Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Прочность и устойчивость стальных сжатых элементов с шахматной перфорацией стенки

Диссертация: Прочность и устойчивость стальных сжатых элементов с шахматной перфорацией стенки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Внедрение результатов работы. Результаты исследований и метод инженерного расчета стальных стоек с шахматной перфорацией стенки использованы при разработке проектно-конструкторской документации ЗАО «ВТОРМЕТ» г. Владимира и в учебном процессе на кафедре сопротивления материалов ВлГУ в курсе строительной механики. Исследование вопросов прочности и устойчивости сжатых стержней с шахматной… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ
    • 1. 1. Опыт применения конструкций с перфорированной стенкой
    • 1. 2. Теоретические исследования конструкций с перфорированной стенкой
    • 1. 3. Сжатые стержни с перфорированной стенкой
    • 1. 4. Объект и задачи исследования.3!
  • 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ СЖАТЫХ СТОЕК С ШАХМАТНОЙ ПЕРФОРАЦИЕЙ СТЕНКИ
    • 2. 1. Определение параметров реза исходных двутавров
    • 2. 2. Исследования напряженного состояния стоек с шахматной перфорацией стенки
    • 2. 3. Обеспечение общей устойчивости стоек с шахматной перфорацией стенки.6(
    • 2. 4. Обеспечение местной устойчивости стоек с шахматной перфорацией стенки
    • 2. 5. Методика расчета сжатых стержней с шахматной перфорацией стенки
  • 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ СЖАТЫХ СТОЕК С ШАХМАТНОЙ ПЕРФОРАЦИЕЙ СТЕНКИ
    • 3. 1. Задачи исследований и образцы для испытаний. И
    • 3. 2. Методика проведения испытаний
    • 3. 3. Организация и проведения испытаний
    • 3. 4. Результаты экспериментальных исследований
    • 3. 5. Анализ результатов испытаний
  • 4. ВНЕДРЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ
    • 4. 1. Внедрение и технико-экономические показатели
    • 4. 2. Рекомендации по конструированию и расчету стальных стоек с шахматной перфорацией стенки

Прочность и устойчивость стальных сжатых элементов с шахматной перфорацией стенки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

Научно-технический прогресс в области строительства тесно связан с проблемами развития и совершенствования металлических строительных конструкций. Практика строительства показывает, что при использовании достижений науки и техники возможно снизить материалоемкость строительных металлических конструкций примерно на 10−20% и одновременно повысить производительность труда при монтаже на 70%.

Совершенствование процесса проектирования, изготовления, комплектной поставки и монтажа металлических конструкций промышленных зданий требует сочетание оптимальных показателей массы с минимальной трудоемкостью механизированного поточного изготовления.

Одним из рациональных направлений повышения уровня в строительстве является применение конструкций с перфорированной стенкой. Использование конструкций с перфорированной стенкой связано с технологией проката двутавровых профилей, накладывающие определенные ограничения на геометрические размеры и приводящие к неполному использованию принципа концентрации материала.

Анализ показывает, что в металлических конструкциях широко применяются работающие на сжатие стержни, входящие в состав конструктивных комплексов. В настоящее время вместе с традиционными решениями используются также стержни с перфорированной стенкой, что дает ощутимый экономический эффект.

Применение в строительстве стержней с шахматной перфорацией стенки обосновывается рядом ее преимуществ: увеличение геометрических характеристик (момента инерции, радиуса инерции, момента сопротивления), постоянная жесткость по длине элемента, площадь поперечного сечения равна площади исходного двутавра, отсутствие чередований сплошных и ослабленных участков.

Исследование вопросов прочности и устойчивости сжатых стержней с шахматной перфорацией стенки, а также разработка методов расчета и проектирования позволит более широкое и эффективное внедрение их в строительную практику и, следовательно, отвечает решению задач по экономии материалов и трудовых ресурсов.

Цель диссертационной работы. Обоснование возможности применения и разработка практических рекомендаций по проектированию стальных сжатых элементов на основе сквозных двутавров с шахматной перфорацией стенки.

Научная новизна работы:

— разработаны новые конструкции стоек на основе сквозных двутавров с шахматной перфорацией стенки;

— расчетно-экспериментальным путем выявлено напряженно — деформированное состояние стоек с шахматной перфорацией стенки, на основе которых получены параметры реза исходного двутавра;

— разработаны конечно-элементные модели стоек с шахматной перфорацией стенки в программе СОБМОБУМ позволяющие получить достоверные данные о напряженно-деформированном состоянии.

На защиту выносятся:

— новая конструктивная форма стоек с шахматной перфорацией стенки;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния сжатых элементов с шахматной перфорацией стенки;

— методика расчета стоек с шахматной перфорацией стенки.

Практическое значение работы заключается в составлении рекомендаций по проектированию и расчету стоек с шахматной перфорацией стенкичто позволит снизить монтажный вес конструкций с перфорированными стержнями в среднем на 18 — 25% по сравнению с аналогичными типовыми конструкциями.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований и метод инженерного расчета стальных стоек с шахматной перфорацией стенки использованы при разработке проектно-конструкторской документации ЗАО «ВТОРМЕТ» г. Владимира и в учебном процессе на кафедре сопротивления материалов ВлГУ в курсе строительной механики.

Достоверность результатов работы подтверждается согласованностью полученных экспериментальных результатов испытаний стоек с шахматной перфорацией стенки с основными теоретическими положениями научной концепции автора.

Апробация работы. Материалы вошедшие в состав диссертационной работы, были представлены на 51-й Международной научно-технической конференции молодых ученых и студентов (г. Санкт-Петербург, 1996 г.), на 29-й научно-технической конференции (г. Владимир, 1996 г.) Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 3 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация включает введениечетыре главыосновные выводысписок литературы и приложения общим объемом 129 страниц, в том числе 86 машинописного текста, 42 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 102 наименований.

102 ВЫВОДЫ.

Результаты экспериментально-теоретических исследований работы сжатых элементов с шахматной перфорацией стенки стальных конструкций позволили сделать следующие выводы:

1. Предложена конструктивная форма стоек на основе сквозных двутавров с шахматной перфорацией стенки, которая позволяет увеличивать по сравнению с исходным двутавром высоту сечения стойки в 1.5−1.8 раза и геометрические характеристики (момент инерции, радиус инерции, момент сопротивления) в 1.2−1.5 раза.

2. Расчетно-экспериментальным путем выявлены особенности напря-женно-деформированного состояния стоек с шахматной перфорацией стенки, на основе которых получены параметры реза прокатного двутавра: глубина реза н, длина перфорации ci, длина приопорной зоны iv, длина сварного шва L.

3. По результатам экспериментально-теоретических исследований напряженно-деформированного состояния стоек с шахматной перфорацией стенки установлено:

— величины касательных ТХу? ^xz?zy и нормальных напряжений.

0″ х? Gy, C5″ z в приопорной зоне, в зоне окаймляющих отверстия, в зоне сварных стыковых швов вычисленные при обработке результатов, имеют удовлетворительную сходимость с величинами напряжений, полученными с помощью метода конечных элементов (расхождение между ними не превышало 3−5%).

4. Для теоретического анализа созданы расчетные конечно — элементные модели стоек с шахматной перфорацией стенки с различной глуби ной реза, максимально приближенные к конструкции, позволяющие получить достоверные данные о напряженно-деформированном состоянии с точностью 95−98%.

5. Результаты теоретических исследований напряженно — деформированного состояния стоек с шахматной перфорацией стенки подтверждены экспериментально.

6. По результатам теоретических и экспериментальных исследований составлены рекомендации по проектированию и расчету стоек с шахматной перфорацией стенки.

7. Сквозные колонны промышленных зданий содержащие стойки с шахматной перфорацией стенки — эффективные стальные конструкции, имеющие монтажный вес на 20% меньше и на 17% дешевле в изготовлении, чем аналогичные типовые колонны.

8. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований стоек с шахматной перфорацией стенки использованы при разработке проектно-конструкторской документации ЗАО «ВТОРМЕТ» г. Владимира и в учебном процессе на кафедре сопротивления материалов ВлГУ в курсе строительной механики.

Показать весь текст

Список литературы

  1. М.Б. Развитые стальные балки из прокатных профилей // Бюллетень строительной техники. 1950. № 12. С. 19 20 .
  2. В.А., Чекалев Л. П., Каплан Г. М. Разработка и исследование, внедрение конструкций из развитого двутавра в сельском строительстве // Общие вопросы строительства (отечественный опыт): Реф.сб. // M.: ЦИНИС. 1974. Вып.7. С.48−52.
  3. Я.А. и др. Стальные конструкции производственных зданий из широкополочных двутавров и тавров // Пром. стр-во. 1976. № 2. С. 35 38.
  4. Руководство по применению двутавров и тавров с параллельными гранями полок (широкополочных) конструкциях. М.: ЦНИИПСК, 1977.
  5. Gibson I.E., Ienkins В.S. An investigation of the strees and deflections in castellated beams // Structural engineer. 1957. № 12. P.464 — 479.
  6. Litzka H. La production automatigue de poutres a ame evidee de touns tupes de toute dimension // Acier, Stahl, steel. 1960. № 11. S.499 503.
  7. Пат. Франции. № 1.192.964. 1956.
  8. Л. Новый способ изготовления сквозных двутавровых балок. // Гражданское строительство. (Пер. с анг.) 1964, № 7. С. 11 14.
  9. Structural beams H. Diamond. The patent 2.990.038 was puplished in «Officcial Gazette United states patent office», 1961. № 24.
  10. Пат. Англия. № 936.834, Кл. 83(2) A-137. 1969.
  11. Пат. США. № 3.283.467, Кл. 52−636, 1969.
  12. Kovrad H. Wabentrager Sin Wirtschaftliches Trangelement des Stahlhochbaues // Sweis auzeitung, H.18. № 5, 1966.
  13. Анализ эффективности покрытий зданий с применением сквозных балок из широкополочных двутавров: Научн.-техн. отчет ОПНК -173. М., ЦНИИПСК. 1975.
  14. В.В., Нестеров В. В. Современное состояние и тенденции развития строительства из легких металлических конструкций: Обзор. М.: ЦНИИС, 1974.
  15. Н.П. Пути прогресса в области металлических конструкций. М.: Стройиздат, 1974
  16. Применение широкополочных двутавров в конструкциях производственных зданий и сооружений (технические решения): Научн. -техн. отчет ОИПС 66. — М., ЦНИИПСК, 1971.
  17. Сквозные прогоны из двутавров с параллельными гранями полок. Технико экономическое сопоставление с решетчатыми прогонами по серии 1,462 — 5: Научн.-техн. отчет ОПНК — 87. — М., ЦНИИПСК, 1972.
  18. М.М. Перфорированные стержни. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1980.
  19. Poutre a ame ajouree et son procede de fabrication. / V, P Iarmal, E. Kallos-La patente 2.116.356.
  20. Пат. ФРГ. № 1 484 305. Кл. 37 В. 1971, № 26.
  21. Ю. М., Руссоник А. Б. Исследование облегченных конструкций из развитых двутавров // Пром. стро во, 1975. № 12 С. 38 — 39.
  22. А. Б. Исследование прочности двутавровых балок увеличенной высоты // Гидротехнические сооружения, строительная механика, основы и фундаменты: Тр. МГМИ. М., 1976. Т. 49. С. 87 96.
  23. Пат. Англии. № 498 281, 1939.
  24. Пат. ФРГ,№ 2 119 731.Кл.Е04С 3/11 1971.
  25. Пат Франции № 766 311, кл. 37 В, 3, 1931.
  26. М.М., Чернолоз В. С. Стальные подкрановые балки эффективной конструкции // Изв. вузов. 1988. № 3. С. 14 17.
  27. Пат. США. № 299 038, кл.52 636, 1959.
  28. Пат. Франции № 900 943, кл. 37 В, 3, 1931.32. Пат. Японии № 42 19 997.33. А. с. 654 369 СССР.34. А. с. 489 614 СССР.35. А. с. 339 648 СССР.
  29. В.Г. и др. Изготовление облегченных металлических конструкций из развитых двутавров // Пром. стр-во. 1974. № 10. С. 19 21.
  30. Разработать технологический процесс механизированной сварки конструкций из широкополочных двутавров со сквозной стенкой при поточном изготовлении.: Научн- техн. отчет. М.: ЦНИИПС. ОМСК — 73.
  31. Разработать проектные предложения по поточным линиям для изготовления конструкций из широкополочных двутавров со сквозной стенкой: Научн.-техн. отчет. М. ЦНИИПСК, ОТИМС- 646. 1973.
  32. К.К. Металлические конструкции. 3-е изд., перераб. и доп. М., Стройиздат, 1978. 576 с.
  33. Рекомендации по изготовлению сквозных развитых по высоте балочных профилей для строительных конструкций. М.: ЦБТИ, Минмон-тажспецстрой, 1976.
  34. А.И. Рациональные конструкции сборно-разборных зданий // Пром. стро во. № 11. 1970.
  35. А.И. Рациональные конструкции наземных сооружений магистральных трубопроводов // Строительство трубопроводов. № 2. 1971. С.16- 18.
  36. М.В. Решетчатые стальные балки из прокатных профилей // Бюллетень строительной техники. № 12. 1950.
  37. La toiture provisoive demantabe du palas des Academis a Broxelles. // Acier stahl — steel. № 1, 1971.
  38. Prefabrikated Technigue for nine story school. Pre — fabrications, № 38, 1956.
  39. Облегченные сквозные прогоны пролетом 12 м с перфорированной стенкой. ЦБНТИ Минтяжстроя СССР. 1975.
  40. Серия 1.462−11. Стальные прогоны производственных зданий. Вып. 1. Сквозные прогоны пролетом 12 м. М.: ЦНИИПСК, 1976.
  41. Я., Лубински М. Легкие стальные конструкции. 2-е изд. -М.: Стройиздат, 1974. 342 с.
  42. Mostostal wydawvictwo Katalodow cennikow. Warsawa, 1974.
  43. Vassl G. G. Quelgues applications interessantes des poutres evidees en Italie. // Acier Stahl — Steel. № 3.1967.
  44. Hettich W. L’emploi de poutres d’un tupe svecial a permis de veal-isev une ekonomie de 2.105 S // Acier Stahl — Steel. № 9, 1960.
  45. Iohnson H. I., Doolay G. Topen weg beams for a Seattle office building. Civil Enginering. March. 1960.
  46. Albert I., Retour V. un example d’utilisation de pontrelles evidess dans les ossatures metalliguer // Acier Stahl — Steel. № 7 — 8, 1961.
  47. А. А. и др. Мембранные панели покрытия. // Пром. стр-во. № 11.1974.
  48. Серия 1.860−4. Стальные конструкции покрытий сельскохозяйственных зданий. Вып. 1. Покрытия с арками из развитых двутавров пролетом 18 и 21 м. М., ЦНИИЭПсельстрой 1974.
  49. В.А. и др. Анализ некоторых конструктивных форм несущих металлических конструкций покрытий производственных зданий // Тр. преподавателей и слушателей университета научно технических зданий. Вып.23. — Тула. 1973.
  50. В. А., Коноплев В. И. Экспериментальное исследование стальной формы с составными поясами // Подъемно транспортные машины. Вып. 4. — Тула. 1975.58. Пат. Японии № 43 18 556.
  51. А. с. 1 174 541 СССР. Заборский А. А., Песков В. А., 1984.
  52. А. с. 1 231 170 СССР. Жандаров М. А. 1982.
  53. A.A., Песков В. А. Сквозные двутавры с шахматной перфорацией стенки. // Строительство и архитектура. 1987. № 6 С. 4 8.
  54. Faltus F. Prolamovane nosniku // Technicku obsor, № 11. 1942.
  55. Е.И. Металлические конструкции. M.: Стройиздат, 1976.
  56. В. М., Зайцев П. И., Любимов А. А. Расчет стальных балок из разрезных прокатных двутавров с отверстиями в стенке // Сб. науч. тр. // Харьковский инж.-стр. ин-т. Харьков: ХИСИ. 1963. Вып. 25. С. 19 -25.
  57. Металлические конструкции: Справочник проектировщика. 2-е изд. 1980. 776 с.
  58. .Е., Очинский В. В., Ротитейн Д. М. Некоторые вопросы расчета балок с перфорированной стенкой. // Изв. вузов. 1975 № 10. С. 8 11 (Строительство и архитектура).
  59. Я.И. Балки с перфорированными стенками. Руководство по проектированию для студентов. Свердловск: Уральский политехи, ин-т, 1972. 34 с.
  60. СНиП. 11−23−81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1991.
  61. Altfillisch М. D., Cooke В. R., Topras A. A. An investigation of welded open Web expanded beam // Welding Iornal, 1957 № 2. P.77 — 88.
  62. Hening C. Der Wabentrager Bauplanung — Bautechik, 1967, № 4. S.77−88.
  63. Mandel I, A., Brennan P.J., Wasil B.A. Stress distribution in castellated beams Tornal of the Structural Division. Proceedings of the ASCE, 1991, Vol. 97, № 7. P. 1947- 1967.
  64. A.A., Громацкий B.A., Каплан Г. Н. Расчет на прочность сжато-изогнутого элемента из развитого двутавра. // Строительные конструкции: Сб. науч. трудов. М.: ЦНИИПсельстрой, 1974, № 9. С. З 10.
  65. Р.Г. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 е., ил С. 304- 318.
  66. Ю.Н., Чернов Ю. А. Развитые балки с отверстиями в стенке для технологических и строительных конструкций и механизация их изготовления // Монтажные и специальные работы в стр-ве: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИмонтажспецстрой, 1974. Вып.13. С. 127 135.
  67. Foltus F. Constribution an calculades pouters a ames evidees // «Acier-Stahl-Steel», 1966. № 5. S.229−232.
  68. B.B. Метод расчета балок с отверстиями в стенке // Сб. науч. тр. // Одесский ин т. инж. морского флота. — Одесса: ОИИМФ. 1958. Вып. 16. С.112−130.
  69. В.В. К расчету из разрезных прокатных двутавров по теории составных балок // Судостроение и судоремонт / Сб. науч. тр. / Одесский ин-т. инж. морского флота Одесса: ОИИМФ. 1968. Вып. 2. С. 17 — 27.
  70. В.В. Расчет составных многопролетных неразрезных балок // Строительная механика и расчет сооружений. 1966. № 3.
  71. А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1948.
  72. Shoukry Z. Elastic Flexural stress distribution in webs of cdstellated steel beams Weldiag Jomal, 1965, № 5.
  73. Hosain M.U., Speirs W.G. Deficience de poutres mettulligueu a ame evidee due a la rupture de Joints sounds. // Acier, Stahl, Steel, 1971, №l, S.34−40.
  74. Hosian M.U., Chohg W.K., Neis V.V. Deflection analusis of expander open Web steel beams. // Computers and Structural, 1974, vol. 4, № 2. P.327−336.
  75. Havdok M.M., Hosain M.U., Castellated beams deflektions using substructuring. // Jornal of structural Division. Proceedings of the ASCE, 1977, vol. 103, № 1. P. 265−269.
  76. Г. Е. Общий метод учета физической нелинейности в расчетах металлических конструкций по предельным состояниям. -Материалы 5 научн.-техн. коференции: Металлические конструкции.-Варшава, 1974. т.1, С.23- 36.
  77. Delesque R. Lecalcul de poutres ajorees. «Construction Metallique», № 4, 1969.
  78. Gardner N.J. An investigation info the Deflection behaviour of castellated beams «Transaction of the Ehgineering Institute of Canada, vol. 9, № A.7., September, 1969.
  79. Nichtlinie fiir die Bemessung von wabentragern Metal-Leichtbaukonstruktion, 1970.
  80. Г. Н. Предельные состояния внецентренно-сжатых стержней на упругом основании. Металлические конструкции и испытания сооружений: Межвуз. темат. сб. тр. — Л.: ЛИСИ, 1984, С. 9 — 19.
  81. Рекомендации по проектированию легких металлических конструкций.: Науч.- техн. отчет. М.: ЦНИИПСК, ОПНК — 95, 1972.
  82. Vesraraghavachary К. Stress distribution in Castellated beam. Pro-ceeding ASCE, Struktural Division, ST 2, 1972.
  83. Н.П. Пути прогресса в области металлических конструкций. М.: Стройиздат, 1974.
  84. Н.П. Основные критерии выбора конструктивной формы // Изв. вузов / 1980. № 9 С. З -11. (Строительство и архитектура).
  85. Н.П. О проблеме экономии металла при проектировании металлоконструкций //Пром. строит. 1982. № 3. С. 15 17.
  86. Н.П. Разработка легких металлических конструкций Важное звено в работе коллектива ЦНИИПСК // Пром. стр-во. 1972. № 9. С. 5 — 9.
  87. Шелестенко J1. П. Влияние собственных остаточных напряжений на устойчивость сварных стержней. М.: ЦНИИС, 1956.
  88. Я. А. О сортаменте широкополочных двутавров // Пром. стр-во. 1973. № 10. С.31−33.
  89. Я.А. О методике оценки эффективности прокатных профилей // Проектирование металлических конструкций. М.: Инф. реф. сб. ЦНИИС, 1969. Сер.7. Вып. 5 (13). С. 2 — 43.
  90. . Г. Теоретические основы построения сортамента прокатной стали. // Вест, инженеров и техников. 1951. № 6. С.240 245.
  91. Halleux P. Analuse limite des poutres metalliques a ame evides.
  92. Blodgett O.W. Webentrager, Trangverhaltion und Berechnung beispiel. Zitschrift fur schweisstechnik, № 7, 1965.
  93. К., Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций. М.: Машгиз. 1961.
  94. Металлические конструкции // Под общ. ред. д. т. н. профессора Е. И. Беленя. М. Стройиздат, 1985.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!