В. Ю. Алпатов, И. С. Холопов
О возможности применения шарнирной модели сварного узла сопряжения балки с колонной, выполненного с применением двух вертикальных швов
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Аннотация. В статье дан обзорный анализ известных решений узлового соединения двутавровой балки с колонной. Рассмотрены известные узлы серийных и типовых металлических конструкций, моделирующие жесткую и шарнирную работу соединения. Выделены основные признаки отнесения узла к шарнирному или жесткому типу в зависимости от их конструктивных особенностей. Представлена конструкция сварного узла сопряжения балки с колонной, отличная от типовых решений. Для этого узла выполнены исследования его напряженно-деформированного состояния. Проведен анализ соответствия силовой работы узла шарнирной расчетной модели. Представлены результаты нелинейного машинного расчета узла с применением специализированного расчетного комплекса. Даны оценки прочности элементам, составляющим узловое соединение при заданной их геометрии и при заданных условиях их нагружения. За критерий исчерпания элементом узла прочности принят уровень эквивалентных напряжений, соответствующих проявлению текучести в материале.
Ключевые слова: типовые решения, серии, узел сопряжения, сталь, текучесть, численне исследования, нелинейный расчет, напряжения, несущая способность, Мизес.
Т. В. Марченко, Д. О. Банников
Сопоставительный анализ форм потери устойчивости тонкостенных стержневых элементов
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна
Аннотация. В публикации выполнен сопоставительный анализ форм потери устойчивости стержневых тонкостенных элементов открытого профиля, которые являются основой современной строительной технологии легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). В частности, проведены расчеты по определению критической силы центрально сжатых тонкостенных стержней по различным методикам расчета: аналитическим, которые составляют теории Л. Эйлера и В. З. Власова, численным на основе метода конечных элементов (МКЭ) с применением проектно-вычислительного комплекса SCAD for Windows и по действующим в Украине нормативным документам. Анализ полученных результатов по каждой из методик позволяет констатировать, что значения критической силы существенно отличаются между собой в зависимости от выбранного подхода к решению задачи устойчивости. Для большинства проанализированных вариантов наивысшие значения дают численные расчеты; наинизшими оказываются значения, полученные по методике действующих норм, что в значительной степени идет в запас при проведении практических расчетов с их использованием.
Ключевые слова: потеря устойчивости, ЛСТК, критическая сила, тонкостенный стержень, МКЭ.
И. Д. Пелешко a, М. Н. Пальчик b, В. В. Юрченко с, Н. А. Биляев c
Оптимальное проектирование поперечных рам каркаса крытого склада для хранения технической серы
a Национальный университет «Львовская политехника»,
b ОАО «УкрНДИпроектстальконструкция» им. В. Н. Шимановского,
c Киевский национальный университет строительства и архитектуры
Аннотация. В статье представлены формулирование и результаты решения задачи параметрической оптимизации двухшарнирных поперечных рам с элементами сквозного сечения из труб, работающих в составе каркаса крытого склада для хранения гранулированной серы. Переменными проектирования рассмотрены параметры геометрической схемы поперечной рамы, а также размеры поперечных сечений ее элементов. В математической модели задачи оптимизации учтены технологические ограничения, обусловленные технологическим заданием на проектирование, нормативные ограничения, предъявляемые к шарнирно-стержневым системам при их проверке по двум группам предельных состояний, а также ограничения на тонкостенность несущих элементов и условия конструирования бесфасоночных узлов из труб. Задача параметрической оптимизации по критериям минимума массы конструкции, а также минимума сметной стоимости ее монтажа решена при использовании программного обеспечения OptCAD (www.optcad.com), реализующего поисковую методологию на базе градиентного метода. Полученные оптимальные проектные решения поперечных рам каркаса обеспечивают существенную экономию массы конструкции и сметной стоимости ее монтажа.
Ключевые слова: параметрическая оптимизация, поперечные рамы каркаса, градиентный метод, программное обеспечение.
А. М. Югов a, В. И. Москаленко b, А. В. Ихно a, А. Н. Миронов a
Исследование параметров НДС металлического каркаса ванной стекловаренной печи при действии повышенных температур
a Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, b «Промбудремонт»
Аннотация. В статье обоснована необходимость отслеживания НДС металлического каркаса обвязки стекловаренной печи, дано описание конструктивного решения печи, приведена ее расчетная схема. Приведены принципы статического расчета плоской рамы каркаса обвязки, описаны методики сбора нагрузок на раму металлического каркаса обвязки стекловаренной печи, приведена методика определения дополнительных нагрузок от температурных воздействий. Построена пространственная расчетная схема стекловаренной печи. Произведен расчет и оценка напряжения в каркасе с помощью МКЭ. Изложены выводы, в которых обоснован факт значительного влияния температурных нагрузок на металлический каркас печи, а также необходимость дальнейшего определения действительной работы металлического каркаса обвязки стекловаренной печи путем экспериментальных исследований.
Ключевые слова: стекловаренная печь, температура, футеровка, металлические конструкции.
Р. Волчук
Ортотропные плиты – развитие и будущие перспективы
Инж.-консультант, 921 Bergen Av., Jersey City
Аннотация. Статья посвящена общему обзору стальных ортотропных плит для мостов, разработанных в Германии в 1950-х годах, а теперь широко применяемых в мировом мостостроительстве. Малый вес и конструктивная эффективность дали возможность их использования в строительстве мостов с большими пролетами, что раньше было невозможным. Обсуждается вопрос выносливости и трещиностойкости ортотропных плит. Трещины, которые возникают в сварных швах, вызванные эффектами изготовления (дефекты сварки, остаточные напряжения); эффекты знакопеременных напряжений являются менее важными. Поэтому классическая упругая теория выносливости, которая базируется на действии переменных напряжений, непригодна для исследования трещиностойкости. Мировой опыт с ортотропными плитами указывает на потребность эмпирического подхода, который уже введен в Еврокоде и других нормах. Снижение стоимости и увеличение эффективности ортотропных плит можно достичь употреблением больших пролетов ребер и упрощением деталей. Стандартизация и серийное производство ортотропных плит способны обеспечить их более широкое использование.
Ключевые слова: ортотропные плиты, стальные мосты, выносливость, трещины, заводское изготовление, нормы для проектирования.