю. Влияние начального напряженного состояния на несущую способность стальных двутавровых стержней. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 23. 01 - строительные конструкции, здания и сооружения. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 1999.

Целью работы является определение степени влияния полей начальных напряжений, обусловленных термическими воздействиями, на несущую способность сжатых стальных двутавровых стержней; разработка методики расчета несущей способности сжатых стержней, имеющих в сечениях поля начальных напряжений и подготовка практических рекомендаций по расчету.

Во введении дано обоснование актуальности проблемы, приведены общая характеристика работы, положения, выносимые на защиту, практическое значение и реализация полученных результатов.

В первом разделе приведен обзор теоретических и экспериментальных исследований полей начальных напряжений, возникающих в процессе сварки и резки металла. Проанализированы работы Н. О. Окерблома, В. А. Винокурова, Г. А. Николаева, В. С. Игнатьевой, Л. М. Лобанова и др., в которых изложены основные положения теории расчета сварных металлоконструкций. Кроме этого, дан анализ развития методов расчета стержней, в т. ч. и с начальными напряжениями (работы Л. Эйлера, Ф. С. Ясинского, Ф. Энгессера, Ф. С. Шенли, А. В. Геммерлинга, С. Д. Лейтеса, Г. Е. Бельского и др.).

Отмечено, что влияние полей начальных напряжений на последующее деформирование стержней может быть неоднозначным, т. е. может как увеличивать, так и уменьшать критическую нагрузку на стержень.. На основе анализа современных методов расчета металлических конструкций сделан вывод о целесообразности проведения исследований с целью создания методики расчета несущей способности сжатых двутавровых стержней, деформирующихся в плоскости наименьшей жесткости, с учетом влияния полей начальных напряжений

Во втором разделе разработаны методика определения начального напряженно- деформированного состояния составных и прокатных двутавровых стержней, имеющих поля начальных напряжений, и методика оценки несущей способности и деформативности сжатых с различными эксцентриситетами стержней, с учетом имеющихся в сечениях полей начальных напряжений. Методики базируются на общих принципах и допущениях, принятых в механике деформируемых тел, и позволяют определять параметры деформируемого стержня (опорные точки диаграммы «нагрузка-прогиб») на всех стадиях нагружения, в том числе и в закритической области.

В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований полей начальных напряжений в сварных и прокатных двутаврах. Была разработана методика экспериментального определения начальных деформаций и напряжений, обусловленных локальными термическими воздействиями на кромках поясов, в сечениях двутавров. Кроме этого, было проведено сравнение результатов экспериментальных исследований, выполненных как автором работы, так и другими исследователями, по определению полей начальных напряжений в сечениях стальных двутавровых стержней, вызванных термическими воздействиями, с данными расчетов по разработанным алгоритмам. Результаты сравнений свидетельствуют о достаточно близком совпадении опытных и вычисленных параметров напряженно - деформированного состояния.

В четвертом разделе приведены результаты численных исследований сжатых стержней, имеющих поля начальных напряжений. Проведен специальный математический эксперимент, позволивший определить область рационального применения разработанной методики расчета и дать предложения по упрощенному расчету с использованием рекомендованных нормами методик с поправкой на влияние полей начальных напряжений разных видов.

Ключевые слова: несущая способность, двутавровый стержень, начальные напряжения, метод расчета.

Размещено на Allbest.ru