автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Развитие и совершенствование рациональных методов усиления и регулирования усилий в металлических конструкциях балочного типа и фермах

На правах рукописи □□34522Э5

АЛДУШКИН Роман Владимирович

РАЗВИТИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ МЕТОДОВ УСИЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ УСИЛИЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ БАЛОЧНОГО ТИПА И ФЕРМАХ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел - 2008

003452295

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет» на кафедре «Строительные конструкции и материалы».

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

Заслуженный строитель РСФСР, доктор технических наук, профессор Коробко Виктор Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зверев Виталий Валентинович

кандидат физико-математических наук Востров Владимир Кузьмич

Ведущая организация: ОАО «Экспериментальный научно-проектный

институт», г. Москва

Защита состоится 28 ноября в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.182.05 при Орловском государственном техническом университете по адресу: 302020, Наугорское шоссе, 29, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета.

Автореферат разослан 27 октября 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

^Ьу^^У А.И. Никулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Металлические конструкции в общем объеме строительных конструкций занимают весьма важное место. Стальные балки и фермы являются наиболее распространенными конструктивными элементами перекрытий и покрытий промышленных зданий.

В современном состоянии строительной отрасли экономики в нашей стране проблема рационального использования производственного потенциала становится одной из самых актуальных. Поэтому важнейшим направлением в области строительства является создание и совершенствование конструктивных форм строительных конструкций с целью решения основных технико-экономических задач, включающих в себя снижение массы конструкций, повышение производительности труда при их изготовлении и монтаже, сокращение сроков возведения зданий и сооружений, снижение стоимости проектирования, изготовления и монтажа конструкций. Одной из таких задач является создание новых рациональных конструктивных форм систем покрытий, с меньшими габаритами и материалоемкостью по сравнению с существующими аналогами.

В настоящее время развитие промышленного производства неразрывно связано с реконструкцией, расширением и техническим перевооружением действующих предприятий. Всякая реконструкция действующего предприятия сопровождается, как правило, изменением нагрузок на строительные конструкции, а иногда и изменением их первоначальных конструктивных схем. Это приводит к необходимости оценки технического состояния строительных конструкций и увеличения их несущей способности путем рационального усиления.

При регулировании жесткости конструкций балочного типа некоторые из них можно рассматривать как составные. Теоретические основы расчета таких конструкций разработаны А.Р. Ржаницыным достаточно давно, однако при практическом использовании этой теории требуется знание жесткости швов составных конструкций, а ее определение (или оценка) зачастую возможно только экспериментальным путем, который является весьма трудоемким. Поэтому для дальнейшего развития методов расчета составных конструкций необходимо совершенствование и снижение трудоемкости экспериментальных методов оценки жесткости швов и, в частности, вибрационного метода, который позволяет без статического нагружения, а лишь по динамическим характеристикам оценивать максимальный прогиб конструкций балочного типа.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются стальные конструкции балочного типа (статически определимые и неопределимые балки и фермы), а предметом исследования - методы рационального усиления и регулирования усилий в таких конструкциях, а также методики экспериментально-теоретических способов определения жесткости шва составных конструкций на основе вибрационного метода.

Целью исследования является развитие и совершенствование методов оптимального проектирования, рационального усиления и регулирования усилий в стальных статически определимых и неопределимых балках и фермах, а также оценка и регулирование жёсткости ферм как составных конструкций балочного типа с использованием вибрационных технологий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- с помощью классических методов строительной механики найти точное аналитическое решение для наиболее распространенных расчетных схем статически неопределимых балок, в которых в качестве переменных величин используются геометрические и жёсткостные характеристики элементов усиления, и на их основе разработать методику оптимального проектирования металлических балок путем однократного аналитического расчета;

- разработать методику расчета рационального усиления однопролетных балок с постановкой одной или двух предварительно напряженных затяжек, а также предварительно напряженного шпренгеля;

- разработать алгоритм и программу для рационального подбора геометрических и жёсткостных параметров элементов шпренгельного усиления однопролетных балок;

- исследовать характер изменения усилий в элементах типовых металлических ферм, усиленных преднапряженной затяжкой;

- разработать конструкцию покрытия большепролетного здания с использованием комбинированной статически неопределимой вантово-стержне-вой системы, методику расчета и регулирования усилий в её элементах, с целью рационального их распределения; провести конструирование узлов и дать рекомендации по проектированию таких систем;

- предложить схемы зданий, позволяющих применять разработанную вантово-стержневую систему в наиболее оптимальных условиях;

- исследовать работу фермы с параллельными поясами как составной конструкции с возможностью регулирования её жесткости изменением схемы элементов решетки и с использованием соответствующих значений коэффициента жесткости решетки;

- доказать закономерность о постоянстве коэффициента пропорциональности при произведении максимального прогиба металлических ферм с параллельными поясами, нагруженных в узлах регулярными сосредоточенными силами, на квадрат основной частоты их колебаний в ненагруженном состоянии;

- разработать экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости решетки металлических ферм с параллельными поясами с использованием вибрационного метода;

- провести экспериментальное исследование моделей металлических ферм, в ходе которого апробировать разработанную методику;

- провести экспериментальные исследования деревометаллических балок

и апробировать предложенный способ определения жесткости шва в составных балках, изготовленных из других материалов.

Методы исследования. В ходе проведения теоретических исследований использовались классические методы строительной механики и теории сооружений. При проведении численных расчетов и экспериментов применялись программные комплексы «SCAD» и «Mathcad».

Достоверность научных положений и результатов подтверждается:

- использованием фундаментальных принципов и методов строительной механики и теории сооружений;

- сопоставлением теоретических результатов с результатами, полученными в ходе численного эксперимента, а также с экспериментальными результатами динамических испытаний конструкций, полученными в работе и другими исследователями.

Научная новизна полученных результатов заключается в:

- выводе новых аналитических зависимостей, связывающих геометрические и жёсткостные характеристики элементов усиления неразрезных металлических балок ступенчато-переменной жесткости и позволяющих получить оптимальный проект балок путем однократного аналитического расчета;

- разработке методик рационального усиления однопролетных металлических балок с помощью предварительно напряженных затяжек и предварительно напряженных шпренгелей, алгоритма расчета таких систем и программ для их реализации с помощью ЭВМ, обеспечивающих оптимальный выбор геометрических параметров элементов усиления путем их вариации;

- разработке новой рациональной конструкции покрытия большепролетного здания в виде предварительно напряженной статически неопределимой вантово-стержневой системы, обеспечивающей пониженную материалоемкость по сравнению с существующими аналогами;

- доказательстве закономерности о постоянстве коэффициента пропорциональности при произведении максимального прогиба металлических ферм с параллельными поясами, нагруженных в узлах регулярными сосредоточенными силами, на квадрат основной частоты их колебаний в ненагруженном состоянии;

- разработке экспериментально-теоретического способа определения коэффициента жесткости горизонтального шва в двухслойных шарнирно опертых балках с помощью вибрационного метода на примере металлических ферм с параллельными поясами.

Практическая ценность работы. Разработанные в диссертации методики оптимального и рационального проектирования усиления металлических статически определимых и неопределимых балок позволяют достичь положительного результата при однократном расчете при существенной экономии металла по сравнению с традиционными методами проектирования и могут найти широкое применение как при конструировании новых балок, так и при

усилении балочных конструкций в эксплуатируемых зданиях и сооружениях.

Предложенная в работе вантово-стержневая система для перекрытия большепролетных зданий с уменьшенной конструктивной высотой и пониженной материалоемкостью по сравнению с существующими аналогами может быть использована для устройства покрытий зданий при реальном проектировании.

Разработанный экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости горизонтального шва двухслойных балок с помощью вибрационный метода может найти широкое применение при диагностике вновь изготовляемых составных конструкций и конструкций, находящихся непосредственно в сооружении.

Результаты работы могут быть использованы в учебном процессе при чтении курса лекций по металлическим конструкциям, а также при реальном проектировании новых и усиливаемых конструкций.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

- аналитические зависимости, связывающие геометрические и жёсткост-ные характеристики элементов усиления неразрезных металлических балок ступенчато-переменной жесткости, позволяющие получить оптимальный проект усиления путем однократного аналитического расчета;

- методики оптимального усиления однопролетных металлических балок с помощью предварительно напряженных затяжек и предварительно напряженных шпренгелей, алгоритмы расчета таких систем и программа для ЭВМ, обеспечивающих рациональный выбор геометрических параметров элементов усиления путем их вариации;

- конструкция покрытия большепролетного здания в виде предварительно напряженной статически неопределимой вантово-стержневой системы с пониженными конструктивной высотой и материалоемкостью по сравнению с существующими аналогами;

- новые физические эффекты, установленные в процессе исследования работы металлических конструкций балочного типа и ферм;

- доказательство закономерности о постоянстве коэффициента пропорциональности при произведении максимального статического прогиба металлических ферм с параллельными поясами, нагруженных в ее узлах равными сосредоточенными силами, на квадрат основной частоты их колебаний в ненагруженном состоянии;

- экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости решетки фермы и горизонтального шва в двухслойных шарнирно опертых балках с помощью вибрационного метода.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ОрелГТУ в 2005...2008 гг.; на У-й Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие городов и новации жилищно-коммунального комплекса» (Москва, 2007 г.); на Международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России.

Проблемы и решения» (Курск, 2007 г.); на Всероссийской конференции «Проблемы оптимального проектирования сооружений» (Новосибирск, 2008 г.); на IV-й Международной научно-практической конференции «Основные проблемы архитектуры и строительства» (Орел, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 2 сгагьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям, и получено 3 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографии и приложения. Список использованной литературы содержит 125 наименований. Работа изложена на 175 страницах, включая 63 рисунка, 19 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается актуальность темы, формулируется цель и задачи исследования, оцениваются научная новизна работы, достоверность результатов исследований, их практическая значимость и апробация, излагается краткое содержание диссертации.

В первой главе рассматриваются приемы и методы усиления стальных конструкций. Дается характеристика наиболее распространенных схем усиления металлических балок и ферм и оценивается область их применения, проводится краткий обзор исследований по этой проблеме.

Проблемы усиления стальных конструкций возникли с началом их широкого применения в строительстве, а активные исследования в этом направлении проводятся, начиная с тридцатых годов XX в. Большой вклад в развитии этого направления внесли известные ученые Е.И. Беленя, В.В. Бирюлев,

A.A. Васильев, В.М. Вахуркин, A.A. Воеводин, Ю.В. Гайдаров, В.А. Гастев,

B.П. Кушнев, Я.Л. Куценок, М. Неминский, И.О. Патон, А.Б. Пуховский, Н.С. Стрелецкий, Д.Н. Стрелецкий, Б.А. Сперанский, Г. Сивере и другие.

Широко развернутая в период 50-60-х годов XX в реконструкция и техническое перевооружение промышленных предприятий дали новый толчок развитию и усовершенствованию способов усиления металлических конструкций. Опыт того периода обобщен в работах М.Н. Лащенко, М.М. Сахнов-ского, A.M. Титова, А.И. Кикина, A.A. Васильева, Б.П. Кошутина. Серьезные исследования в этой области проводили также Л.Г. Иммерман, Б.И. Десятов, Р. Кизенгер, И.С. Ребров, И.К. Родионов, А.Р. Ржаницин, Г.Е. Бельский, В.И. Сливкер, С.Д. Лайтес, В.В. Горев.

В последние годы в России сократился объем теоретических и экспериментальных работ, связанных с исследованием металлических конструкций. Однако в связи со сложившейся ситуацией в строительстве вопросы усиления конструкций не теряют, а приобретают все большую актуальность.

На основе проведенного анализа состояния вопроса была сформулирова-

на цель и поставлены задачи исследования.

Вторая глава посвящена развитию и совершенствованию методов оптимального усиления металлических балок как статически неопределимых, так и статически определимых.

Для статически неопределимых балок, усиливаемых изменением изгиб-ных жесткостей их отдельных участков, оптимальный вариант усиления обычно получается в результате их многократного численного расчета путем подбора рациональных соотношений длин усиливаемых участков и их жесткостей. В работе приводится теоретическое решение задачи подбора оптимальных параметров пик, характеризующих соответственно соотношения изгиб-ных жесткостей и длин участков для расчетных схем, изображенных на рисунке 1, путем однократного расчета.

Воспользовавшись методом перемещений и решив громоздкие системы канонических уравнений, получены аналитические выражения для определения экстремальных значений изгибающих моментов в характерных сечениях балок:

Схема I

К и , и и и

(типипииниини

и еI „а

и у (1-Ц1

Схема 2

н- и и,_

¿11ННиИП111НИН1Н

Л £1 пЕ1 £1 I

I и > <1-11)1 > И ;

V н ь- ь-

Л/,

ь

и,

к

ТЩЩЩШРг

Л1,

А

»/, м. м<

Рисунок 1 - Схемы неразрезных балок

схема 1:

схема 2:

М,=

М,

_ д„ • (т + !)• X' к' • (Зк2 -8к + б)-(1 —п>-1 8 к-(к*-3к + 3) (п-1)+1 '

_д„ (т + 1) X' (к' (Зк' -8к + б) (1-п)-1

+4

М,=

М,

128 ( Цк'-Зк+З) (п-1)+1

да (т + 1)-Я; 4к' (п-1)-6к'-(п-1)-1 12 1-2к-(1-п)

. д0 (ш + 1)-Х: Г4к' (п-1)-6кг (п-р-1 +, 5 12 [ 1-2к(1-п)

(1) (2)

(3)

(4)

За условие оптимального проектирования балок при их усилении с предварительным снятием нагрузки принято равенство наибольших нормальных напряжений в опасных сечениях. Принимая неизменной высоту сечения балок и используя соотношения (1)...(4), получены уравнения, связывающие параметры пик:

для схемы 1:

для схемы 2:

п(к) = 0,5706 -1,435 ■ к +1,834 • к2,

.. , 1,226-6,486-11 +7,609-п2

к(п) = —-----'--

1 + 0,3447 п-13,496 п2

п(к) = 0,4971 -1,4292 • к - 0,3586 • к1 + 5,3195 к\

... 0,4П9-3,4923-п + 5,3189-п2 к(п) = -'

1 - 5,4979 • п - 4,887 • п2 Графики этих функций, построенных по формулам (5) и (7), представлены на рисунке 2, а по численным данным подобраны приближенные зависимости п - к в виде элементарных функций. Физический смысл графиков заключается в том, что для каждой их точки с абсциссой к и ординатой п экстремальные нормальные напряжения в опасных сечениях равны.

(5)

(6)

(7)

(8)

Схема 1

Схема 2

т

ТТТ

0,24

(¡Л к

0,1* 0 20 0,22 0 24 0.26 0.2Я 0» к

Рисунок 2 - Графики зависимости п-к

По формулам (5)...(8), или по графикам (рис. 2), задавшись значением параметра к, можно найти значение параметра п и, наоборот, по параметру п - найти к. Эти соотношения будут наиболее рациональными, поскольку следуют из точного аналитического решения рассматриваемой задачи.

Используя полученные формулы и систематизируя их, разработан алгоритм расчета рассмотренных балок, усиленных с предварительным разгруже-нием. Конструкция таких балок защищена патентом РФ.

При усилении балок с помощью постановки предварительно напряженной затяжки оптимальный подбор параметров усиления также осуществляется проведением многовариантного расчета. Для упрощения этого процесса задача решена аналитически с использованием переменных параметров, влияющих на напряженно-деформированное состояние балок для схемы усиления шарнирно опертой по концам балки симметричного поперечного сечения: в

первом случае постановкой предварительно напряженной затяжки (рис. 3), а во втором — постановкой 2-х предварительно напряженных затяжек (рис. 4).

н и Н Н ♦ Н Н и ГТТТТТТТТТТТТТТ!

тт

Тх3

«ж.

М„

©

гггтттт м м т

I 3

А|ьГ Т ур1

ав,а

А -----

мп

Рисунок 3 - Схема усиления балки одной затяжкой

Рисунок 4 - Схема усиления балки двумя затяжками

Проведя расчёт рассматриваемых систем методом сил получен ряд расчётных формул:

для схемы усиления балки одной затяжкой:

ЯГЖ .. 0,125 Ча:

Х„ =

ч

(9)

а2 а2

с-ТУ./А.

Х =

с-\¥6,А5

с + К/А. + 1, А,

а2/Яг а -X2 тдоо а2/Хг с 0-а-,(з>.2))

8 |_с~ Аб_ 8 _с-\\Г{/А6 сг + 1,/Ав + 1,/А

для схемы усиления балки двумя затяжками:

а = 0,5-^-4 -

Я.

X.

12

= 9» 1,5 а' _12"с-Шв/Ав

(13)

1,5 • а'/Х?

0 = 0,5.а.(1 + ^ (14)

с • ё • [- 4 а; + 3 X2 - 3 а' + 6 а 4

с-\У6/А6 с1 ■ (а + (1)+ё • 16/А, +(а + а)1б / А,

1,5-аУХ2 _с а-[-4 {¡'+3 Х'-З а; + 6• а■ с|]

(10) (И) (12)

(15)

(16) (17)

12 [с-^/А« сг(а + а)+а-10,А, + (а + а)1(!/А6 Здесь Х„ - величина преднапряжения, а остальные обозначения являются общепринятыми или представлены на рисунках.

Величина требуемого усилия преднапряжения определяется по формулам (11) и (16) в случае усиления балки с предварительным разгружением и по формулам (12), (17) - в случае усиления без предварительного снятия нагрузки. Параметры усиления, вычисленные по полученным формулам (9)...(17), обеспечивают выравнивание максимальных (по абсолютному значению) на-

пряжений в опасных сечениях балки (рис. 3, 4). При этом несущая способность балки используется максимально эффективно.

На основе полученных формул разработан алгоритм проектирования оптимального усиления балок постановкой предварительно напряженных затяжек.

При использовании метода усиления шарнирно опертых балок постановкой шпренгеля оптимальный подбор параметров усиления, как и в первых двух случаях, осуществляется проведением многовариантного расчета. Проведя исследования таких балок, сделан вывод о том, что при количестве стоек шпренгеля свыше двух повышенная материалоемкость элементов усиления практически не вызывает дальнейшего снижения значений максимального изгибающего момента.

В связи с этим рассматриваются две схемы шпренгельного усиления с двумя стойками. В первой схеме (рис. 5) стойки шпренгеля прикреплены к балке шарнирно, а пояс представляет собой шарнирную цепь. Вторая схема (рис. 6) отличается от первой тем, что стойки шпренгеля жестко прикреплены к балке, а пояс представляет собой свободно скользящий сплошной канат. Используя метод сил найдены аналитические решения для приведенных схем шпренгельного подкрепления с двумя стойками, включающие помимо прочих параметр к, характеризующий геометрию шпренгеля.

нннннннш

ггггггттттттттгп

], к( у к?

0

Рисунок 5 - Схема усиления балки шарнирным шпренгелем

Рисунок 6 - Схема усиления балки жестким шпренгелем

Полученные расчетные формулы громоздкие и не удобны в использовании Для практического применения полученных решений при проектировании рационального шпренгельного усиления для каждой схемы написана программа на языке программирования Паскаль, которая после ввода геометрических и жесткостных характеристик балки и элементов усиления осуществляет расчет в виде замкнутого цикла последовательных вычислительных операций. В процессе расчета отыскивается параметр к, обеспечивающий минимизацию изгибающих моментов (рис. 5, 6) в случае усиления с предварительным раз-гружением и без него. Определяются внутренние усилия во всех элементах системы при заданной нагрузке, и осуществляется их проверка по прочности.

Третья глава посвящена регулированию усилий в новой конструктивной форме покрытия - предварительно напряженной комбинированной статически

неопределимой вантово-стержневой системе. Она изображена на рисунке 7 и включает в себя вантовую систему в виде несущего троса, закрепленного по концам, и балку жесткости, соединенную с тросом. В качестве балки жесткости используется раскосная ферма 1 балочного типа с полигональными поясами 2 и 3, состоящая из стоек 4, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и восходящих от опор к середине фермы раскосов. Высоты стоек фермы изменяются пропорционально ординатам эпюры изгибающих моментов, построенной в балке такого же пролета, что и ферма, от действия равномерно распределенной нагрузки. Подъем верхнего пояса 2 фермы назначается из условия обеспечения минимально допустимых уклонов для кровли заданной конструкции, а расстояние от узлов нижнего пояса 3 фермы до горизонтали, соединяющей ее опорные узлы, определяется расчетом. Несущий трос 7 вантовой системы располагается по нижнему поясу фермы и соединяется шарнирно-подвижно со всеми ее пролетными узлами 8 и опорными узлами, и закрепляется в узлах анкеровки. Узлы анкеровки троса могут быть совмещены с опорными узлами фермы. Кроме того, в несущем тросе вантово-стержневой системы может создаваться предварительное напряжение.

Рисунок 7 - Конструкция и расчетная схема вантово-стержневой системы

Приведенная система является дважды статически неопределимой и ее расчет производился методом сил. В таблице 1 приводятся результаты определения усилий в элементах фермы (колонка 7), а в колонке 8 - при их регулировании предварительным натяжением несущего троса до значения 100 кН.

Анализ приведенных в таблице результатов расчета позволяет сделать следующие выводы.

1. Стержни нижнего пояса фермы остаются растянутыми с практически одинаковыми усилиями. При предварительном напряжении троса до 100 кН достигается уменьшение значений усилий в стержнях нижнего пояса в среднем на 17% по сравнению с соответствующими усилиями в вантово-стержневой системе без предварительного напряжения троса.

2. Стержни верхнего пояса фермы при предварительном напряжении троса до 100 кН становятся растянутыми и также с практически одинаковыми усилиями. При предварительном напряжении троса до 100 кН достигается уменьшение абсолютных значений усилий в стержнях нижнего пояса в среднем на 30% по сравнению с соответствующими усилиями в вантово-

стержневой системе без предварительного напряжения троса.

Таблица 1 - Результаты расчета вантово-стержневой системы методом сил

Стержни Длина стержня 1, м Площадь поперечного сечения стержня, см2 Усилие от единичной силы N1 (действие опорной связи) | Усилие от единичной силы Ы2 (действие троса) Усилие от нагрузки (действие внешней нагрузки),кН 2 + V. * X 2 II 2 N при преднапряже-нии троса Х„ = 100 кН

1 2 3 4 5 6 7 8

1-2 3,596 24,56 -0,111 -0,917 994,223 659,310 567,610

1-3 3,501 17,26 -0,892 0,893 -968,098 -75,291 14,009

2-3 0,925 13,72 0,000 0,000 -46,500 -46,500 -46,500

2-4 3,564 24,56 -0,120 -0,900 974,994 652,555 562,555

2-5 3,647 13,72 0,010 -0,010 10,784 0,780 -0,220

3-5 3,501 17,26 -0,892 0,893 -968,098 -75,291 14,009

4-5 1,700 13,72 -0,003 0,003 -49,235 -46,234 -45,934

4-6 3,539 24,56 -0,130 -0,881 955,572 647,041 558,941

4-7 3,936 13,72 0,013 -0,013 13,891 0,886 -0,414

5-7 3,501 17,26 -0,883 0,884 -957,744 -73,941 14,459

6-7 2,325 13,72 -0,006 0,006 -52,500 -46,497 -45,897

6-8 3,520 24,56 -0,144 -0,862 935,323 642,967 556,767

6-9 4,258 14,78 0,017 -0,017 18,249 1,242 -0,458

7-9 3.501 17,26 -0,871 0,872 -945,386 -73,588 13,612

8-9 2,800 13,72 -0,009 0,009 -56,464 -47,460 -46,560

8-10 3,507 24,56 -0,160 -0,842 913,281 638,667 554,467

8-11 4,545 24,56 0,022 -0,023 24,155 1,712 -0,588

9-11 3,501 17,26 -0,857 0,858 -930,380 -72,587 13,213

10-11 3,125 13,72 -0,014 0,014 -61,380 -47,374 -45,974

10-12 3,501 24,56 -0,182 -0,818 887,931 636,194 554,394

10-13 4,759 24,56 0,030 -0,030 32,190 2,177 -0,823

11-13 3,501 17,26 -0,840 0,840 -911,772 -71,420 12,580

12-13 3,300 13,72 0,008 -0,007 -38 045 -45,615 -46,315

3. Стойки фермы всегда сжаты, а усилия в них остаются практически неизменными при любой степени преднапряжения троса.

4. Усилия в подкосах фермы при предварительном напряжении троса до 100 кН становятся практически нулевыми.

В работе даны предложения по конструированию ответственных узлов вантово-стержневой системы. Узел соединения каната и фермы предложен в виде конструкции, состоящей из опорных стенок, приваренных к нижнему поясу фермы, с запрессованными в них подшипниками, и вала, связанного жестко со шкивом, через который перекидывается трос. Узел опирания фермы на колонну сконструирован в виде металлического оголовка коробчатого сечения с опорными стенками и запрессованными в них подшипниками, валом, связанным жестко со шкивом. Разработанная конструкция вантово-стержневой системы защищена патентом РФ.

а) б)

Рисунок 8 - Схемы опорных конструкций

1 - предварительно напряженная вантово-стержневая конструкция покрытия, 2 - канат,

3 - наклонные оттяжки, 4 - фундамент, 5 - диафрагма жесткости, 6 - стальные связи, 7,8 - наклонные ветви колонн

Предложен ряд схем большепролетных зданий, в которых может быть реализована конструкция перекрытия в виде разработанной вантово-стержневой системы (рис. 8). Очевидно, что наиболее рациональным будет её использование для перекрытия большепролетных подземных сооружений (рис. 8,а). В схеме «б» большая часть величины усилия в канате передается непосредственно на фундаменты 4. На схеме «в» показана опорная конструкция, где за счет введения стальных связей 6, можно добиться полного восприятия усилий от покрытия опорной рамой и отказаться от массивных фундаментов 4. Опорная конструкция на схеме «г» включает двухветвевые наклонные колонны. Наклон каждой ветви колонны принят, исходя из условия совпадения направлений реакции в ней с равнодействующей внешних сил при минимальной и максимальной нагрузках на покрытие. Реализация указанных конструктивных особенностей приводит к существенному уменьшению изгибающего момента в колоннах и, как следствие, к значительному сокращению их массы. Кроме того, угол наклона ветви 8 позволяет использовать ее в качестве несущей конструкции для устройства трибун.

Конструкция здания по схеме 8,г также защищена патентом РФ.

В четвертой главе металлическая ферма с параллельными поясами при оценке и регулировании её жёсткости рассматривается как составная конструкция. Варьируя конфигурацией решетки для двух металлических ферм (рис. 10), были построены графики зависимости коэффициента жесткости решетки £ и максимального прогиба \У0 под нагрузкой от соотношения длины панели фермы В к её высоте С (рис. 9).

Анализ этих графиков показывает, что для рассмотренных схем ферм можно найти такое соотношение В/С (или угол наклона раскосов к горизонтали), при котором коэффициент жесткости максимален (графики на рисунке имеют экстремумы). Этому соотношению соответствует минимальный прогиб фермы и, следовательно, рациональная конфигурация решетки.

В работах д.т.н. В.И. Короб-ко была установлена фундаментальная закономерность, связывающая величину максимального прогиба ^^ упругой изотропной балки постоянной изгибной жесткости и погонной массы ш, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой я, с ее основной частотой колебаний в ненагру-женном состоянии ш:

= 4/л-я/т = К-я/ш. (18)

С целью подтверждения закономерности (18) для металлических ферм с параллельными поясами проведены теоретические исследования таких конструкций с несколькими типами простых наиболее распространенных решеток (рис. 10). Из таблицы 2 видно, что для таких ферм указанное произведение близко к константе, равной К = 1,268. Это означает, что жесткость ферм может успешно контролироваться с помощью основной частоты их колебаний.

0.13 0 40 0 67 0 93 1 20 1 47 1 73 2 00

Рисунок 9 - Зависимости максимальных прогибов и коэффициента жесткости решетки от отношения В/С

•ММ-

\

.ми

Рисунок 10-Типы исследуемых решеток ферм

Схема фермы 0) (с1) Щ(м) = = аР*~ ш Отклонение, % от К = 1,268

1 2 3 4 5

Тип 1 165,319 1,067 • 10"' 1,261 -0,6

Тип 2 159,596 1,142- 10"' 1,258 -0,8

Значение произведения К = ар4 для шарнирно опертых балок 1,268

Используя закономерность (18), известные расчетные формулы для определения жесткости решетки фермы как соединительного шва составной конструкции и теорию составных стержней А.Р. Ржаницына, был разработан экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости горизонтального шва в двухслойных шарнирно опертых балках с помощью вибрационного метода. Этот метод позволяет по основным частотам колебаний определять жесткость шва составных балок. Этот способ был протестирован по известным точным решениям для металлических ферм (рис. 10) и подтверждён экспериментальными исследованиями большеразмерных моделей стальных ферм при статическом и вибрационном воздействиях. Для этого бы-

ли изготовлены четыре модели стальных ферм пролетом 3 м и высотой 0,5 м, отличающиеся конфигурацией решетки (рис. 11). Верхний и нижний пояса конструкций для испытаний выполнены из парного уголка 25x4, а элементы решетки - из арматурных стержней 0 8 мм класса А-Ш.

При проведении испытаний моделей определялись значения максимальных прогибов от действия равномерно распределенной нагрузки и собственных частот поперечных колебаний ферм в ненагружен-ном состоянии. Испытания моделей ферм проводились на специально изготовленном стенде. Комплект и компоновка используемых устройств, приборов и средств измерения показаны на рисунках 12, 13.

Загружение испытываемой конструкции производилось стальными тарированными грузами массой по 4 кГ в трех или семи точках. Интенсивность нагрузки составляла 267 Н/м, 320 Н/м и 533 НУм, при этом все модели работали в упругой стадии. При статических испытаниях измерялись максимальные прогибь! ферм в середине пролета с помощью индикатора часового типа И-001.

/ \ / \ / \ / \

\ \ \ \ \ \ \ \

X X X X

> < > < > < > <

Рисунок 11 - Модели стальных ферм

Рисунок 12 - Установка для статических испытаний

Рисунок 13 - Установка для динамических испытаний

При динамических испытаниях измерялась основная частота колебаний ферм с помощью виброанализатора «Вибран-2.0», связанного с компьютером. Каждое испытание включало в себя цикл возбуждения колебательного процесса, его запись до полного затухания колебаний. Данные экспериментальных и численных исследований приведены в таблицах 3 и 4.

Из таблицы 3 видно, что для рассмотренных расчетных схем ферм произведение \У0чо2 близко к константе, равной среднему значению для шарнирно опертых балок С = 1,268. Из таблицы 4 видно, что разработанный способ определения коэффициента жёсткости решетки (горизонтального шва балки) дает вполне удовлетворительные результаты.

Таблица 3 - Сопоставление значений Wq-co2 для моделей ферм

Модель фермы Основная частота, со, с"' Максимальный прогиб, Wo, м W„a>! = = aß4 — m Отклонение, % от значения 1,268

1 2 3 4 5

1 1/N/N/N/N 105,0 0,12 • Ю-5 1,157 -8,7

2 [\NWNnJ 90,5 0,17- 10"1 1,218 -3,9

з IX1XIXIX1 110,0 0,09 • 10-' 1,262 -5,1

4 ¡ЖЗЖШЖ! 110,0 0,09 • 10"' 1,304 2,8

1 105,0 0,21 • 10"3 1,216 -4,1

? (\N\NKN\N 90,5 0,29 • 10'3 1,247 -1,6

з IXIXIXIX 110,0 0,18- Ю"3 1,264 -0,3

4 1Ж1Ж1Ж1Ж1 110,0 0,18- 10"' 1,306 3,0

Значение произведения К = aß' для шарнирно опертых балок 1,268

Таблица 4 - Результаты определения коэффициента жесткости шва

Модель фермы Основная частота о, с"1 Параметр 5-1 о7 по теории А Р Ржаницына Параметр i; 107, определенный с помощью нового способа Отклонение, %

1 2 3 4 5

, 1ШШ 105,0 1,622 1,497 -7,7

2 [\NWNNJ 90,5 1,073 1,017 -5,2

з IXIXIXIX 110,0 1,950 1,967 0,8

4 1Ж1Ж1Ж1Ж1 110,0 1,950 2,068 6,0

Нагель

Нагель

II II II

50

i

Для апробации разработанного способа определения коэффициента жесткости горизонтального шва на конструкциях балочного типа, выполненных из других материалов, были проведены экспериментальные исследования работы составной деревометалличе-ской балки, а также проанализированы результаты испытаний составных деревянных балок, выполненных в исследованиях A.B. Туркова и П.А. Гвозкова.

В качестве экспериментальных дерево-металлических и деревянных составных конструкций были приняты два типа балок пролетом 2,9 м (рис. 14).

В балках слои соединялись стальными цилиндрическими нагелями 04 мм. При статических испытаниях измерялись максимальные прогибы балок аналогично

т о

ш о

о

, 50

Рисунок 14 — Сечения экспериментальных балок

испытаниям ферм. При динамических испытаниях использовались вынужденные колебания, момент наступления резонанса контролировался осциллографом С1-65А по максимальной амплитуде входного сигнала, а численное значение резонансной частоты колебаний измерялось частотомером 43-63/1. Данные экспериментальных и численных исследований приведены в таблице 5. Из таблицы 5 видно, что значения коэффициента жесткости, полученные с использованием разработанной методики, близки к значениям этого параметра, полученным с помощью аналитических решений при большом количестве связей на единицу длины шва.

Таблица 5 - Сопоставление значений £ для однопролетных составных балок

Схема Количество Частота Прогиб АУо, мм при ч = 82,76 (Н/м) Параметр £107 Параметр £ 107 Отклонение, %

опирания нагелей 0), с"' по теории АР Ржаницына по программе

1 2 3 4 5 6 7

Балка сечением 45x50 + М50х50х2

2 шарнира 7 148,21 0,97 3,219 3,815 18,5

9 148,21 0,92 3,824 3,815 -2,4

11 148,84 0,91 3,968 4,008 1,0

Балка сечением 100x50 + 50x50

2 шарни- 9 207,97 0,80 2,065 2,445 18,4

ра 21 209,86 0,76 2,559 2,634 2,9

Очевидно, разработанную методику можно применять не только для конструкций, выполненных из металла, но и из других материалов при достаточно малом шаге связей. При малом числе связей методика становится непригодной для использования из-за большой неточности результатов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Обобщая полученные в диссертации результаты, можно сделать следующие выводы:

1. С использованием классических методов строительной механики построены аналитические зависимости, связывающие геометрические и жёстко-стные характеристики элементов усиления неразрезных металлических балок ступенчато-переменной жесткости, позволяющие получать оптимальный проект усиления путем однократного аналитического расчета. Конструкция такой балки защищена патентом Российской Федерации.

2. Разработаны методики, алгоритмы расчета и программы для ЭВМ двух вариантов оптимального усиления однопролетных металлических балок с помощью предварительно напряженных затяжек и предварительно напряженных шпренгелей со снятием действующей нагрузки и без разгружения усиливаемой конструкции, обеспечивающие рациональный выбор геометрических параметров элементов усиления.

3. Разработана рациональная конструкция покрытия большепролетного здания в виде предварительно напряженной комбинированной статически неопределимой вантово-стержневой системы, обеспечивающей пониженную

материалоемкость по сравнению с существующими аналогами за счет малой высоты конструкции и снижения практически до нуля усилий в элементах решетки фермы. Приведена методика конструирования ответственных узлов и расчета элементов этой системы. Разработанные конструкции комбинированной вантово-стержневой системы и большепролетного здания с наклонными двухветвевыми колонами защищены патентами Российской Федерации.

4. При исследовании работы оптимально запроектированных металлических конструкций балочного типа и ферм выявлены и использованы в практических целях некоторые физические эффекты:

- при выборе очертания пояса предварительно напряженного шпренгеля соответствующего эпюре изгибающих моментов в элементах его нижнего пояса возникают практически равные усилия;

- при назначении высот стоек фермы, усиленной предварительно напряженным канатом, расположенным по нижнему поясу, пропорционально ординатам эпюры изгибающих моментов в статически определимой ферме, усилия в элементах решетки становятся практически нулевыми, а в элементах нижнего и верхнего поясов фермы - равными;

- оптимальный угол наклона раскосов решетки ферм с параллельными поясами, обеспечивающий наибольшую жесткость шва и минимальный прогиб, соответствует диапазону (47...55)°.

5. С помощью численного эксперимента показано, что, как и для балок, в упругих фермах балочного типа с параллельными поясами и регулярной решеткой, нагруженных в узлах равными сосредоточенными силами, коэффициент пропорциональности при произведении максимального прогиба на квадрат основной частоты колебаний в ненагруженном состоянии есть величина постоянная, равная =4/71 и независимая от геометрических размеров фермы и ее элементов.

6. На основе этой закономерности с использованием теории составных стержней разработан экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости решетки ферм и горизонтального шва в двухслойных шарнирно опертых балках с помощью вибрационного метода. Этот способ протестирован с использованием известных точных аналитических решений для коэффициента жесткости решётки в металлических фермах и апробирован на результатах экспериментальных данных автора и других ученых.

7. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе ОрелГТУ при изучении дисциплин «Металлические конструкции» и «Обследование и испытание зданий и сооружений».

Основные положения работы опубликованы в 13 статьях и научных докладах и защищены 3 патентами РФ на изобретения:

1. Коробко, В.И. Комбинированная вантово-стержневая система [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин // Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». -Орел: Орел ГТУ, 2006. - № 1-2. - С. 20-23

2. Коробко, В.И Схемы большепролетных зданий с предварительно напряженной вантово-стержневой конструкцией покрытия [Текст] В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин // Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: Орел ГТУ, 2006. -№ 3-4. - С. 28-30

3. Алдушкин, Р.В Оптимальное подкрепление однопролетной металлической балки ступенчато-переменной жесткости с жестко защемленными опорами [Текст] /

ю

Р.В. Алдушкин, С.А. Морозов // Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: Орел ГТУ, 2006. - № 3-4. - С. 3-6

4. Алдушкин, Р.В. Комбинированная вантово-стержневая система [Текст] / Р.В. Алдушкин II Взаимосвязь проектирования пространственных конструкций с вопросами безопасности, эксплуатационной надежности и долговечности: Тезисы докладов научной сессии. - М., 2007. - С. 11-12

5. Коробко, В.И. Оптимальное подкрепление однопролетной металлической балки ступенчато-переменной жесткости с жестко-защемленной и шарнирными опорами / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин, С.А. Морозов // Устойчивое развитие городов и новации жилищно-коммунального комплекса: Пятая Международная научно-практическая конференция. В 2-х тт. Т.2. - М.: МИКХиС, 2007. - С. 73-77

6. Коробко, В.И. Оптимальное подкрепление двухпролетной металлической балки ступенчато-переменной жесткости [Текст] / В.И. Коробко, Р.В Алдушкин, С.А. Морозов // Вестник отделения строительных наук. - Курск: РААСН. - 2007.-Вып.11.-С. 134-137

7. Алдушкин, Р.В. Рациональное усиление жестко защемленной металлической балки [Текст] / Р.В. Алдушкин, С.А. Морозов // Основные тенденции развития архитектурно-строительного комплекса XXI века: Сборник научных трудов - Орел: Орел ГАУ, 2007. - С. 329-334

8. Коробко, В.И. Методика расчета металлических неразрезных балок ступенчато-переменной жесткости [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин, С.А. Морозов // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. Материалы международных академических чтений - Курск: Курск ГТУ, 2007. - С. 64-67

9. Коробко, В.И. Проектирование оптимального усиления балок путем постановки шпренгеля [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. Материалы международных академических чтений - Курск: Курск ГТУ, 2007. - С. 60-63

10. Коробко, В.И. Рациональное усиление металлических балок постановкой преднапряженных затяжек [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин И Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: Орел ГТУ, 2007. - № 4. - С. 32-38

11 .Алдушкин, Р.В. Рациональные схемы усиления однопролетных балок [Текст] / Р.В Алдушкин // Проблемы оптимального проектирования сооружений: доклады I Всероссийской конференции. - Новосибирск. НГАСУ (Сибстрин), 2008. - С. 21-25

12. Алдушкин, Р.В. Экспериментальные исследования составных деревометалли-ческих и деревянных балок [Текст] / Р.В. Алдушкин, П.А. Гвозков // Основные проблемы архитектуры и строительства в XXI веке: Материалы международной научно-практической конференции. - Орел: Орел ГАУ, 2008. - С. 228-232

13. Коробко В.И. Экспериментально-теоретический метод определения коэффициента жесткости шва составных конструкций балочного типа [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин I/ Известия Орел ГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: Орел ГТУ, 2008. -№ 2. - С. 9-12

14. Пат. № 2288332 Российская Федерация, МПК Е04В 7/14. Вантово-стержневая система [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет». - № 2005119320/03; заявлен 21.06.2005; опубл. 27.11.2006, Бюл. № 33. - 8 с.

15. Пат. № 2334852 Российская Федерация, Е04Н 3/10 Е04В 7/14. Большепролетное здание [Текст] / В.И. Коробко, А.В. Коробко, Р.В. Алдушкин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет». -№ 2007111429/03; заявлен 28.03.2007; опубл. 27.09.2008, Бюл. № 27. - 6 с.

16. Пат. № 2336397 Российская Федерация, Е04С 3/00 Металлическая неразрезная балка [Текст] / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин, С.А. Морозов; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет». -№ 2007109356/03; заявлен 14.03 2007; опубл. 20.10.2008, Бюл. № 29. - 12 с.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основные приемы и методы усиления стальных конструкций.

1.2 Схемы усиления балок.

1.3 Схемы усиления ферм.

1.4 Краткий обзор исследований в области усиления стальных конструкций.

1.5 Цель и задачи исследования.

2 ОПТИМАЛЬНОЕ УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БАЛОК

2.1 О постановке и решении задачи оптимизации конструкций.

2.2 Усиление балок изменением изгибных жесткостей их отдельных участков.

2.2.1 Балка, один конец которой жестко защемлен, а другой шарнирно оперт.

2.2.2 Балка с двумя жестко защемленными концами.

2.3 Усиление балок постановкой предварительно напряженных затяжек.

2.4 Усиление балок постановкой предварительно напряженного шпренгеля.

2.5 Сравнение вариантов усиления балок затяжками прямолинейного и полигонального очертаний.

Выводы по главе 2.

3 РЕГУЛИРОВАНИЕ УСИЛИЙ В КОМБИНИРОВАННОЙ ВАНТОВО-СТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЕ

3.1 Усиление фермы с параллельными поясами затяжкой полигонального очертания.

3.2 Разработка вантово-стержневой системы.

3.2.1 Введение.

3.2.2 Основные принципы, реализованные при разработке системы.

3.2.3 Статический расчет системы. Регулирование усилий в системе.

3.2.4 Конструирование узлов фермы.

3.2.5 Возможные схем опорной конструкции системы.

3.3 Сравнение системы с существующим аналогом.

3.3.1 Конструирование вантово-стержневой системы пролетом

36 м.

3.3.2 Сравнение с серийной стальной фермой.

Выводы по главе 3.

4 РЕГУЛИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЖЕСТКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФЕРМ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПОЯСАМИ

4.1 Металлическая ферма с параллельными поясами как составная балка.

4.2 Функциональная связь максимального прогиба упругой фермы с параллельными поясами с ее основной частотой колебаний.

4.3 Алгоритм экспериментально-теоретического определения коэффициента жесткости решетки фермы с параллельными поясами (горизонтального шва).

4.4 Экспериментальное исследование моделей стальных ферм с различными типами решетки на статические и динамические нагрузки.

4.4.1 Цель и задачи экспериментального исследования.

4.4.2 Испытательный стенд для проведения экспериментального исследования.

4.4.3 Конструкции для экспериментального исследования.

4.4.4 Методика и анализ результатов экспериментального исследования.

4.5 Экспериментальная апробация алгоритма определения коэффициента жесткости на балочных конструкциях из других материалов.

4.5.1 Испытательный стенд и конструкции для проведения экспериментального исследования.

4.5.2 Методика и анализ результатов экспериментальной апробации алгоритма.

Выводы по главе 4.

Актуальность работы. В общем объеме строительных конструкций, наряду с другими, металлические занимают весьма важное место. Преимущественная область их применения — высотные большепролетные здания и сооружения общественного назначения и промышленные объекты с интенсивным крановым оборудованием и экстремальными технологическими процессами. Металлические конструкции балочного типа и фермы являются наиболее распространенными конструктивными элементами перекрытий и покрытий промышленных зданий.

В современном состоянии строительной отрасли экономики в нашей стране проблема рационального использования производственного потенциала становится одной из самых актуальных. Поэтому важнейшим направлением в области строительства является создание и совершенствование конструктивных форм строительных конструкций с целью решения основных технико-экономических задач, включающих в себя снижение массы конструкций, повышение производительности труда при их изготовлении и монтаже, сокращение сроков возведения зданий и сооружений, снижение стоимости проектирования, изготовления и монтажа конструкций. Одной из таких задач является создание новых рациональных конструктивных форм систем покрытий, с меньшими габаритами и материалоемкостью по сравнению с существующими аналогами.

В настоящее время развитие промышленного производства неразрывно связано с реконструкцией, расширением и техническим перевооружением действующих предприятий. Всякая реконструкция действующего предприятия сопровождается, как правило, изменением нагрузок на строительные конструкции, изменением их первоначальных конструктивных схем, и все это приводит к необходимости оценки технического состояния строительных конструкций, увеличения их несущей способности путем рационального усиления.

Необходимость усиления строительных конструкций в процессе эксплуатации возникает не только при реконструкции и техническом перевооружении предприятий, но и вследствие ошибок при проектировании, преждевременного коррозионного или механического их износа, в результате усложнений или не предусмотренных проектом изменений условий технологического процесса производства, накоплением различных дефектов и повреждений и т.п. Все это также вызывает повышенный интерес к проблеме усиления существующих строительных конструкций и делает, в частности, актуальной проблему разработки и применения новых методик, позволяющих получать оптимальные решения при усилении стальных конструкций балочного типа и ферм (как новых, так и усиливаемых в реконструируемых зданиях).

При регулировании жесткости конструкций балочного типа некоторые из них можно рассматривать как составные. Теоретические основы расчета таких конструкций разработаны А.Р. Ржаницыным достаточно давно, однако при практическом использовании этой теории требуется знание жесткости швов составных конструкций, а ее определение (или оценка) зачастую возможно только экспериментальным путем, который является весьма трудоемким. Поэтому для дальнейшего развития методов расчета составных конструкций необходимо совершенствование и снижение трудоемкости экспериментальных методов оценки жесткости швов и, в частности, вибрационного метода, который позволяет без статического нагружения, а лишь по их динамическим характеристикам оценивать максимальный прогиб конструкций балочного типа.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются стальные конструкции балочного типа (статически определимые и неопределимые балки и фермы), а предметом исследования — методы рационального усиления и регулирования усилий в таких конструкциях, а также методики экспериментально-теоретических способов определения жесткости шва составных конструкций на основе вибрационного метода.

Целью исследования является развитие и совершенствование методов оптимального проектирования, рационального усиления и регулирования усилий в стальных статически определимых и неопределимых балках и фермах, а также оценка и регулирование жесткости ферм как составных конструкций балочного типа с использованием вибрационных технологий.

Основными задачами исследования являются:

- с помощью классических методов строительной механики найти точное аналитическое решение для наиболее распространенных расчетных схем статически неопределимых балок, в которых в качестве переменных величин используются геометрические и жёсткостные характеристики элементов усиления, и на их основе разработать методику оптимального проектирования металлических балок путем однократного аналитического расчета;

- разработать методику расчета рационального усиления однопролет-ных балок с постановкой одной или двух предварительно напряженных затяжек, а также предварительно напряженного шпренгеля;

- разработать алгоритм и программу для рационального подбора геометрических и жёсткостных параметров элементов шпренгельного усиления однопролетных балок;

- исследовать характер изменения усилий в элементах типовых металлических ферм, усиленных преднапряженной затяжкой;

- разработать конструкцию покрытия большепролетного здания с использованием комбинированной статически неопределимой вантово-стержневой системы, методику расчета и регулирования усилий в её элементах, с целью рационального их распределения; провести конструирование узлов и дать рекомендации по проектированию таких систем;

- предложить схемы зданий, позволяющих применять разработанную вантово-стержневую систему в наиболее оптимальных условиях;

- исследовать работу фермы с параллельными поясами как составной конструкции с возможностью регулирования её жесткости изменением схемы элементов решетки и с использованием соответствующих значений коэффициента жесткости решетки;

- доказать закономерность о постоянстве коэффициента пропорциональности при произведении максимального прогиба металлических ферм с параллельными поясами, нагруженных в узлах регулярными сосредоточенными силами, на квадрат основной частоты их колебаний в ненагруженном состоянии;

- разработать экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости решетки металлических ферм с параллельными поясами с использованием вибрационного метода;

- провести экспериментальное исследование моделей металлических ферм, в ходе которого апробировать разработанную методику;

- провести экспериментальные исследования деревометаллических балок и апробировать предложенный способ определения жесткости шва в составных балках, изготовленных из других материалов.

Методы исследования. В ходе проведения теоретических исследований использовались классические методы строительной механики и теории сооружений. При проведении численных расчетов и экспериментов применялись программные комплексы «SCAD» и «Mathcad».

Достоверность научных положений и результатов подтверждается:

- использованием фундаментальных принципов и методов строительной механики и теории сооружений;

- сопоставлением теоретических результатов с результатами, полученными в ходе численного эксперимента, а также с экспериментальными результатами динамических испытаний конструкций, полученными в работе и другими исследователями.

Научная новизна полученных результатов заключается в:

- выводе новых аналитических зависимостей, связывающих геометрические и жёсткостные характеристики элементов усиления неразрезных металлических балок ступенчато-переменной жесткости и позволяющих полуg чить оптимальный проект балок путем однократного аналитического расчета;

- разработке методик рационального усиления однопролетных металлических балок с помощью предварительно напряженных затяжек и предварительно напряженных шпренгелей, алгоритма расчета таких систем и программ для их реализации с помощью ЭВМ, обеспечивающих оптимальный выбор геометрических параметров элементов усиления путем их вариации;

- разработке новой рациональной конструкции покрытия большепролетного здания в виде предварительно напряженной статически неопределимой вантово-стержневой системы, обеспечивающей пониженную материалоемкость по сравнению с существующими аналогами;

- доказательстве закономерности о постоянстве коэффициента пропорциональности при произведении максимального прогиба металлических ферм с параллельными поясами, нагруженных в узлах регулярными сосредоточенными силами, на квадрат основной частоты их колебаний в ненагру-женном состоянии;

- разработке экспериментально-теоретического способа определения коэффициента жесткости горизонтального шва в двухслойных шарнирно опертых балках с помощью вибрационного метода на примере металлических ферм с параллельными поясами.

Практическая ценность работы.

Разработанные в диссертации методики оптимального и рационального проектирования усиления металлических статически определимых и неопределимых балок позволяют достичь положительного результата при однократном расчете при существенной экономии металла по сравнению с традиционными методами проектирования и могут найти широкое применение как при конструировании новых балок, так и при усилении балочных конструкций в эксплуатируемых зданиях и сооружениях.

Предложенная в работе вантово-стержневая система для перекрытия большепролетных зданий с уменьшенной конструктивной высотой и пониженной "материалоемкостью по сравнению с существующими аналогами может быть использована для устройства покрытий зданий при реальном проектировании.

Разработанный экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости горизонтального шва двухслойных балок с помощью вибрационный метода может найти широкое применение при диагностике вновь изготовляемых составных конструкций и конструкций, находящихся непосредственно в сооружении.

Результаты работы могут быть использованы в учебном процессе при чтении курса лекций по металлическим конструкциям, а также при реальном проектировании новых и усиливаемых конструкций.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

- аналитические зависимости, связывающие геометрические и жёстко-стные характеристики элементов усиления неразрезных металлических балок ступенчато-переменной жесткости, позволяющие получить оптимальный проект усиления путем однократного аналитического расчета ;

- методики оптимального усиления однопролетных металлических балок с помощью предварительно напряженных затяжек и предварительно напряженных шпренгелей, алгоритмы расчета таких систем и программа для ЭВМ, обеспечивающих рациональный выбор геометрических параметров элементов усиления путем их вариации;

- конструкция покрытия большепролетного здания в виде предварительно напряженной статически неопределимой вантово-стержневой системы с пониженными конструктивной высотой и материалоемкостью по сравнению с существующими аналогами;

- новые физические эффекты, установленные в процессе исследования работы металлических конструкций балочного типа и ферм;

- доказательство закономерности о постоянстве коэффициента пропорциональности при произведении максимального статического прогиба металлических ферм с параллельными поясами, нагруженных в ее узлах равными сосредоточенными силами, на квадрат основной частоты их колебаний в ненагруженном состоянии;

- экспериментально-теоретический способ определения коэффициента жесткости решетки фермы и горизонтального шва в двухслойных шарнирно опертых балках с помощью вибрационного метода.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на: научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ОрелГТУ в 2005.2008 гг.; на V-й Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие городов и новации жилищно-коммунального комплекса» (Москва, 2007 г.); на Международных академических чтениях «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (Курск, 2007 г.); на Всероссийской конференции «Проблемы оптимального проектирования сооружений» (Новосибирск, 2008 г.); на IV-й Международной научно-практической конференции «Основные проблемы архитектуры и строительства» (Орел, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов по кандидатским диссертациям, получен 1 патент на изобретение и 2 положительных решения на выдачу патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографии и приложения. Список использованной литературы содержит 125 наименований, в том числе 9 зарубежных. Работа изложена на 175 страницах, включая 63 рисунка, 19 таблиц.

1. Александровская, Э.С. Исследование работы стальных одноэтажных рам промышленных зданий за пределом упругости Текст. / Э.С. Александровская. Автореферат дис. канд. техн. наук. - М., 1970. - 11 с.

2. Бебнева, Г.Б. Выносливость предварительно напряженных балок Текст. / Г.Б. Бебнева // Доклады III Международной конференции по предварительно напряженным конструкциям. Т. 1. — Л., 1973.270 с.

3. Беленя, Е.И. Исследование упругопластических процессов работы балок, усиленных до загружения и под нагрузкой Текст. / Под ред. В.А. Балдина // Исследования по стальным конструкциям. -M.-JL: Госстройиздат, 1950. С.161-182.

4. Беленя, Е.И. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для ВУЗов Текст. // Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведерников. М.: Стройиздат, 1986. - 560 с.

5. Беленя, Е.И. Металлические конструкции: Спецкурс. Учеб. пособие для ВУЗов Текст. / Е.И. Беленя, Н.Н. Стрелецкий, Г.С, Ведерников и др. -М.: Стройиздат, 1982. 472 с.

6. Беленя, Е.И. Предварительно напряженные металлические несущие конструкции Текст. / Е.И. Беленя. М.: Стройиздат, 1975. -416 с.

7. Беленя, Е.И. Современное состояние и перспективы развития предварительно напряженных стальных конструкций Текст. / Е.И. Беленя // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1960. - № 6.-С. 15-19.

8. Беленя, Е.И. Статическая работа и расчет металлических блоков покрытия с предварительно напряженной обшивкой Текст. / Е.И. Беленя, Г.С. Фридман // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1979. - №2. - С. 26-32.

9. Бельский, Г.Е. О расчете стержневых систем за пределами упругости Текст. / Г.Е. Бельский // Строительная механика и расчет сооружений. 1968.-№2.-С. 1-5.

10. Бельский, М.Р. Усиление металлических конструкций под нагрузкой Текст. / М.Р. Бельский. Киев: Бущвельник, 1975. - 120 с.

11. Беляев, Б.И. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения Текст. / Б.И. Беляев, B.C. Корниенко. — М.: Стройиздат, 1968.-206 с.

12. Бирюлев, В.В О дальнейшем развитии металлических конструкций Текст. / В.В. Бирюлев, С.Н. Булгаков // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1995. - №2. - С. 36-42

13. Бирюлев, В.В. Металлические неразрезные конструкции с регулированием уровня опор Текст. / В.В. Бирюлев. М.: Стройиздат, 1984. — 288 с.

14. Бирюлев, В.В. О работе стальных балок со стенками, усиленными наклонными ребрами жесткости. / В.В. Бирюлев, И.И. Крылов // Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура. 1972. — №3. — С. 12-20.

15. Бирюлев, В.В. Предварительно напряженные стальные балки Текст. / В.В. Бирюлев. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. -Киев, 1954.-20 с.

16. Бирюлев, В.В. Проектирование металлических конструкций: Спецкурс. Учеб. пособие для ВУЗов Текст. / В.В. Бирюлев. — JL: Стройиздат, 1990.-432 с.

17. Бирюлев, В.В. Усиление и реконструкция производственных зданий и сооружений, построенных в металле Текст. /В.В. Бирюлев // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1993. - № 4. -С. 26-34.

18. Богуславский, П.Е. Способы усиления металлоконструкций мостовых кранов Текст. / П.Е. Богуславский. М.: Машгиз, 1943. — 68 с.

19. Вахуркин, В.М. К выбору формы стальной балки с предварительным напряжением Текст. / В.М. Вахуркин // Строительная механика и расчет сооружений. 1959. - № 2. - С. 41-47.

20. Вахуркин, В.М. Предварительно напряженные стальные конструкции (область применения и основные направления развития) Текст. / В.М. Вахуркин // Металлические конструкции. Сб. трудов ЛИСИ. 1962. - № 43. - С. 35-53.

21. Вахуркин, В.М. Предварительно напряженные стальные конструкции Текст. / В.М. Вахуркин // Материалы по стальным конструкциям. Проектстальконструкция. Вып. 2. 1958. - № 2. - С. 46-71.

22. Вахуркин, В.М. Предварительно напряженные стальные конструкции Текст. / В.М. Вахуркин // Материалы по стальным конструкциям. Проектстальконструкция. 1958. - № 2. - С. 32-54.

23. Гайдаров, Ю.В. Предварительно напряженные металлические конструкции Текст. / Ю.В. Гайдаров. — JL: Стройиздат, 1971. — 144 с.

24. Гайдаров, Ю.В. Предварительно напряженные металлические конструкции Текст. / Ю.В. Гайдаров. М.: Стройиздат, 1971. - 145 с.

25. Гастев, В.А. Восстановление мостов Текст. / В.А. Гастев. М.: Гос-стройиздат, 1932. — 451 с.

26. Гвозков, П.А. Оценка жесткости составных деревянных и деревометал-лических балок вибрационным методом Текст. / П.А. Гвозков. Автореферат дис. . канд. техн. наук. - Орел, 2008. - 18 с.

27. Геммерлинг, А.В. Матрица мгновенных реакций нелинейно-упругого стержня Текст. / А.В. Геммерлинг, В.И. Сливкер // Строительная механика и расчет сооружений. — 1973. — №3. -С. 26 -30

28. Геммерлинг, А.В. Несущая способность стержневых стальных конструкций Текст. / А.В. Геммерлинг. М.: Госстройиздат, 1958. - 216 с.

29. Геммерлинг, А.В. Развитие метода расчета строительных конструкций по предельным состояниям Текст. / А.В. Геммерлинг. — М.: Стройиздат, 1978. 39 с.

30. Геммерлинг, А.В. Расчет стержневых систем Текст. / А.В. Геммерлинг.- М.: Стройиздат, 1974. 207 с.

31. Гиясов, А. Плоскостные и пространственные конструкции покрытий зданий Текст. / А. Гиясов. М.: Изд-во АСВ, 2008. - 144 с.

32. Горев, В.В. Металлические конструкции: учебник: в 3 т. Т. 3: Специальные конструкции и сооружения Текст. /В.В. Горев — М.: Высшая школа, 2004. —544 с.

33. Гроздов, В.Т. Усиление строительных конструкций: Учеб. пособие Текст. / В. Т. Гроздов. СПб: Воен. инж.-техн. ун-т., 1997. - 264 с.

34. Давиденков, Н.Н. Динамические испытания металлов Текст. / Н.Н. Да-виденков. М.: Главная редакция литературы по чёрной металлургии, 1934.-394 с.

35. Донник, И.Я. Несущая способность прокатных двутавровых балок, усиленных под нагрузкой Текст. / И.Я. Донник. Автореферат дис. . канд. техн. наук. - Киев, 1956. -28 с.

36. Еремеев П. Г Металлические конструкции покрытий уникальных большепролетных сооружений Текст. / П.Г. Еремеев // ПГС. 2007. - № 3. -С. 23-27

37. Еремеев, П.Г. Большепролетное светопрозрачное покрытие Гостиного двора в Москве Текст. / П.Г. Еремеев, Н.В. Канчели // Архитектура и стр-во Москвы. 1999. - №3. - С. 35-40

38. Еремеев, П.Г. Особенности проектирования уникальных большепролетных зданий и сооружений Текст. / П.Г. Еремеев // Строительная механика и расчет сооружений. 2005. — № 1. — С. 33-38

39. Зверев, В.В. Эффективные строительные металлоконструкции на основе объемно-формованного тонколистового проката : Исследование, проектирование, изготовление Текст. / В.В. Зверев. — Автореферат дис. . докт. техн. наук. — Воронеж, 2000 — 43 с.

40. Иммерман, А.Г. Расчет усиленных под нагрузкой сжатых элементов сварных стальных ферм Текст. / А.Г. Иммерман, Б.И. Десятов // Металлические конструкции. Сб. тр. МИСИ. М.,1970.-№85.-С. 147-151.

41. Кизенгер, Р. Исследование напряженного состояния растянутых стержней металлических ферм при их усилении под нагрузкой Текст. / Р. Кизенгер. Автореферат дис. . канд. техн. наук. -М., 1973. - 18 с.

42. Кикин А.И., Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий Текст. / А.И. Кикин, А.А. Васильев, Б.Н. Кошутин.-М.: Стройиздат, 1969.-415 с.

43. Кирсанов, Н. М. Висячие покрытия производственных зданий Текст. / Н.М. Кирсанов, Стройиздат, 1990. - 128 с.

44. Киселев, В.А. Строительная механика Текст. / В.А. Киселев. — М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1960. 560 с.

45. Кожаринова, JI.B. Анализ работы составной балки при статических и динамических нагрузках Текст. / JI.B. Кожаринова, А.В. Турков, П.А. Гвозков // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». — Орел: изд-во ОрелГТУ, 2006. № 1-2. - С. 8-11

46. Колесников, В.М. Исследование работы некоторых стальных конструкций и отдельных элементов, усиленных под нагрузкой Текст. / В. М. Колесников. Автореферат дис. . канд. техн. наук. - Л., 1967. - 24 с.

47. Коробко, В. И. Закономерности золотой пропорции в строительной механике: Приложения в области обследования и испытания сооружений Текст. / В. И. Коробко. Ставрополь, СтПИ, 1990. - 108 е., ил.

48. Коробко, В. И. Изопериметрический метод в строительной механике: Теоретические основы изопериметрического метода Текст. / В. И. Коробко. М.: Изд-во АСВ, 1997. - 396 с.

49. Коробко, В.И. Вибрационный способ определения жесткости составной балки переменного сечения Текст. / В.И. Коробко, А.В. Турков // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений, №4, 2007. Москва, 2007. - С. 53-56

50. Коробко, В.И. Интегральная оценка качества предварительно напряженных плит перекрытия вибрационным методом Текст. / В.И. Коробко, Н.Д. Идрисов, Г.В. Слюсарев // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1990. -№ 6. - С. 104-107.

51. Коробко, В.И. Комбинированная вантово-стержневая система Текст. / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». — Орел: изд-во ОрелГТУ, 2006. № 1-2. - С. 20-23

52. Коробко, В.И. Об одной "замечательной" закономерности в теории упругих пластинок Текст. / В. И. Коробко. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1989. - № 11. — С. 32-36.

53. Коробко, В.И. Оптимальное подкрепление двухпролетной металлической балки ступенчато-переменной жесткости Текст. / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин, С.А. Морозов // Вестник отделения строительных наук. Курск: РААСН. - 2007. -№11.- С. 134-137

54. Коробко, В.И. Рациональное усиление металлических балок постановкой преднапряженных затяжек Текст. / В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». — Орел: изд-воОрелГТУ, 2007. № 4. - С.32-38

55. Коробко, В.И. Строительная механика стержневых систем Текст. / В.И. Коробко, А.В. Коробко. М.: Изд-во АСВ, 2007. - 510 с.

56. Коробко, В.И. Схемы большепролетных зданий с предварительно напряженной вантово-стержневой конструкцией покрытия Текст. В.И. Коробко, Р.В. Алдушкин // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». Орел: изд-во ОрелГТУ, 2006. - № 3-4. - С. 28-30

57. Кравчук, В.А. Конструкции, предварительно напряженные без затяжек. Оптимальное проектирование. Учебное пособие для ВУЗов Текст. / В.А. Кравчук. Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2006. - 187с.

58. Кудишин, В.И. Некоторые способы усиления балочных стальных конструкций Текст. / В.И. Кудишин // Промышленное и гражданское строительство. 2003. - №6 - С. 30-31

59. Кушнев, В.П. Усиление металлических конструкций Текст. / В.П. Кушнев. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Л., 1941. — 24 с.

60. Лайтес, С.Д. О мгновенной жесткости сечения при упругопластических деформациях Текст. / С.Д. Лайтес // Строительная механика и расчет сооружений. 1963. - №6. - С. 26-29.

61. Лащенко, М.Н. Аварии металлических конструкций зданий и сооружений Текст. / М.Н. Лащенко. Л.: Стройиздат, 1969. — 182 с.

62. Лащенко, М.Н. Анализ причин аварий металлических конструкцийТекст. / М.Н. Лащенко. JL: Стройиздат, 1969. - 183 с.

63. Лащенко, М.Н. Повышение надежности металлических конструкций зданий и сооружений при реконструкции Текст. / М.Н. Лащенко. Л.: Стройиздат, 1987. - 136 с.

64. Лащенко, М.Н. Регулирование напряжений в металлических конструкциях Текст. / М.Н. Лащенко. -М.-Л.: Стройиздат, 1966. 190 с.

65. Лащенко, М.Н. Усиление металлических конструкций Текст. / М.Н. Лащенко. М. — Л.: Госстройиздат, 1954. - 155 с.

66. Лялин, Н.Б. Усиление мостов Текст. / Н.Б. Лялин, Т.Н. Богданов Т. М.: Трансжелдориздат, 1941. - 439 с.

67. Мальганов, А.И. Восстановление и усиление ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений Текст. / А.И. Мальганов, B.C. Плевков. Томск: Изд-во ТГАСУ, 2002. - 390 с.

68. Мельников, Н.П. Металлические конструкции. Современное состояние и перспективы развития Текст. / Н.П. Мельников. М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.

69. Михайлов, В.В. Предварительно напряженные комбинированные и Байтовые конструкции. Учебное пособие для ВУЗов Текст. / В.В. Михайлов. М.: Изд-во АСВ, 2002. - 225с.

70. Мордью, Б. Байтовая система покрытия Текст. / Б. Мордью, Ф. Рент-майстер // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2002. -№8-С. 29-33

71. Неминский, М. Расчет усиленных сечений / М. Неминский // Строитель железных дорог. 1939. - № 1 1. - С. 45-54.

72. Никонов, Н.Н. Большепролетные покрытия. Анализ и оценка: Учеб. пособие для вузов Текст. / Н.Н. Никонов. М.: Изд-во АСВ, 2000. - 389 с.

73. Окерблом, Н.О. Сварочные деформации и напряжения Текст. / Н.О. Окерблом. М.-Л.: Машгиз,1948. - 351 с.

74. Ольков, Я.И. Автоматизированное оптимальное проектирование пространственных металлических стержневых конструкций (ПМСК) с использованием алгоритмов структурной оптимизации Текст. / Я.И. Оль-ков, А.В. Андронников // Строительство. — 2003. — №12. С. 8-13

75. Ольков, Я.И. Оптимальное проектирование металлических предварительно напряженных ферм Текст. / Я.И. Ольков, И.С. Холопов. — М.: Стройиздат, 1985. 154 с.

76. Париков, В.И. Мгновенная жесткость нелинейно-упругого стержня с учетом деформаций сдвига Текст. / В.И. Париков, В.И. Сливкер // Материалы научно-технической конференции НИИОН при ГНИ Ленпром-стройпроект. Вып. 3. — Л., 1973. С. 28-39.

77. Париков, В.И. Оптимизация статически неопределимых многоэтажных рам Текст. / В.И. Париков. Автореферат дис. . канд. техн. наук. -М., 1980. - 22 с.

78. Патон, Е.О. Руководство по восстановлению разрушенных железнодорожных мостов Текст. / Е.О. Патон. — Киев, 1921. 400 с.

79. Ребров И.С, Тамбовцев Е.Н. Влияние сварочных деформаций на работу стальных балок, усиливаемых диагональными ребрами Текст. / И.С. Ребров, Е.Н. Тамбовцев // Металлические конструкции и испытания сооружений. Межвуз. темат. сб-к. Л., ЛИСИ, 1987.-С.38-43.

80. Ребров, И.С. Деформационный расчет стержневых систем при их усилении под нагрузкой Текст. / И.С. Ребров // Металлические конструкции и испытания сооружений. Межвузовский сборник. -Л.:ЛИСИ, 1977.-№1.-С. 108-116.

81. Ребров, И.С. К расчету стержневых систем, усиленных под нагрузкой Текст. / И.С. Ребров // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1979. - №1. - С. 62-67.

82. Ребров, И.С. Работа сжатых стержней стальных конструкций, усиленных под нагрузкой Текст. / И.С. Ребров. — JL: Стройиздат, 1976. 176 с.

83. Ребров, И.С. Усиление стержневых металлических конструкций: Проектирование и расчет Текст. / И.С. Ребров. Л.: Стройиздат, 1988. — 288 с.

84. Ржаницин, А.Р. Устойчивость равновесия упругих систем Текст. / А.Р. Ржаницын. М.:Гостехтеориздат, 1955. - 248 с.

85. Ржаницын, А.Р. Составные стержни и пластинки Текст. / А.Р. Ржаницын. М.: Стройиздат, 1986. - 316 с.

86. Римшин, В.И. Обследование и испытание зданий и сооружений. Учебное пособие для ВУЗов Текст. / В.Г. Казачек, Н.В. Нечаев, С.Н. Нотен-ко, В.И. Римшин, А.Г. Ройтман. — М.: Высш.шк., 2006. — 655с.

87. Родионов, И.К. Влияние технологических параметров сварки на работу сжатых, усиливаемых увеличением сечения, стержней стальных строительных ферм, находящихся под нагрузкой Текст. / И.К. Родионов. Автореферат дис. . канд. техн. наук. -М., 1980.-22 с.

88. Руководство по усилению элементов металлоконструкций с применением сварки. ЦНИИ Проектстальконструкция Текст. — М., 1979.- 15 с.

89. Сахновский, М.М. Металлические конструкции: Техническая эксплуатация Текст. / М.М. Сахновский. Киев, Буд1вельник, 1976. - 256 с.

90. Сахновский, М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций Текст. / М.М. Сахновский. Днепропетровск: Промшь, 1975.-237с.

91. Сахновский, М.М. Уроки аварий стальных конструкций Текст. / М.М. Сахновский, A.M. Титов. — Киев: Буд1вельник, 1969. — 200 с.

92. Сехниашвили, Э.А. Интегральная оценка качества и надежности предварительно напряженных конструкций Текст. / Э.А. Сехниашвили //АН СССР, АН ГССР, Ин-т вычисл. математики им. Н.И. Мусхели-швили. М.: Наука, 1988. - 216 с.

93. Сливкер, В.И. К расчету нелинейно-упругих стержневых систем Текст. / В.И. Сливкер // Строительная механика и расчет сооружений. 1971. - №6. - С. 17-21.Ф

94. СНиП П-23-81 . Стальные конструкции / Госстрой СССР Текст. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1980. - 96 с.

95. Снитко, Н.К. Строительная механика Текст. / Н.К. Снитко. — М.: Высшая школа, 1980. 431 с.

96. Степаненко, А.Н. Поисковые исследования рациональной конструкции тонкостенных балок Текст. / А.Н. Степаненко, Я.И. Ольков // Исследования по строительным конструкциям. Свердловск: Изд-во УПИ, 1969.-С. 89-95

97. Столбов, А.В. Работа и расчет стальных балок, усиливаемых под нагрузкой Текст. / А.В. Столбов. — Автореферат дис. . канд. техн. наук. -Л., 1984.-22 с.

98. Стрелецкий, Н.С. Избранные труды Текст. / Под ред. Е.И. Беленя. -М.: Стройиздат, 1972. 599 с.

99. Стрелецкий, Н.С. Проектирование и изготовление экономичных металлических конструкций Текст. / Н.С. Стрелецкий, Д.Н. Стрелецкий. -М.: Стройиздат, 1964. 360 с.

100. Ференчик, П. Предварительно напряженные стальные конструкции Текст. / П. Ференчик, М. Тохачек. М.: Стройиздат, 1979. - 423 с.

101. Шварцбург, Б.Г., Расчет металлических конструкций, усиливаемых в напряженном состоянии / Б.Г. Шварцбург, Я. Л. Куценюк // Строительная промышленность. — 1939. №8. — С. 70-71.

102. Шелестенко, А.П. Влияние остаточных напряжений на устойчивость сварных стержней Текст. / А.П. Шелестенко // Транспортное строительство. 1954. - №2. - С.36-41

103. Шепельский, М.Я. Исследование упругопластической работы стальных балок, усиленных до загружения и под нагрузкой Текст. / М.Я. Шепельский. Автореферат дис. . канд. техн. наук. — Харьков, 1959. - 18 с.

104. Deng, J. Stress analysis of steel beams reinforced with a bonded CFRP plate Text. / J. Deng, Marcus M. K. Lee, Stuart S. J. Moy // Composite structures. Vol. 65 No. 2. 2004. - p. 205-215

105. El-Hacha, Raafat Bond Characteristics of High-Strength Steel Reinforcement Text. / Raafat El-Hacha, Hossam El-Agroudy, Sami H Rizkalla, // ACI Structural Journal Vol. 103 No. 6 2006. - p. 771-782

106. Kim, J.B. Rehabilitation of truss bridges using a superimposed arch system Text. / J.B. Kim, RJ. Brungraber // Transportation Research Record Vol. 1 No. 950.- 1984.-p. 146-149

107. Kim, J.B. Truss bridge rehabilitation using steel arches Text. / J.B. Kim, R.J. Brungraber, J.M. Yadlosky // Journal of Structural Engineering. Vol. 110 No. 7. 1984. - p. 1589-1597

108. Kim, T. Experimental evaluation of plate-reinforced steel moment-resisting connections Text. / T. Kim, A.S. Whittaker, V.V. Bertero // Journal of structural engineering. Vol. 128 No. 4. -2002. p. 483-491

109. Sakano, M. Reinforcement of a steel beam using a heated high-strength steel plate Text. / M. Sakano, H. Namiki, N. Horikawa, S. Yamamoto, H. Ta-dano, Y. Osakada, K. Okabe // Technol Rep Kansai Univ No 44. 2002. - p. 113-117

110. Sakano, M. Reinforcement of a steel beam using a heated high-strength steel plate Text. / M. Sakano, H. Namiki, N. Horikawa, S. Yamamoto, H. Ta-dano, Y. Osakada, K. Okabe // Technol Rep Kansai Univ No 44. 2002. - p. 113-117

111. Winand, A. Applications of the pre-stressing on bridges of the Belgian Text. / A. Winand // Annales des Travaux Publics de Belgique. — 1978. -No. 1-2.- p. 27-31

112. Xanthakos, P.P. Theory and design of bridges Text. / P.P. Xanthakos. -Wiley (John) & Sons, Incorporated, 1994. 1463 p.