автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Действительная работа и надежность мембранныхконструкций

<.*] ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ? ' БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

На правах рукопису МУЩАНОВ Володимир Пилипович

ДІЙСНА РОБОТА ТА НАДІЙНІСТЬ МЕМБРАНИХ КОНСТРУКЦІЙ

Спеціальність 05.23.01 - Будівельні конструкції,

будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук

Одеса - 1997

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі "Металеві конструкції" Донбаської державної академії будівництва і архітектури

Науковий консультант - доктор технічних наук, професор Горохов Євген Васильович

Офіційні опоненти: 1. Доктор технічних наук, професор

Пермяков Володимир Олександрович

2. Доктор технічних наук, професор Перельмутер Анатолій Вікторович ' 3. Доктор технічних наук, професор

Пічугін Сергій Федорович

Провідна організація: ВАТ проектний інститут "Дніпрпроектсталь-конструкція" (ДніпрПСК), м. Дніпропет-_- ровськ

Захист відбудеться " " м&'ґт?ю? 1997 р. о М годині на за-

сіданні спеціалізованої вченої ради Д.05.09.02 Одеської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 270029, м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4, ОДАБА, ауд.210.

З -дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеської державної академії будівництва і архітектури за адресою: 270029, м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4, ОДАБА. .

Автореферат розісланий "2£‘" />/огсга 1997 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н„ доц. Лалахе/а

Н.О.МАЛАХОВА

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Галузь використання сучасних тонколистових металевих конструкцій є надзвичайно великою. Це і унікальні конструкції ( ве лі іко її р о льотні покриття мембраного типу ), і конструкції масового використання ( резервуари, газгольдери, газовідвідні стволи витяжних бапгт та т.і. ). Загальний обсяг застосування тонколистових металевих конструкцій у недавньому минулому складав до 30% загального випуску конструкцій заводського виготовлегаїя. Це обгрунтовано найбільш економічною витратою матеріалу, який роботає в них головним чином на розтяг, з'єднанням несучих та огороджувальних функцій, застосуванням передових методів технології виготовлення та монтажу.

Але, як відзначається рядом досліджень, ці конструкції мають більш високу чутливість до змінювання основішх факторів, які впливають на напружно-деформований стан: геометричних та міцневих характеристик ісходного листового прокату, корозійної стійкості використовуємо! сталі, температурно-вологістного режиму експлуатації', особливості монтажу. Урахування факторів, які мають вплив на надійність проектуємо! конструкції, у рамках існуючого метода розрахунку за граничним станом здійснюється досить приблизно і через це здебільшого чи не дає потрібного економічного ефекту, чи навпаки, приводить до недостатнього рівню надійності проектуємо! конструкції.

Створення єдиного методу розрахунку та проектування тонколистових металевих конструкцій з гарантованим рівнем надійності протягом заданного терміну експлуатації, який дозволяє врахувати імовірносний характер основних параметрів, які входять до розрахунку, та уючненни за підставою результатів виконаних досліджень окремих положень метода розрахунку за граничним станом є важливою науково-технічною задачею, яка має велике тео-

ретичне та практичне значення. Актуальність розробляємих проб лем підтверджується висновками та рекомендаціями Українськії: науково-технічних конференцій з металевих конструкцій.

Робота виконувалася за особистою ініціативою автора та коор динувалася відповідно з програмою 0.55.01.121 "Розробити і впро вадити прогресивні способи технічного переозброєння за рахуної максимального використання конструкцій експлуатуємих будшелз та споруд", а також державної темі ДЗ-1-94 "Просторові оболоша покрить", яка виконувалася за дорученням Міністерства освіті України.

Мета і задачи роботи. Мета дисертаційної роботи - розв'язанні актуальної науково-технічної проблеми забеспечення надійност мембраних металевих конструкцій за рахунок комплексного ура хування на стадії проектування особливостей виготовлення конструкції, методів монтажа, режиму експлуатації.

Зазначена мета досягається за допомогою рішення таких задач: а) дослідження впливу зміну розрахункової схеми на різній етапах монтажу та експлуатації на напружно-деформований стаї оболонок різної геометрії; б) розроблення методу урахування випадкових факторів ( геометричних та міцневих характер и стш проката, навантажень, корозійних умов експлуатації, геометричних недосконалостей ) у розрахунках напружно-деформованогс стану конструкції'; в) розроблення на цій підставі імовірносногс методу розрахунку тонколистових металевих конструкцій та уточнення за його допомогою методики визначення коефіцієнта умої роботи; г) розроблення імовірносного методу проектування тонколистових металевих конструкцій з заданим рівнем надійності з; протягом нормативного терміну експлуатації; д) дослідженні впливу мінливості товщини та міцневих властивостей лисговогс проката, термінових навантажень, корозійних властивостей вико-

ристовуємої сталі, відхилень оболонки від заданої геометрії на надійність проектуємих конструкцій ( великопрольотних покрить мембраною типу); е) розроблення рекомендацій з розрахунку і проектування мембраних покрить з метою урахування: впливу плануємого методу монтажу на напружно-деформований стан проектуємої конструкції; коефіцієнту умов роботи Ус для окремих зон покриття, призначення товщини оболонки по зонах для створення конструкції, яка має мінімально необхідні запаси надійності; ж) перевірення основних тез розробленого методу розрахунку ■іа проектування на тонколистових конструкціях інших видів ( вертикальні циліндричні резервуари, газовідвідні стволи витяжних башт т.і. ).

Методи досліджеиь. За основу розроблених методів розрахунку та проектування беруться концептуальні підходи теорії надійності та теорії гранічних станів, що включають імовірносні розрахунки напружно-деформованого стану з урахуванням характерних для мембраних систем випадкових факторів, алгоритми чисельних та експериментальних досліджень за допомогою апарату будівельної механіки та теорії моделювання.

Наукова новизна роботи полягає в тому, що: розроблена методика урахування зміну розрахункової схеми конструкції в процесі монтажу та експлутації; запропоновано методику урахування імо-вірносного характеру факторів, які мають вплив на налружно-де-формований стан конструкції, на етапі формування матриці жорсткості елементів; розроблено універсальний імовірносний метод розрахунку тонколистових металевих конструкцій, який дозволяє оцінити рівень надійності елементів, складаючих конструкцію; розвинуто методики визначення коефіцієнту умов роботи Ус; одержано залежності, які дозволяють виконати проектування конструкції з гарантованим рівнем надійності на протязі гготріб-

ного терміну експлуатації.

Об'єкта досліджепь. Основні об'єкти досліджень - великопро-льотні покриття мембраного типу. Окремі теоретичні положення роботи перевірялися на вертикальних циліндричшіх резервуарах, газовідвідних стволах витяжних башт. Отримані в роботі результати можуть бути поширені і на інші тонколистові металеви конструкції.

Автор захищає: а) постановку та розв'язання проблеми забезпечення надійності тонколистових металевих конструкцій; б) результати натурного освідчення технічного стану унікальних вели-копрольотних покрить мембраного типу ( об’єкти 0лімпіади-80 ); в) результати експериментальних досліджень великомасштабної моделі мембраного покриття; г) метод урахування "конструктивної нелінійносіі" та результати досліджень впливу послідовності монтажу на напружно-деформований стан великопрольотних мембраних оболонок покрить різних типів; д) способи урахування імо-вірносного характеру факторів, які мають вплив на напружно-деформований стан, у розрахунках тонколистових металевих конструкцій; е) результат досліджень зміни товщини та міцневш властивостей листового прокату, корозійних властивостей застосовуємо! сталі, геометричних недосконалостей, навантажень на показники надійності проекгуємих тонколистових металевих конструкцій : ж) методику визначеїшя коефіцієнту умов роботи ус т; рекомендації щодо його призначення для деяких видів тонколи сговнх металевих конструкцій; з) додаток до рекомендацій з роз рахунку і проектування великопрольотних покрить мембраногс типу; і) метод розрахунку і проектування тонколистових метале вих конструкцій з заданим рівнем надійності за протягом розгля нутого терміну експлуатації.

Достовірність наукових положень роботи обумовлюється:

а) її побудуванням на підставі численних статистичних експериментальних даних з геометричних розмірів, міцневих характеристик, корозійного зносу листового прокату, навантажень; б) використанням загальноприйнятих розрахункових передумов і допущень, зокрема добре апробованим підходом до розв’язання нелінійних задач будівельної механіки за допомогою метода кінцевих елементів; в) доброю відповідностю наслідків розрахунку даним експериментальних досліджень, відомим аналітичним рішенням часткових задач; г) комплексним підходом до вирішення поставленої проблеми, у якому конструкція розглядається на усіх етапах проектування, монтажа та експлуатації; д) використанням апарату теорії надійності, шо дозволяє оцінити достовірність отриманих результатів наукових досліджень.

Практична цінність роботи полягає в тому, що розроблений метод дозволяє забеспечити потрібний рівень надійності проектує-мої тонколистової металевої конструкції на протязі необхідного періоду експлуатації, а також дозволяє оцінити рівень надійності існуючої конструкції на підставі даних обслідування. Для запропонованого методу розроблено алгоритм і програмний комплекс, який дозволяє виконати розрахунок та проектування конструкції з урахуванням зміни основних параметрів проектування та назначити раціональні запаси надійності проектуємо! конструкції. Базування розрахунку на підставі методу кінцевих елементів дає можливість оснастити існуючі стандартні обчислювальні комплекси з розрахуїтку будівельних конструкцій розробленими імовірносни-ми блоками. Запропонований метод розрахунку володіє достатньою універсальністю і при незначній модіфікапії може бути використаний для розрахунку та проектування інших видів металевих конструкцій. Розроблеїті додатки до рекомендацій з проектування великопрольотних покрить мембраного типу дозволять

здійснити на стадії проектування урахування впливу вибраного методу монтажу, умов експлуатації, марки сталі на напружно-деформований стан і надійність проектуємо! конструкції.

Реалізація роботи. Результати досліджень реалізовано: а) при оцінюванні технічного стану та розробці системи заходів з технічної експлуатації унікальних великопрольотних покрить спорткомплексу "Олімпійський" на пр. Миру ( Критий стадіон на 45 тис. глядачів та плавальний басейн ); б) при проведенні досліджень з забеспечення надійності великопрольотних покрить мембраного типу ( Універсальний спортивний зал "Ізмайлово", футбольно-легкоатлетичний комплекс та універсальний спортивний зал ЦСКА ) разом з МНДІТЕП у рамках програми 0.55.01.121; в) при оцінюванні надійності та розробці заходів з забеспечення нормальної експлуатації вертикальних циліндричних резервуарів об’ємом ¥=1000-30000 м3 Слов’янської, Вуглегорської, Запорізької ГРЕС, БО Донавтотрансбуд; г) при розробці технічних умов ТУ У 22026170.003-96 ’'Конструкції будівельні сталеві резервуарів вертикальних циліндричних для нафти і нафтопродуктів об'ємом від 100 до 3000 м3” ( інформацію надруковано у зборнику 'Технічні умови України. Бібліографічний покажчик ( за II квартал 1996 р. )” - УкрЦСМС, Київ, 1996 ); д) при оцінюванні надійності їй розробці заходів з забеспечення нормальної експлуатації газовідвідних стволів витяжних башт ВО "Стірол"; е) при розробці проектів об’єктів Макіївського металургійного комбінату, Новолі-лецького металургійного заводу, Авдіївського коксохімзаводу, виконаних Державним проектним та науково-дослідним інститутом Донецький ПромбудНДІпроект; ж) у учбовому процесі Донбаської державної академії будівництва і архітектури, аспірантами та магістрами кафедри металевих конструкцій ДДАБА у вигляді методичних вказівок з проектування мембраних покрить.

Апробація робота. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися, обговорювались та знайшли своє відображення у друкованих виданнях на міжнародних конференціях: "Aerodinamics and hydrodynamics buildings" ( CSSR, High Tatras, 1989 ), "Надійність будівель і споруд" ( Черкаси, 1993 ), "Матеріали для будівельних конструкцій. ІСМН-94" ( Дніпропетровськ, 1994 ), IX-th International Conference "Metal structures" ( Krakow, Poland, 1995 ), Асоціації "Просторові конструкції ( Москва, 1995 ), "Прогресивні металеві і дерев'яні конструкції" ( Одеса, 1995 ), "Екологія і ресурсозбереження" ( Макіївка, 1995 ), "Металобудівнзштво-96". Стан та перспективи розвитку ( Макіївка, 1996 ), "Thin-walled metal structures". European workshop ( Wroclaw, Poland, 1996 );

всесоюзних науково-технічних семінарах: "Індустріальні технічні рішення для реконструкції будівель та споруд промислових підприємств" ( Макіївка, 1986 ), "Прогресивна технологія і організація будівельно-монтажних робог при реконструкції промислових підприємств" ( Київ, 1987 );

на всесоюзних тематичних конференціях і координаційних нарадах: "Ефективні залізобетонні і сталезалізобетонні просторові конструкції для будівництва у районах Сибіру" ( Красноярськ, 1983 ), "Прогресивні просторові конструкції і перспективи їх застосування" ( Свердловськ, 1985 ), "Підвищення ефективності і вдосконалення проектування, досліджень, виготовлення і монтажу металевих конструкцій" ( Жданов, 1985 ), науково-практичній конференції з просторових конструкцій ( Ростов-на-Дону, 1988 );

на Українських науково-технічних конференціях з металевих конструкцій ( Сімферополь, 1988; Київ, 1992; Миколаїв, 1996);

на науково-технічних конференціях Донбаської державної академії будівництва і архітектури ( Макіївка, 1986, 1992, 1993 ).

У повному обсязі закінчену дисертаційну роботу заслухано на

кафедрі "Металеві конструкції' ДЦАБА та на засіданні Асоціації кафедр металевих конструкцій ВУЗів СНД ( Ліпецьк, 1994 ).

Публікації. Основні положення дисертації знайшли своє відображення у 23 публікаціях, у тому числі в монографії та навчальному посібнику. Одержано 1 авторське свідоцтво.

Обсяг робота. Дисертація складається з вступу, сьоми розділів, основних результатів і висновків, списку літератури з 224 назв на 26 с. і додатків. Роботу викладено на 390 с., у тому числі 252 с. основного тексту, 58 рис. на 52 с., 35 табл. на 34 с., 26 с. додатків.

ЗМІСТ РОБОТИ У вступі обгрунтовано актуальність розробляємо! теми, сформульовані мета та завдання досліджень, коротко викладено основні результати, одержані автором у ході досліджень, наведено відомості про їх практичну реалізацію.

У першій главі виконано огляд існуючих форм мембраних металевих конструкцій, проведено аналіз факторів, які мають вплив на їх напружно-деформований стан, розглянуто чисельні та аналітичні методи розрахунку тонкостінних оболонок, їх детерміністична та імовірносна реалізація, виконано огляд існуючих методів розрахунку надійності конструкцій. У ході проведеного аналізу відділені фактори, які мають вплив на напружно-деформований стан та надійність тонколистових металевих конструкцій (TJIMK). Вивченню роботи конструкцій" за наявшстю корозійного зносу, геометричних недосконалостей присвячено роботи М.М.Пісанко, С.Л.Кантора, О.О.Амірова, В.В.Болотіна, Б.П.Макарова,

В.П.Малкова, Р.М.Магомедош, І.Г.Овчиннікова, Х.А.Сабітова,

О.Р.Ржаніцина, О.О.Уманського, Є.О.Єшрова, АВ.Сільвеїлрова. Важливий вплив зміни розрахункової схеми великонрольотшіх покрить мембраного типу під час монтажа конструкції на її кін-

цевнй напружно-деформований стал, а також загальні методи їх розрахунку і проектування, розглянуто в роботах В.І.Трофімова, П.Г.Єремеєва, Л.І.Гольденберга, І.Л.Ружанського, К.М.Ілленко, Г.С.Веденікова та інших авторів. Однак, основними моментами, які зменшують коректність проведешіх досліджень, є уявлення окремих мембраних полотнищ еквівалентними за перерізом гнучкими нитками або шарнірними стержнями, використання принципу суперпозиції для аналізу систем, які роботають нелінійно, проведення досліджень, в основному, для початково плоских покрить на прямокутному плані. Окремі питання розрахунку тонколистових оболонок з урахуванням конструктивної нелінійносгі розглянуто в роботах Н.П.Абовського, Л.В.Єнджієвського,

B.М.Кислоокого, М.В.Шапошнікова та інш.

Мінливість факторів, які мають вплив на напружно-деформо-ваниіі стан досліджуємих конструкцій, диктують необхідність використання імовірносних методів їх розрахунку. Своє найбільш повне втілення ідеї трактування проблеми надійності будівельних конструкцій знайшли у работах О.Р.Ржаніцина, В.В.Болотіна,

C.АТімашева, А.П.Кудзіса, О.Я.Дривінга, Б.Й.Снарскіса,

М.С.Стрелецького, М.М.Складнєва, Ю.І.Шокіла та інш. Великий внесок до розробки окремих положень розглядаємої проблеми внесли С.Ф.Пічугін, В.А.Пашинський, В.М.Гордєєв.

А.В.Перельмутер. Приблизні методи розрахунку надійності на підставі квазістатистичних методів для окремих видів тонколистових конструкцій, зокрема для вертикальних циліндричних резервуарів, розроблялися у роботах В.АПріцкера, АМ.Айзена. На жаль, більшість розроблеїшх підходів не мають достатньої універсальності, використовують вузько спеціалізовані блоки імовірнос-ного розрахунку НДС, які не дозволили створити,у зв'язку з тим, універсальшій метод розрахунку надійності ТЛМК, а також недо-

стагкьо пристосовані до комплексного урахування дефектів ло кального характеру.

Проблемі оптамізації отриманих проектних рішень на підсгаї аналізу чутливості проекту1 до зміни перемінних присвячені робо ти К.Б.Роджіані, Дж.Л.Бейлі, Е.Атрека, Р.Л.Галлагера, К.М.Рег зделла, О.К..Зенкевича, Є.Дж.Хога, К.Чоя, В.Комкова, В.М.Карт велішвілі, М.В.Банічука, Ф.Л.Черноусько. У кінці глави на підста ві проведеного аналізу сформульовано основні задачи досліджен ня, які складають наукову новизну роботи.

У другій главі виконано статистичний аналіз факторів, які ма ють вплив на НДС досліджуємих конструкцій. Дослідження ста иісгачних закономірностей при змінюванні товщини та міцневи властивостей вихідного листового прокату виконано для стале; ВСтЗспб, 09Г2С, 14Г2, 10ХСНД, що рекомендовані до викорис тання в тонколистових металевих конструкціях. Отримані дані до бре узгоджуються з аналогічними дослідженнями, виконаним: для резервуарних сталей В.АПріцкером.

У ході вивчення корозійного зносу великопрольотних покрит мембраного типу було використано методику, розроблену в робо тах Є.В.Горохова і В.П.Корольова, що припускає системний ана ліз вивчення умов експлуатації конструкції з дальшим комплекс ним урахуванням можливих експлуатаційних станів і технологій них режимів функціонування конструкції. Дослідження корозій ного зносу мембраної оболонки покриття виконано для зон з ха рактерним температурно-вологісіним режимом ( центральна, пс риферійна, приконтурна зони ) з реєстрацією параметрів ТВР п цілорічному циклу "зима - весна - літо - осінь". Результати де сліджень наведено на Рис.1.

Проведений аналіз результатів замірів ТВР і корозійного знос оболонок дозволяє зробити висновки про характерність для біль-

а) б)

а) Критий стадіон с/к "Олімпійський" (14Г2 по ГОСТ 19282-73*): (о = 5шш. і О = 4.78шт, іо = 0.19тт: 11 = 4.2шт:

б) ФЖ і УСЗ ЦСКА ( ВСтЗкп2 по ГОСТ 380 - 71* ):

- 2.5шш, і о — 2.42шт, іо ~ 0.09шт: 1£ - Ошт:

1 - приконтурна зона ; 2 - периферійна зона; 3 - центральна зона; ї с - залишкова товщина листа через 5-7 років експлуатації. Рисунок 1. - Розподіл корозійного зносу на поверхні покриття

шості цивільних будівель, які перекриті великопрольотгаши мем-браними конструкціями, слабоагресивного середовища у внутрішньому просторі та агресивного - на зовнішній поверхні мембрани, тобто у місці контакту поверхні мембрани з мокріш мінерало-ватним утеплювачем, використання якого є типовим для більшості теплих покрівель. Швидкість корозійного зносу залежить від зони покриття і дорівнює 0.01 - 0.12 мм/рік для низьколегованої сталі типа 14Г2 і 0.01 - 0.5 мм/рік для ВСтЗкп2. Таким чином, результати виконаного аналізу указують на необхідність урахування при імовірносному розрахунку конструкцій температурно-воло-гістний режим її експлуатації, сталь, локальний характер корозійного руйнування, яке проходить неоднаково по площі покриття.

Дослідження геометричних недосконалостей ( мається на увазі відхилення оболонки покриття від заданої форми ) зафіксоване за допомогою багаторазових геодезічних зйомок, доз полило зробити висновок про явну перевагу недосконалостей, які отримані конструкцією покриття на стадіях монтажу та експлуатації. Порі-

вняння результатів дослідних зйомок указує, що величина неді сконалостей тісно пов'язана з жорсгкосгю як підпорної кої сгрукції, так і прольотної частки покриття, включаючи сгабіліз ючу систему. Таким чином, для тонколистових конструкцій, ц мають підвищену деформативність не лише при експлуатації, а й здебільшого на стадії монтажу, при розрахунку та аналізі напр жно-деформованого стану є необхідним урахування дійсної іь слідовносгі монтажу, за допомогою якого формується оболонка.

Як свідчить проведене вивчення навантажень, якнайбільші вплив на НДС великопрольотних мембрашіх покрить, що маю порівняно невелику частку постійного навантаження в їх загал ній масі, чинить снігове навантаження. На жаль, недостатній о сяг виборні даних (2-3 снігомірні зйомки для різних типів п крить ) не дозволяє виконати статистичний аналіз зміну форм відкладання снігового навантаження на поверхні покриття, н описується коефіцієнтом (х. Однак, якісний аналіз, у поєднанні фіксацією найбільш сніжної зими 1985 - 1986 рр., дозволяє зр бити висновок про необхідність розрахунку мембраних покри на два стану снігового навантаження: 1 - рівномірно-розподілеї навантаження, що виникає під час снігопаду і викликає макс: мальне напруження та пружні деформації в конструкції, яка обч слюється ( ц = 1); 2 - нерівномірно-розподілене навантаження, и —виникає-внасдідок підтанування та сповзання снігу з крутих діл нок покриття, викликає максимальні кінематичні переміщенні можливі розлади покрівельного килиму, технологічного обладна ня. Приблизні значення ц приведено на Рис. 2.

Застосування в ТЛМК монтажних сполук типу, наведеного : Рис.З, як показав досвід обслідування Критого стадіону на гі Миру, поєднано з присутністю ряду недоліків.

Третя глава присвячена розробці методу урахування послі-

Оболонки позитивної кривизни на овальном Циліндричні оболонки на

плане квадратному плані

Карти снігових навантажень . .

д / покрівля з великими тепловими

втратами /

Запропоновані значення р.

Рисунок 2. - Запропоновані значення снігових навантажень

1 З 5

\ 1 - мембрана; 2 - верхній по

* яс стабілізуючих ферм; 3 - ос високоміцних болтів; 4 - струж і ка після свердління отворів; 5 течі води внаслідок порушення цілосності гідроізоляції; 6 - піде сання вологи зсередини; 7 - продукти щілепої корозії.

Рисунок 3. - Вузол сполуки мембрани з стабілізуючою фермою

довності монтажу на НДС формуємої оболонки. Оскільки кон сгрукції, що розглядуються, надто деформативні, то їх розрахуно за допомогою метода кінцевих елементів ( МКЕ ) зводиться д розв'язання системи нелінійних алгебраїчних рівнянь, які одерж} ються розкладанням основного рівняння МКЕ у рад Тейлора з вектором {5}. Використаний у роботі метод покрокового наванта ження у поєднанні з простими ітераціями дозволив, у зв’язку з лі неарізацією задачи у рамках кроку навантаження, відмовитися ві нарахунку матриці [Кь({5})], враховуючи нелінійні ефекти у ви гляді додатку

ГКо({61,1'=Ші7'{Н}' (1

де [ СЬ ] - матриця направляючих косинусів; {М}е- вектор вуз лових реакцій елемента.

Для урахування иослідовносіі монтажу запропоновано підхії при якому на першому етапі розрахунку задається схема, що в'ц повідає кінцевому стану консірукції. Однак~жор сткостні -характе рисгики відсутніх елементів приймаються нульовими, а вузли, ш з'єднують відсутні елементи - закріпленими від зміщення, і розрі хунок НДС конструкції виконується з урахуванням геометричш нелінійності. У випадку зміну розрахункової схеми конструкції і нульові строки записуються дійсні значення, і з урахування отриманих на попередньому етапі розрахунку зусиль, у геоме-

трично нелінійній постанові повторюється розрахунок відновленої розрахункової схеми.

Для дослідження впливу послідовності монтажу на НДС оболонок великопрольотних покрить мембраною типу виконано ва-ріюваїшя безрозмірних жорсткоспшх параметрів конструкції покриття, отриманих з розглядання умои спільної роботи оболонки та підпірної конструкції. Частка з наведених нижче параметрів притягнуто з робот В.І.Трофімова, П.Г.Єремеєва, О.О.Уманського:

- EIh EIh

Dі1 = = ^гтт = 1-35 • 10-* + да; для оболонок нульової

Eta3 Etb3

Dі = = -A-ty = 0.5 + w ; кривизни па прямо- ( 2 )

EtbR Eta

D = £rr = 1782 + 4807; кутому плані ;

- EA

D,- 2,5-10'3 + *>; для оболонок позитивної кри-

D = у-4 J¡2(1 l(l2)RT = 6-27 ‘10"3 +13'10~3, визни на круглому плані

де індекси х,у для оболонок нульової кривизни указують на орієнтацію сторон довжиною 2а і 2Ь уздовж координатних осей у та х; R і г - радіуси кривизни поверхні та плану оболонки; t -товщина мембрани.

Деякі результати проведених досліджень приведено на Рис. 5, де: а) для покрить на прямокутному плані ( 1 - монтаж постелі; 2

- 4 - розкатання рулонів мембрани; 5 - навантаження від покрівлі; 6 - снігове навантаження ):----- - на гнучкому підпорному кон-

турі Df ~ 1.35 . Ю"4; - - - - - на жорсткому підпорному контурі

• Di » 2.5 • 10~3; б) для покрить на круглому плані, які складаються монтажними блоками ( 1 - монтаж блоків, розпір яких сприймається терміновими траверсами; 2 - розкружалівання; 3 - навантаженім від покрівлі; 4 - навантаження від снігу ):--------- - податливий підпорний контур D? » 2.5 • 1(Н;...................нерухомий під-

порний контур D^rjoo. в) для покрить на круглому плані, що складаються навістім способом ( 1 - монтаж постелі, розпір

сприймається іраверсами; 2 - розкружалівання покриття; 3 - 6 -розкатаніш рулонів мембрани; 7 - навантаження від покрівлі; 8 -навантаження від снігу ).

я) б) _ В)

° 1 2 3 4 5 6 № стад. 4 321134567 8 °

2

Рисунок 4. - Змін відносного прогину по стадіях монтажу Ф =

Як видно з наведених рисунків, НДС оболонки на різних стадіях монтажу змінюється нелінійно, і основні переміщення та зміни геометрії система одержує в період чіпляння постелі, що пояснюється малою жорсткоспо конструкції в горизонтальній площині на перших етапах розрахунку. Необхідне урахування зміні НДС оболонки внаслідок впливу послідовності монтажу можи; здійснити за допомогою коректування результатів розрахунку традиційної кінцевої розрахункової схеми за допомогою виправляючих коефіцієнтів, які наведені в таблиці 1.

Вплив послідовності монтажу та інших факторів у остаточному підсумку позначається на надійності проектуємо! конструкції. Тому у четвертій главі розглянуті питання формулювання критерій надійності та чутливості проектуємо! конструкції до зміну перемінних проектування. Як основа, закладено підхід, сформульова-

Таблиця 1 - Виправляючі коефіцієнти для урахування послідов-довності монтажу павісішм способом( розкаткою рулоиів иенбраип )

План Тші контура виправляючі кое< .шцєнти

сі Ь У ш

Прямо- гнучкий 3.0 - 3.4 0.93 - 0.96 3.1 - 3.2 0.6 - 0.8

кутний жорсткий 1.45 - 1.75 0.92 - 0.95 1.3 - 1.4 0.91 - 0.94

Крут- нерухомий 1.4 - 1.9 0.4 - 1.4 - -

лий податливий 2.9 - 3.8 0.8 - 3.0 9.5 - 13.2 0.9 - 0.95

_ ФклІ п СІпо,тахіні _ ivlon.Jc.knJ - І^опЛ.Іпі

де а = ——; Р = —-------------------; 7 = --------; « = —-----------;

ФЫ Моп,к.Ы Ноп.к.И

ний О.Р.Ржаїїіиинии, у якому під надШіюспо елемента конструкції мається на увазі забеспечення виконання нерівності

? = Й-§>0, (3)

де її - узагальнена несуча здатність конструкції; § і У - узагальнене навантаження на конструкцію та резерв її несучої здатності.

Оскільки щільність розподілу функції У у загальному вигляді відрізняняється від нормального, то для урахування цього факіу використано ряд Грама-Шарль’є, першим членом якого є функція щільності нормального розподілу Бо, а другий та третій члени ряда ф(2),ф(3) - похідні від функції нормального розподіл}’ з відповідальними коефіцієнтами 5 і Е, що дають можливість урахувати цю різницю

р(ї ) = Ро(у) - ^Яф®(у) + ^ЕфСЗ)(у). (4)

Я“ -

де у ------ - характеристика безпеки, що запроваджена

I г\ п

уК? +ствр

О.Р.Ржаніциним; Р?, апр - математичні сподівання нормативного

опору сталі з границі текучісті та зведених напружень для плоско-

£п ^ . ... то напруженого стану; Ку ,апр - дісперсц величин.

Математичне сподівання бпр одержано на підставі розкладанн відомої формули зведених напружень для плоского папруженог стану по величинам дію'шх зусиль Nx, Ny, Nxy і товщині елемент t у рад Тейлора з утриманням 2-х перших членів ряду

---------------- SN*(2Ñ*-Ñ,) + SN,(2Ñ,-Ñ,) + 68N4ÑW

5Пр = + aj - axoy + Ъх% +----

2t JHI + Nj - NxÑy + 3N|y |^/Ñi + Ñ¿-Ñ*Ñ,+ 3Ñ2„ ; (5)

JÑ* + Ñ*-Ñ,-Ñ,+3Ñ£

Дісперсію anp визначено, як центральний момент другого по рядку

n [sN,(2Ñ, - ÑT) ]’ + [sN,(2Ñy - Ñ« J J + 36(sN4Ñ„) * + Ї ~2-

" tz(Ñí + ÑJ-Ñ.Ñr + 3Ñ¿)

•[st(ÑÍ + Ñr2 - Ñ, • Ñ, + 3Ñ¿) ]2

(6)

Розробка підходу до анатазу чутливості зводиться до відшукування залежності між показником надійності ф = р(У) і товщинок оболонки І

= ^ + т

<п ді 3(6} ді у '

Позовну залежність запропоновано відшукати в аналітичному вигляді з деякими спрощеннями

dt 81 /2л 91

^ (r; +о„р )°'5(-^) -0.5(^)(r5-o„p)(r; +8np ) °'5 Де^ =---------------------кт-т----------------------, (9)

Гч.у -ЬСТпр

д є^пр.і

ді і

-2|Ы‘Р ,(10)

; (її)

ІЧкр = №х2 + N1? - + ЗІ^;

( 12)

З метою вирішення оптимізаційної задачи, у ході якої, замість традиційних підходів, проектується конструкція, яка має мінімально необхідні запаси надійності, застосовано узагальнений безпараметричний метод зовнішньої точки вирішення дискретних мінімаксних задач

де ф(Ц},и)- мінімізуєма допоміжна функція; а- нижня оцінка допоміжної функції; со,р- відповідні вагові коефіцієнти.

У п’ятій главі розглянуто методи урахування недосконалостей, дефектів та пошкоджень під час виконання імовірносних розрахунків. Корозійні пошкодження запропоновано вважати рівномірно розподіленими у межах кінцевого елементу, а математичне сподівання та стандарт товщини кінцевого елемента з урахуванням корозійного зносу визначати, як

Де й.еДк.сДк.е - математичне сподівання і стандарт початкової товщини кінцевого елементу, а також товщини, обчисленої з ура-

діпання і стандарти коефіцієнтів, що ураховують рівномірний і нерівномірний характер корозії елемента, і визначаються в залежності від агресивності середовища, характера корозійних впливів,

<р(Ш,а)=£ (ч<і-а)2+ X юі(Ч'л-Ч'і)2 ; (13)

^ к,е ^ І 0,е * ОСк.е * ^р,е»

^к.е 53 ї 0,е(**к,е * ^р,е + ^к.е * ^р,е),

( 16) ( 17)

хування корозійного зносу; а^сар^а^ар^ - математичні спо-

марки сталі, орієнтації елемента в просторі.

йм - -6-а®-їо.е •ехр'"Тч4 [1 +ІЕак(1 + с)]; ( 18)

<19)

«к.« =2 •[а£-и,,ехр1'іТ^[1 -с-]^аі.(1 + с + 2с + сс)]]:; (20)

г' ° г2кр7р Гі 2аіс.е ^ 2 /тіл

«р,е=«к,. •[——■ 1 + -^—• г; (2і)

а£ ^ ак.і /

де Т - розрахунковий термін експлуатації елемента; а£ - коефі цієнт, залежний від схеми корозійного руйнування елемента; а^-корозійні збитки сталі для елементів, що розташовані у межах зони з однорідним температурно-вологісіним режимом; кр - коефіцієнт пітингоугворення; Ур - коефіцієнт щільності корозійногс

руйнування, с - коефіцієнт, що враховує вплив продуктів корозі

на кінетику корозійного процесу.

Для урахування можливих геометричних недосконалостей, ще виражаються у відхиленнях поверхні оболонки від утворюючої запропоновано поряд з традиційними глобальною ( Х,У^ ) та ло кальною ( х,у,г ) ввести поняття 3-ї "деформованої ’ системи коор динат ( х,у,2 ), що ураховувала би можливі відхилення вузлії плоского трикутного кінцевого елемента відносно локальної сис теми координат. Перевага запропонованого підходу полягає в то му, що матриця жорсткості кінцевого елемента, що нарахована і локальних координатах [Ко]е, вже зберігає інформацію про можливі відхилення вузлів елемента від заданого положення, і у по дальшому може бути використана у традиційних операціях МКЕ

; ГЩЧСС]Т[^]^С],---------------------------------(-22-)

де матриці жорсткості кінцевого елемента, виражені, відповідно в деформованій та локальній системах координат

г з» 0е| . .

СЬІ =б#-і-Х£—- матриця направляючих косинусів, ще

и а=1к=| «ч

зв'язує локальну і деформовану системи координат ( 5 - симво;

Кронекера, е' - орти деформованої системи координат ).

При тому, імовірносний додаток, що враховує імовірносні відхилення і є дісперсією матриці жорсткості кінцевого елемента, ви-

значиться виразом

<*>

■(,Д2і-Д2іХЛ2]-А2і) р®- коефіцієнт кореляції випадкових перемінних Агі и Дщ -складаючих вектора математичних сподівань вузлових відхилень.

У шостій главі дисертаційної робота розглянуто деякі питання реалізації імовірносного методу розрахунку у формі МКЕ та проектування, який реализовано у вигляді програмного комплексу "КОРОНА", що є орієнтований на використання РС ІВМ-суміс-ного типу. Оскільки усі відзначені фактори, за винятком наванта-жсіп>, чинять вплив на ліву частину рівняння МКЕ, урахування одночасного впливу випадкових факторів можна здійснити на стадії формування матриці жорсткості приблизно, розглядаючи матрицю жорсткості конструкції, як нелінійну функцію випадкових аргументів. При тому, математичне сподівання га дісиерсія функції в цьому випадку буде визначатися виразами

[к]я[Ко(ІоДк.2)

[К<,(їоДь2)>|_Ко]; (24)

[Ко]*|Ко _| + [Ко], (25)

де |^ІС<) ^ [Ко ] - складаючі дісперсії матриці жорсткості, обумовлені мінливістю початкової товщиші проката, його корозійного зноса, геометричних недосконалостей, відповідно.

На першому етапі формується [К] - матриця жорсткості конструкції, обчислена на підставі математичних сподівань входних параметрів, та - додаткова матриця жорсткості, що ураховує зміну цих параметрів. Далі, за допомогою розкладу в ряд Тейлора визначається математичне сподівання вектора вузлових переміщень {8} та його можливе відхилення {<$], визначаються компо-

ненти вектору вузлових реакцій (N), значення математичного сподівання та дісперсії зведених напружень {стпр} та {8ар }, показники надійності кінцевих елементів {\\і\. На підставі розроблено: процедури оптимізації відшукуються величини {At}, переоб'шслю-ються значення матриць жорсткості кінцевих елементів і процес поширюється до виконання граничних умов.

У сьомій главі розглянуто питання використання результати проведених досліджень у рамках методу граничних станів. Відзначені вище фактори ( за винятком навантажень ) мають вплив не ступень відміни реальної розрахункової схеми від ідеалізованної і можуть бути урахованими за допомогою коефіцієнта умов роботи 7с. Розглядання характеристики безпеки у координатах Й. - о дозволяє одержати вираз для визначення ус, що ураховує вищена-ведені фактори

де бпр.Уо - математичне сподівання та коефіцієнт варіації зведених напружень, обчислених з урахуванням зміну факторів, маючих вплив на НДС конструкції; Цг,Цс- число стандартів, на яке зсувається нормоване значення випадкової величини у відношенні до її математичного сподівання для забеспечення вимагаємої безпеки; а°р - зведені напруження в елементі, обчислені в детермінованій постановці.

За допомогою розробленого підходу виконано оцінку впливу випадкових факторів на надійність елементів конструкції,~ рівеі£Ь яких Р=0.95 забеспечується відповідними коефіцієнтами умов роботи. Так, урахування мінливості початкової товщини листового прокату рекомендується здійсняти за допомогою коефіцієнта усед (див. табл. 2); урахування можливого корозійного зносу оболонки, зробленої зі сталей ВСтЗсп ( С255 ) або 09Г2С ( С345 ) та експлуатуємо! 10 років - середній сірок між двома фарбуваннями, що виконуються під час капітальних ремонтів, - за допомогою ус(с)

( 26)

(див. табл. 3); геометричні недосконалості - за допомогою коефіцієнта ус(Є) (дав. табл. 4). Значення у дужках приведені для шізьколегованої сталі типа 09Г2С.

Таблиця 2 - Рекомендовані значення

План Тіш контура Зони

Пр Пф Ц

Прямо- кутний гнучкий 0.92 ( 0.94 ) 0.96 ( 0.97 ) 0.98 ( 0.99 )

жорсткий 0.93 ( 0.95 ) 0.95 ( 0.96 ) 0.90 ( 0.93 )

Круг- лий нерухомнй 0.96 ( 0.97 ) 0.94 ( 0.95 ) 0.92 ( 0.93 )

податливий 0.94 ( 0.95 ) 0.90 ( 0.93 ) 0.88 ( 0.91 .)

Таблиця 3 - Рекомендовані значепня уф)

1 План Сталь Зони

Пр ПФ Ц

Прямо- кутний С255 0.91 0.92 0.88

С345 0.92 0.93 0.89

Круг- лий С255 0.90 0.91 0.90

С345 0.96 0.96 0.96

Таблиця 4 - Рекомендоваді значения у,

План Кон- тур Зона Значення уС(8) Дія А2

0.0002711 0.000381* 0.0010711

Круг- лий неру- хо- мий Приконтурна 0.99 (0.99) 0.98(0.99) 0.98(0.98)

Периферійна 0.95 (0.96) 0.94(0.95) 0.91(0.94)

Центральна 0.77 (0.83) 0.75(0.82) 0.72(0.80)

подат ли- вші Приконтурна 1.08(1.06) 1.07(1.05) 0.99(1.01)

Периферійна 1.05(1.04) 1.0(1.0) 0.92(0.95)

Центральна 1.07(1.05) 0.96(0.97) 0.83(0.88)

Аг - середня величина відхилень від проектної геометрії, у залежності Я ( початкового радіусу кривизни ), що визначається по даним виконавчої геодезичної зйомки.

Розроблені методи розрахунку та проектування можуть буп поширеними і на інші види тонколистових металевих конструк цій. Так, визнаючи існуючі підходи до урахування відхилень сіін ки вертикальних циліндричних резервуарів від проектного по ложення ( М.М.Пісанко, Є.О.Єгорова, Х.Хабашне, Б.Г.Ісмагулов; та ¡ннг. ), використання алгоритму, розробленого у главах 4, 5, 6, послідуюча обробка результатів варіантів розрахунків за формулок (26) дозволила одержати значення складової коефіцієнта умов ро

боти fc<g)= 0.9-1.0, що ураховує відхилення стінки вертикально« циліндричного резервуара від вертикалі при розрахунку на міц нісгь для резервуарів V=20000 м3 при рівні забеспечення значені Р = 0.95.

Проведені за допомогою розробленого методу дослідженій впливу снігових навантажень на надійність елементів, складаючій конструкцію, для великопрольоших покрить мембраною типу ' циліндричних на прямокутному плані та провисаючих на кругло му ) дозволили оцінити змін ціх показників залежно від нормованого терміну експлуатації споруди та її конструктивної форми Для опису снігових навантажень застосовано добре огіробовашіі розподіл Гумбели з параметрами, що характерні для III сніювоп району відповідно БНіП 2.01.07.-85 ( використано дані, наведен у роботах В.О.Отсгавнова та JI.C.Розенберга ). Результати дослід жень, - що - наведені у -таблиці5. _при дальшому накопичені стати стичного матеріалу з снігових навантажень, можуть стати осно вою для удосконалення значень коефіцієнта ц, що ураховує характер відкладень снігового навантаження на покритті.

Для систем, розрахунок НДС яких може виконуватися досіга простими аналітичними методами, або поверхня яких може буп апроксимована малою кількістю кінцевих елементів, запропонова но більш вимогливий підхід до визначешія коефіцієнта ус. Прак-

Таблиця 5 - Результата досліджень вгышву мінливості снігових навантажень на надійність елементів конструкції

План Кон- D= Сталь Зона Покази, надійності для терміну, років

тур ab/Kt 10 25 50 100

Пр 0.9997 0.9995 0.9990 0.9973

С255 Пф 1.0 1.0 1.0 1.0

П Р г н 1784 Ц Пр 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

я У С345 Пф 1.0 1.0 1.0 1.0

м 0 к ч Ц 1.0 1.0 1.0 1.0

и С255 Пр 0 0 0 0

У л Пф 0.9544 0.9317 0.9032 0.8746

т II и 4807 ц 0.9999 0.9996 0.9987 0.9962

Пр 0.6594 0 0 0

й С345 Пф 0.9918 0.9853 0.9765 0.9658

ц 1.0 1.0 1.0 1.0

Зон»: Пр - приконтурна, Пф - периферійна; Ц - центральна.

тично, позначення ус зводиться до одержання виборки значень можливої величини уг і вилічування її із умови

Р(Ус.Тг) = Nad, (27)

де уг - значення ус, одержані при варіюванні відповідних параметрів; Nad - потрібний рівень надійності.

Умова ( 27 ) зводиться до розв'язання інтегрального рівнення, якщо відома функція щільності розподілу р(уі), вида

1-Nad=f p(7r)dy. (28)

о ' '

З метою апробації розробленої методики визначення коефіцієнту умов роботи ус виконано їх нормування для циліндричних оболонок газовідвідшіх стволів витяжних башт, зроблених з корозійностійких сталей. Гмовірносний характер задачи визначався мінливістю товщини та міцності листовою проката труби, а також величиною зазорів у місцях опирання труби на упори. На підставі

використання методів статистичного моделювання із заданою Ш' вірністю у поєднанні з результатами обслідування конструкцій обсяг виборки дорівнює 384 вимірювання ) при імовірності відк зу Р = 0.015 і ¡и = 1.64 отримано значення ус = 0.85.

Враховуючи залежність можливих параметрів ( навантаженії зниження товщини оболонки внаслідок корозійного зносу ( дії формули 17 - 22 ) від фактора часу, стає можливим, у наслід застосування розробленої процедури оптимізації, одержати опт мальне, з точки зору зайвих запасів надійності, проектне рішені для заданого строку експлуатації. Запропонований підхід застое вано для оптимізації проектних рішень циліндричних мембрані

покрить. Результати досліджеі

Ач УЧ М_____________

для покрить, виготовлених сталі С255, на гнучкому коїггу наведено у таблиці 5 та на Рис. Г) — гі — зЬ

0 Р+ 9 Пі •

1\ло -Кіорі

Рисунок 5. - Визначення оптимальної товщини мембран

Таблиця б - Іопт{мм) по зонах оболонки для терміну експлуатації (років)

( а=36м, Ь=48м, 1о=4мм, Р = 1.35 • НГ*;Ро = 1782,м-л - С255

Зона без урахування кор. зносу з урахуванням кор. зносу

10 25 50 100 10 25 50 100

Кут— Пр —4;0 2.5 2.5 4.4 7.0 4.5 4.5 6.0 8.0

3.5 3.5 3.5 4.0 4.0 4.5

Пф 2.2 2.2 2.5 2.8 3.0 2.8 3.5 4.0

ц 2.0 2.0 2.0 2.5 2.2 2.8 3.0 4.0

У наведених рекомендаціях з розрахунку і проектування меі браних покрить запропоновано урахування: впливу плануємо методу монтажу на напружно-деформований стан проектуєм конструкції; коефіцієнту умов роботи для окремих зон покрито

призначення товщини оболонки по зонах для спзореінія конструкції, яка має мінімально необхідні запаси надійності.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ І ПІДСУМКОВІ ВИСНОВКИ

1. Розв'язано важливу науково-технічну проблему забеспечення надійності мембрагаїх металевих конструкцій за рахунок комплексного урахування на стадії проектування особливостей їх виготовлення, застосованих методів монтажу, режиму експлуатації.

2. Розроблена методика обслідування великопрольотних покрить мембраного типу дозволила оцінити технічний стан унікальних об'єкіів 0лшпіади-80 у Москві, виділити основні фактори, що мають вплив на показники їх надійності та визначити їх статистичні характеристики.

3. За допомогою розробленого універсального методу розрахунку тонколистових металевих конструкцій на підставі запропонованих методик урахування можливого характеру недосхонало-етей та навантажень, досліджено вплив мінливості міцневих властивостей і товщини листового прокату, корозійної стійкості, геометричних недосконалостей, снігових навантажень на показники надійності елементів мембраного покриття та рекомендовані відповідні окремі коефіцієнти надійності Ус(0,7с(с),Ус(8).

4. На підставі запропонованого методу урахування зміни розрахункової схеми в процесі монтажу та експлуатації конструкції досліджено вплив навісного та блочного способів монтажу на кінцевий напружно-деформований стан мембраних покрить на круглому та прямокутному плані і рекомендовано систему коректуючих коефіцієнтів а,р,у,ю для уточнення кінцевих значень прогинів та зведених напружень в мембраній оболонці, а також зусиль у підпорному контурі.

5. За допомогою запропонованого підходу до оптимізації пре екгаого рішення мембраної конструкції на підставі крітерія мін: мума необхідних запасів надійності оболонки розроблено імовіг носний метод проектування і на його основі отримані проекп рішення оболонок покрить з гарантованим рівнем надійності дл заданого терміну експлуатації.

6. Розроблені методи розрахунку і проектування поширені її інші види тонколистових металевих конструкцій ( газовідвід! стволи витяжних башт, стінки вертикальних циліндричних резе£ вуарів ).

Основний зміст дисертації викладено у таких публікаціях:

1. Е.В.Горохов, В.Ф.Мущанов, АМ.Югов, С.В.Колесниченкс

В.Н.Васылев. Алгоритмы расчета стальных конструкций. / по ред. Е.В.Горохова. - М., Стройиздат, 1989 - 368 с.

2. Е.В.Горохов, В.Ф.Мущанов, В.Н.Васылев, А.А.Ягмур. Обслс дование и испытание несущих конструкций зданий и сооруж ний. - К., УМКВО, 1991 - 156 с.

3. Е.В.Горохов, Г.С.Ведеников, В.Ф.Мущанов. Применен» висячей оболочки при реконструкции покрытия. // Промышлеи ное строительство и инженерные сооружения. - 1986, №2, с. 4-5.

4. Г.С.Ведеников, В.Ф.Мущанов. Расчет висячей цилиндричес кой ортотропной оболочки покрытия производственного зданш // В межвуз. сб. 'Ъисячи^ покрьш1я и_мость1,'г-_Воронеж, из] ВГУ, 1986, с. 100-106.

5. Е.В.Горохов, В.Ф.Мущанов. Применение висячих оболоче при реконструкции покрытий производственных зданий //В КІ "Реконструкция промышленных зданий и сооружений". - М Стройиздат, 1988, с.120-123.

6. В.Ф.Мущанов, Г.С.Ведеников. Влияние податливости опор ной вантовой системы на напряженно-деформированное состоя-

ние висячей ортотропной оболочки. // В межв. сб. "Висячие конструкции покрытий и мостов". - Воронеж, изд.ВГУ, 1988,с. 23-31.

7. АФ.Даниленко, В.Ф.Мущанов, Г.С.Ведеников. Расчет квадратной мембраны на гибком опорном контуре. // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1988, №5, с. 21-24.

8. Е.В.Горохов, В.П.Королев, В.Ф.Мущаноп. Контроль несущей способности стальных конструкций покрытия. // Строительные материалы и конструкции. - 1988, №4, с. 24-25.

9. Е.В.Горохов, В.П.Королев, В.Ф.Мущанов. Прогнозирование вероятностного срока службы несущих металлоконструкций с учетом режима эксплуатации. // В сб. научных трудов "Новые технологические решеш1я для строительной промышленности Донбасса". - К., УМКВО, 1989, с. 98-107.

10. В.Ф.Мущанов. К расчету мембранных конструкций с учетом геометрической нелинейности. // Б сб. научных трудов "Прогрессивные конструкции и материалы для строительства в условиях Донбасса". - К., УМКВО, 1991, с. 56-67.

11. Мущанов В.Ф. Учет влияния геометрических несовершенств в расчетах тонколистовых металлических конструкций. // Надежность и реконструкция зданий и сооружений: Сб. науч. тр.: А.М.Югов (отв.ред.) - Макеевка: ДонИСИ, 1994. -103 с.- с. 37-42.

12. Мущанов В.Ф., Гибаленко В.А К расчету нитей конечной жесткости сквозного сечения. // Надежность и реконструкция зданий и сооружений: Сб. научи, тр.: АМ.Югов (. отв.ред. ) - Макеевка: ДонИСИ, 1994. - 103 с. - с. 43 - 47.

13. Мущанов В.Ф. Проектирование большепролетных покрытий мембранного типа с учетом геометрических несовершенств. // Ресурсосбережение и экология промышленною региона: Сб. научн. тр. в 3 т. - Макеевка, ДГАСА, 1995. - т. 2. - С. 99 -102.

14. Мущанов В.Ф. Оптимизация проектных решений больше-

- зо -

пролетных покрытий мембранного типа // Вестник Донбасско государственной академии строительства и архитектуры. - Маке евка: ДГАСА, 1996. - вып. 1-95. - С. 40 - 43.

15. Мущанов В.Ф. Основные рекомендации по проектирова нию и эксплуатации большепролетных покрытий мембранног типа / Вестник Донбасской государственной академии строитель стваи архитектуры. Макеевка:ДГАСАД996.-вып.96-1(2).-С. 26-29

16. Горохов Е.В., Мущанов В.Ф., Королев В.П. Обеспечени надежности большепролетных покрытий мембранного типа // Из вестия вузов. Строительство. - 1996, №8. - С. 31 - 35.

17. А. с. №867546. Кондуктор для поперечной газокислород ной резки Н-образного профиля. // Я.М.Пихтарников, АГ.Бек кер, В.Н.Васылев, В.Ф.Мущанов. - Опубл. в БИ №36, 1981.

18. В.Ф.Мущанов. Экспериментальное и теоретическое иссле дование работы висячей ортотропной оболочки покрытия произ водственного здания с подвесными кранами. // Деп. в< ВНИИИС, № 6014, 1985. - БИ ВНИИИС Госстроя СССР, выи

6, 1985 г.

19. В.Ф.Мущанов, Г.С.Ведеников. Теоретическое исследовали напряженно-деформированного состояния висячей ортотропноі оболочки покрытия ангара для самолетов. // Деп. во ВНИИИС №7316, 1986. - БИ ВНИИИС Госстроя СССР, вып. 3, 1987 г.

20. В.Ф.Мущанов, В.ВХубаі7овГМетодика~определення~козф фициента условий работы на примере расчета газоотводящих труї на прочность. // Деп. в ДНТБ Украины. 25.01.1995. N 177 - Ук95,

21. Е.Горохов, В.Мущанов. Результаты натурных исследовани! снеговых нагрузок на висячие покрытия. // Zbomik prednasok konferencie "AERODINAMICS AND HYDRODYNAMIC! BUILDINGS". High Tatras. - Strbske Pleso CSSR, 1989, c. 189-194.

22. Mushchanov V.F. Probability-based method of calculation and

design for sheet structures. - The ninth International conference "Metal structures" 26 - 30 June 1995, Krakow ( Poland ). Preliminary report. Volume 2, pp. 179-187.

23. Mushchanov V. Probabilistic-optimum design of sheet structures.

- EUOREPAN WORKSHOP "Thin-walled steel structures" 25-27 September 1996, Wroclaw ( Poland ), pp. 121-125.

Особистий внесок автора - розробка у роботах: [1] - алгоритмів формування навантажень та матриць жорсткості елементів; [2],[8], [21] - методів обслідування та виконання експериментальних досліджень мембраних конструкцій; [3],[4],[5],[6],[7],[12],[16],[19], [20] - методів розрахунку та проектування оболонок, виконання чисельних досліджень; [9] - методів урахування недосконалосгей; [17] - конструкції кондуктора.

АНОТАЦІЇ

Мущанов В.Ф. "Действительная работа и надежность мембранных конструкций". Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения. Одесская государственная академия строительства и архитектуры.

- Одесса, 1996.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической проблемы обеспечения надежности мембранных конструкций за счет комплексного учета на стадии проектирования особенностей их изготовления, метода монтажа, режима эксплуатации. На основе статистического анализа факторов, влияющих на надежность мембранных конструкций, разработан универсальный вероятностный метод их расчета. Предложены методы учета вероятностного характера дефекшв и несовершенств в форме, удобной для расчета с помощью метода конечных элементов, методы определения и значения коэффициентов условий работы, обеспечива-

ющие требуемый уровень надежности проектируемой консгрук ции при использовании метода предельных состояний. Разрабо тан метод оптимального проектирования тонколистовых кон струкцнй, гарантирующий требуемый уровень надежности проек тируемой конструкции в течение заданного срока эксплуатации.

Mushchanov V. F. "Actual behaviour and reliability of membran structures”. Dissertation in manuscript for degree of the Technic: Science Doctor oil 05.23.01 speciality - Building constructions, bui] dings and structures. Odessa State Academy of Civil Engineering an Architecture, Odessa, 1996.

The dissertation is concerned with the solution of impotant scientifi and technical problems of safety guaranteeing for sheet structures b means of the complex accoimt of their manufacture peculiaritie: assembling methods, operation conditions. The univers: probability-based method of calculation is presented on the basis с statistical analysis of parameters influenced safety level of sheet met: structures. Methods accounting for the probabilistic nature of def'ecl and imperfections are suggested in the form convenient for the finit element's method using. The methods and values of partial salet factors are given and guarantee the required margin of safety for structure designed. The universal optimum design method is eleborate and - guarantee-the required safety level of a structure in the course с required lifetime.

Ключові слова: геометрична та конструктивна нелінійність, на пружно-деформований стан, метод кінцевих елементів, надій ність, імовірність, характеристики розподілу, тонколистові мета леві конструкції, мембрані покриття, дефекти та недосконалості оптимальне проектування.