автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Развитие конструктивных форм и методов расчета комбинированных систем шпренгельного типа
- доктора технических наук
- Егоров, Владимир Викторович
- город
- Санкт-Петербург
- год
- 2004
- специальность ВАК РФ
- 05.23.01
- цена
- 450 рублей
Автореферат диссертации по теме "Развитие конструктивных форм и методов расчета комбинированных систем шпренгельного типа"
ЕГОРОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ
РАЗВИТИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ШПРЕНГЕЛЬНОГО ТИПА
Специальность 05.23.01 — «Строительные конструкции, здания и сооружения»
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Санкт - Петербург 2004
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации»
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор БЕЛЫЙ Григорий Иванович академик РААСН, доктор технических наук, профессор ОЛЬКОВ Яков Иванович доктор технических наук, профессор ПАВЛОВ Юрий Анатольевич
Ведущее предприятие - ФГУП «Головной институт «Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии Федерального агентства по атомной энергии».
Защита состоится 21 октября 2004 г. в 1322 час. на заседании диссертационного совета Д218.008.01 при Петербургском государственном университете путей сообщения МПС РФ по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр. д. 9. ауд. 3-237.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГУПС МПС РФ.
Автореферат разослан 20 сентября 2004 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,
Научный консультант -доктор технических наук, профессор ЗАБРОДИН Михаил Петрович
профессор
ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Строительный комплекс ежегодно потребляет около трети общего объема металлопродукции черных металлов, производимых в Российской Федерации. При расходовании на нужды строительства огромных объемов материальных и энергетических ресурсов повышение эффективности их использования приобретает существенное значение и становится важной народнохозяйственной проблемой.
В современных рыночных условиях во многом отпала необходимость производства большого количества однотипных конструкций, имеющих модульные размеры. В тоже время все более явно обозначается потребность в широкой номенклатуре легких металлических конструкций для перекрытия различных пролетов, в том числе и отличных от типовых. Часто требуются небольшие партии конструкций с низкой трудоемкостью изготовления, размещение производства которых возможно на широкой технологической базе, в том числе и неспециализированной. Это позволяет ускорить размещение и выполнение заказа, а также существенно снизить его стоимость.
В последние годы все большее значение приобретает реконструкция и капитальный ремонт эксплуатируемых объектов. Перекрываемые пролеты и планировочные схемы существующих зданий и сооружений часто отличаются от модульных, что затрудняет применение серийно выпускаемых конструкций.
В связи с изложенным разработка новых конструктивных форм легких металлических конструкций с гибкой компоновочной схемой и создание конструктивных решений, обеспечивающих снижение расхода металла и трудоемкости изготовления и монтажа, приобретает особое значение.
Представленные в настоящей работе исследования направлены на решение проблемы совершенствования строительных металлоконструкций в соответствии с целевой комплексной государственной программой О.Ц.031.055.16.Ц.02 «Разработать и внедрить новые прогрессивные металлические конструкции с применением сталей повышенной и высокой прочности, а также коррозионно стойких сталей и экономичных профилей проката, включая конструкции массового применения,
механизированных и автоматизированных поточных линиях, участках или установках, обеспечивающих повышение производительности труда при изготовлении металлоконструкций на 15...20% в расчете на м2 здания и экономию стали на 8...10%» (№ Г.Р. 01840072554).
Создание, исследование и внедрение специальных конструкций, необходимых при реконструкции и капитальном ремонте транспортных сооружений, проводилось в рамках отраслевой программы по повышению эффективности использования действующих основных производственных фондов: «Разработка и внедрение легких комбинированных металлических конструкций при реконструкции и капитальном ремонте объектов локомотивного хозяйства» (№ Г.Р. 1830031591)..
Всесторонний анализ эволюции конструктивных форм, условий изготовления и монтажа несущих строительных систем показывает, что одним из перспективных и многообещающих направлений их дальнейшего развития является применение в качестве плоских, пространственных и пространственных отдельно стоящих систем предварительно напряженных комбинированных конструкций, основу которых составляют жесткие элементы, усиленные шпренгельными затяжками..
Стремление к снижению расхода металла и улучшению других показателей должно сочетаться с обеспечением надежной работы конструктивных систем шпренгельного типа. В связи с этим для адекватной оценки их напряженно-деформированных и предельных состояний необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования, особенно при комбинаторном воздействии статических и динамических нагрузок. При этом возникает потребность в совершенствовании расчетных моделей оценки надежности и оптимизации параметров шпренгельных систем. Для определения областей рационального применения необходимо накопление опыта их проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.
Целью работы являлась разработка и исследование новых технических решений легких металлических конструкций шпренгельного типа, способов их изготовления и монтажа, а также создание эффективных систем усиления зданий и сооружений различного назначения, исследование
их напряженно-деформированного состояния при статических и динамических нагрузках.
Для достижения этой цели:
- выполнен анализ развития легких строительных металлических конструкций зданий и сооружений;
- обоснованы пути совершенствования комбинированных систем шпренгельного типа для зданий и сооружений;
- определено перспективное направление развития предварительного напряжения металлических конструкций - сочетание в одной конструктивной форме различных приемов регулирования усилий и деформаций;
- предложены новые конструктивные формы плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа, способы их изготовления, предварительного напряжения и монтажа, а также шпренгельные системы усиления эксплуатируемых конструкций, защищенные 27-ю патентами и авторскими свидетельствами на изобретение;
- теоретически и экспериментально исследована работа шпренгель-ных систем, предварительно напряженных комбинированным способом -выгибом частей исходного профиля балки жесткости и натяжением затяжек, в условиях поперечного изгиба и стесненного кручения; определено влияние комбинированного предварительного напряжения на устойчивость плоской формы изгиба;
- решена задача поиска оптимальных по условиям прочности очертаний затяжек и форм поперечных сечений балок жесткости шпренгель-ных систем при различных схемах загружения;
- разработаны механико-математические модели поперечных колебаний плоских шпренгельных и вантово-стержневых систем, учитывающие их геометрическую и конструктивную нелинейность, историю загруже-ния, начальные геометрические несовершенства, а также многоуровневые формы очертания затяжек, наличие гасителей колебаний и другие факторы;
- создана механико-математическая модель изгибно-крутильных колебаний предварительно напряженных пространственно-шпренгельных систем, учитывающая влияние геометрической и конструктивной нели-
нейности, разнообразные условия закрепления и сложный характер их за-гружения и эксплуатации;
- разработана вероятностная модель оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем, позволяющая учитывать усилия предварительного натяжения затяжек как фактор стохастической природы;
- предложенные технические решения внедрены в практику строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений различного назначения.
Научная новизна работы заключается в:
- обосновании путей совершенствования конструктивных форм комбинированных систем шпренгельного типа, повышающих эффективность их применения;
- создании конструктивных форм плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа и разработке способов их изготовления, предварительного напряжения и монтажа, а также шпренгель-ных систем усиления эксплуатируемых конструкций, новизна которых защищена 27-ю авторскими свидетельствами и патентами на изобретение;
- экспериментально-теоретическом исследовании влияния предварительного напряжения взаимным выгибом частей балки жесткости и натяжением затяжек на прочность и устойчивость шпренгельных систем;
- разработке расчетной модели поиска оптимальных по условиям прочности очертаний затяжек и форм поперечных сечений балок жесткости шпренгельных систем;
- определении эффективных форм очертания затяжек при различных параметрах шпренгельных конструкций;
- создании механико-математических моделей поперечных и изгиб-но-крутильных колебаний шпренгельных и вантово-стержневых систем, учитывающих их особенности - геометрическую и конструктивную нелинейность;
- исследовании влияния конструктивной нелинейности на напряженно-деформированное состояние и амплитудно-частотные характеристики шпренгельных и некоторых вантово-стержневых систем;
- разработке вероятностной модели оценки обеспеченности несущей способности шпренгельных конструкций, позволяющей учитывать стохастическую природу как механических и геометрических параметров системы, так и величины предварительного натяжения затяжек;
- определении влияния законов распределения усилий натяжения затяжек на обеспеченность несущей способности шпренгельных систем.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
- предложенные технические решения внедрены в практику строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений и показали свою эффективность, как по расходу материала, так и по трудоемкости изготовления и монтажа;
- обоснована и практически подтверждена эффективность включения комбинированного предварительного напряжения шпренгельных систем как в технологию заводского изготовления, так и в процесс сборки и монтажа на строительной площадке, а также возможность производства комбинированных систем на широкой технологической базе;
- созданы практические методы расчета и конструирования предварительно напряженных шпренгельных конструкций, используемые в проектной практике институтами «Ленжелдорпроект», «Ленаэропроект» и «ГИПРООБР»;
- разработано «Руководство по проектированию шпренгельных балок с перфорированной стенкой», которое используется институтами «Ленжелдорпроект» и «ГИПРООБР» при проектировании несущих конструкций зданий и сооружений.
На защиту выносятся следующие научные результаты:
- новые эффективные конструктивные решения легких плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа;
- способы изготовления, предварительного напряжения и монтажа предложенных конструкций;
- комбинированные способы регулирования усилий;
- методы расчета шпренгельных систем с комбинированным предварительным напряжением; результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния комбинированного предварительного напряжения
на прочность и устойчивость шпренгельных систем;
- математическая модель и результаты численного анализа рациональных параметров шпренгельных систем при различных условиях за-гружения;
- нелинейные механико-математические модели поперечных и из-гибно-крутильных колебаний шпренгельных и вантово-стержневых систем, результаты теоретических и экспериментальных исследований их динамических характеристик;
- вероятностная модель расчета и результаты численных экспериментов оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем.
Внедрение результатов работы.
Предложенные металлические комбинированные конструкции шпренгельного типа нашли применение на 35-ти объектах Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона Российской Федерации.
Разработаны и внедрены различные типы комбинированных систем: номенклатурный ряд малоэлементных шпренгельных ферм с наклонными стойками; большепролетные шпренгельные фермы марочной сборки для пролетов 42...48 м и более; комбинированные вантовые поперечины шпренгельного типа для подвески контактной сети железных дорог; шпренгельные каркасы с ригелями из перфорированных двутавров и комбинированным предварительным напряжением; шпренгельные конструкции с эффективными формами очертания затяжек; шпренгельные подкрановые балки; рамы шпренгельного типа; шпренгельные системы усиления - «жесткий шпренгель», «обратный шпренгель», инвентарные шпренгеля и др.
Рекомендации по практическому расчету легких металлических конструкций шпренгельного типа используются в проектной практике института «Ленжелдорпроект», «Ленаэропроект», «ГИПРООБР» и других организаций.
Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации подтверждается комплексным характером выполненной работы, включающей: теоретические исследования, основанные на апробированных и
широко применяемых методах расчета, численный анализ на ЭВМ, экспериментальные исследования на крупномасштабных моделях, сравнительный анализ полученных результатов исследований с данными других авторов, а также мониторинг процесса изготовления, сборки, монтажа и эксплуатации конструкций.
Настоящая работа включает введение, семь разделов, основные выводы, список использованной литературы и приложения.
Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований докладывались на:
- Научно-технической конференции «Повышение эффективности применения металлических строительных конструкций регулированием усилий и деформаций». Свердловск, УПИ, 1982;
- Всесоюзном семинаре «Перспективы развития и пути повышения эффективности применения легких и особо легких металлических конструкций». Киев, 1984;
- Всесоюзном семинаре «Индустриальные технические решения для реконструкции зданий и сооружений промышленных предприятий». Макеевка, 1986;
- Научно-техническом семинаре «Опыт реконструкции и технического перевооружения промышленных предприятий, реконструкции жилых и общественных зданий». Ленинград, 1986;
- У-й Ленинградской конференции по проблемам применения легких алюминиевых и стальных конструкций в народном хозяйстве. Ленинград, 1989;
- Всесоюзной конференции «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Ленинград, ЛИИЖТ, 1990;
- Научно-техническом семинаре «Транспорт России». Санкт- Петербург, 1993;
- Научно-практической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта решают ученые» Санкт-Петербург, ПГУПС, 1994;
- Ш-ей, ГУ-й, У-й, У-й Международных конференциях «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Санкт-Петербург, 1995; Санкт-Петербург, 1999; Череповец, 2002; Санкт-Петербург, 2004;
- Семинаре «Эффективность реконструкции зданий различного назначения и оценка ее с применением персональных ЭВМ». Санкт-Петербург, ПГУПС, 1995;
- Научно-технической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта решают ученые». Санкт-Петербург, 1995;
- Научно-методических конференциях «Проблемы строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений на транспорте».
Санкт-Петербург, ПГУПС, 1997, 1999;
- II...VII научно-методических конференциях «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций» Санкт-Петербург, БИТУ, 1998... 2003;
- Международной научной конференции «Современные строительные конструкции из металла и древесины», Одесса, ОГАСА, 1999;
- У-й межвузовской научно-методической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». Москва, РГОТУПС, 2000;
- ХЬ Межгосударственном семинаре «Актуальные проблемы прочности». Новгород, НовГУ, 2002;
- 45....60-й научных конференциях профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов. Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 1988...2003;
- 56-й Международной научно-технической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства». Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2004;
- Всероссийских симпозиумах по прикладной и промышленной математике. Ростов-на-Дону, 2002; Сочи, 2002, 2003; Петрозаводск, 2003; Кисловодск 2004;
- Международной конференции «Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте». Самара, СамГАСа, 2002;
- "УТ-м международном симпозиуме «Современные проблемы прочности» им. В .А. Лихачева. Великий Новгород, НовГУ, 2003;
- Международной конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов». Санкт - Петербург, ПГУПС, 2003;
- УШ-й Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах». Санкт-Петербург, СПбПГУ, 2004;
- "Ш-й Украинской научно-технической конференции. "Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее", УкрНИИПСК им. В.Н.Шимановского, Киев, 2004;
В законченном виде работа рассмотрена и одобрена:
- на расширенном семинаре кафедры «Здания и сооружения на железнодорожном транспорте» Российского государственного открытого университета путей сообщения, Москва 2004;
- на расширенном семинаре кафедры «Металлические конструкции и испытания сооружений» Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, Санкт-Петербург, 2004;
- на расширенном семинаре кафедры «Строительные конструкции»
Петербургского государственного университета путей сообщения, Санкт-Петербург, 2004;
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 86 работах, в том числе 27 - патенты и авторские свидетельства на изобретения. Наименования основных работ приведены в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи разделов, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа включает 295 страниц текста, 198 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 333 наименований, приложения, изложенные на 25 страницах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, ее значение в решении народно-хозяйственных проблем, формулируются цели и задачи исследований, излагаются основные результаты работы, которые выносятся на защиту, отмечается их научное значение и практическая ценность. Приводятся сведения о внедрении результатов исследований.
В первом разделе проведен анализ развития строительных металлических конструкций зданий и сооружений различного назначения, из которого следует, что применение комбинированных металлических конструкций шпренгельного типа в различных областях техники доказывает их преимущества по сравнению с другими конструктивными формами. В тоже время отмечены основные недостатки и определены пути совершенствования конструктивных форм комбинированных систем шпренгельного типа.
Развитие предварительно напряженных комбинированных систем связано с деятельностью ведущих научно-исследовательских центров, среди которых, в первую очередь, необходимо отметить коллективы ЦНИИ ПСК им Н.П.Мельникова, ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, ЛенЗНИИЭП, НИИ Радио и др., а также кафедры металлических и строительных конструкций МИСИ, КИСИ, ЛИСИ, НИСИ, ЛИИЖТ, Грузинского и Уральского политехнических институтов и др.
В разработку, исследование и внедрение комбинированных систем и
способов их предварительного напряжения большой вклад внесли Е.И.Беленя, В.В.Бирюлев, В.М.Вахуркин, А.А.Васильев, А.А.Воеводин, Ю.В.Гайдаров, А.В.Гемерлинг, Н.Н.Демидов, М.М.Жербин, М.П.Забродин, В.К.Качурин, Н.М.Кирсанов, О.А.Курбатов, М.Н.Лащенко, Н.П.Мельников, В.А.Пермяков, Г.Д.Попов, К.Г.Протасов, Г.Э.Райнус, А.Н.Размадзе, В.П.Романов, Ю.М.Сильницкий, Г.А.Соболев, Б.А.Сперанский, К.Х.Толмачев, В.В.Трофимович и др. Из зарубежных исследователей следует отметить В.Веселы, А.Тесара, М.Тохачека, П.Ференчика и др.
Существенный эффект снижения материалоемкости комбинированных систем достигается за счет их предварительного напряжения, перспективным направлением которого является комбинированное предварительное напряжение - сочетание в одной конструктивной форме различных приемов искусственного регулирования усилий и деформаций.
Предложена структурированная классификация способов предварительного напряжения, показано, что предварительное напряжение может быть осуществлено как при изготовлении отдельных элементов комбинированных конструкций, так и в процессе сборки или монтажа конструкции в целом.
Отмечено, что для расширения областей применения и повышения эффективности использования комбинированных систем шпренгельного типа актуальным является совершенствование их конструктивных и технологических решений.
Поиски новых конструктивных форм покрытий зданий и сооружений, обеспечивающих минимальный расход стали, а также снижение трудоемкости изготовления и монтажа, привели к созданию новых типов комбинированных систем шпренгельного типа.
/. Плоские и пространственные отдельно стоящие комбинированные системы. При широком многообразии конструктивных решений шпренгельных систем очертания затяжек принимаются, как правило, подобными форме эпюры изгибающих моментов от внешней нагрузки. Однако такие очертания являются оптимальными только при предварительном напряжении затяжек, обеспечивающем в расчетном состоянии без-
моментную работу балки жесткости, что на практике часто недостижимо. Для снижения массы шпренгельных систем предложены и разработаны конструктивные решения шпренгельных балок с эффективными формами очертания затяжек (патент № 2186913, рис. 1, а).
Предлагаемые технические решения позволяют после приложения к шпренгельной системе нагрузок за счет формы очертания затяжки перераспределить и снизить максимальные величины действующих в балке жесткости изгибающих моментов.
Другим приемом снижения массы шпренгельных конструкций может быть целенаправленное формирование рациональной геометрии решетки. Так, для увеличения упругого отпора затяжек и снижения изгибающих моментов в средней, наиболее нагруженной части балки жесткости шпренгельной системы предлагается наклонная схема установки стоек шпренгелей (патент № 2184819, рис.1, б).
Для повышения жесткости и устойчивости шпренгельных систем в условиях загружения части пролета предложена установка. затяжек в нескольких уровнях (патент № 2169243, рис. 1, в).
Ряд предложенных технических решений (патент № 2169242, № 2173751, рис. 1, г) основан на саморегулировании усилий натяжения затяжек в зависимости от величин эксплуатационных нагрузок.
ГГ. Шпренгельные конструкции с составной балкой жесткости. Дополнительного эффекта от применения шпренгельных конструкций можно достичь за счет изготовления их элементов из различных материалов. С этой целью для мобильных зданий и сооружений предложена сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка (патент № 2182207, рис.2, а), особенностью которой является возможность разборки и повторного применения.
Предложено техническое решение балочных элементов, в том числе и балок жесткости шпренгельных систем, позволяющее создавать из стандартных досок или брусьев составные конструкции с поперечными сечениями и пролетами, значительно превышающими стандартные размеры (патент РФ № 2166038, рис.2, б).
III. Пространственные покрытия шпренгельного типа. В развитие конструктивных форм перекрестно-шпренгельных систем предложено сочетание в одной конструкции шпренгельных элементов с балками жесткости и двухпоясных вантовых ферм, объединенных в местах взаимного пересечения стойками шпренгелей (а.с. № 975956, рис.3, а).
Попытки придать несущим элементам ограждающих функций привели к созданию перекрестно-шпренгельной системы, у которой в качестве нижнего пояса используется металлическая мембрана с перфорацией на участках между стойками шпренгелей (а.с. № 975955).
Широкое применение в строительстве нашел блочный монтаж, основным преимуществом которого является снижение трудоемкости сборки и монтажа. При участии автора предложен пространственный блок покрытия шпренгельного типа (ах. № 979597, рис.3, б), конструктивное решение которого позволяет эффективно использовать затяжки из высокопрочных сталей, очерченные по кривым, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
IV. Комбинированные системы покрытий с замкнутым опорным контуром. С участием автора предложено несколько технических решений для покрытий зданий и сооружений с замкнутым опорным контуром на произвольном плане - а.с. № 785446 (рис. 4), № 916699, № 912871.
Все они включают в себя системы радиальных верхних и нижних гибких элементов, закрепленных с одной стороны к концам жестких балок-распорок вблизи опор, с другой - к верхнему и нижнему центральному кольцу. Одной из главных отличительных особенностей предложенных конструкций является отказ от материалоемкого опорного контура, который работает по безмоментной схеме только в случае кольцевой формы при действии нагрузок, равномерно распределенных по всей площади покрытия.
Одним из экономичных и архитектурно выразительных типов пространственных конструкций, как известно, являются купола. Для увеличения их несущей способности предложены конструктивные решения, в которых используются шпренгельные усиления меридианальных элементов
сетчатого или ребер ребристо-кольцевого куполов (а.с. №9090675, патент №2166036).
V. Комбинированные системы с гасителями колебаний. Серьезной проблемой является обеспечение несущей способности шпренгельных систем при комбинаторном воздействии статических и динамических нагрузок: снеговых, гололедных, ветровых, аварийных, нагрузок промышленной сейсмики и т.п. В этой связи предложено конструктивное решение (патент №2186914), в котором для увеличения диссипативных свойств шпренгельной системы, используются силы трения. Целесообразным также является применение гасителей колебаний, встроенных в стойки шпренгельной системы и связанных с конструкцией упругими связями (патент № 218208, рис. 5, а).
Комбинированные системы имеют разнообразные геометрические формы и конструктивные решения. Общим для них является наличие гибких и жестких элементов. Для снижения отрицательного влияния динамических воздействий предложен пружинный гаситель, использующий явление удара, который может быть установлен на гибких элементах любой комбинированной конструкции (патент № 2193637, рис. 5, б).
VI. Способы изготовления, предварительного напряжения и монтажа шпренгельных систем. Предложенные конструктивные формы шпренгельных и вантово-стрежневых систем предопределяют необходимость совершенствования способов и приемов их изготовления, сборки и монтажа.
Для продления упругой работы и повышения устойчивости балок жесткости при восприятии усилий распора целесообразно в их поясах создавать начальные растягивающие напряжения. В связи с этим предложен способ изготовления предварительно напряженной перфорированной металлической балки (а.с. № 1159995, рис.6, а), при котором в системе возникает комбинированное предварительно напряжение - от выгиба навстречу друг другу в упругой стадии отдельных частей балки жесткости, полученных при разрезке исходного профиля по зигзагообразным кривым, и предварительного натяжения затяжки. Для снижения трудоемкости изготовления предварительно напряженных шпренгельных конструкций, а
также включения в процесс монтажа процедуры искусственного регулирования усилий предложен способ комбинированного предварительного напряжения перфорированной шпренгельной балки, сочетающий изгиб частей исходного профиля в одном направлении и натяжение затяжки (патент № 2190735, рис. 6, б).
С целью уменьшения усилий в напрягающих элементах, возникающих в процессе предварительного напряжения, предложен способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной балки (патент № 2208104). Напряжение затяжки в этом случае осуществляется за счет напрягающей стойки.
Другим способом, приводящим к снижению трудозатрат при выполнении предварительного напряжения, является его совмещение с процессом установки конструкции в проектное положение. В этой связи предложен способ монтажа предварительно напряженного шпренгельного блока покрытия (патент № 2208103).
Существенного эффекта снижения трудозатрат при монтаже и уменьшения материалоемкости рамных каркасов можно достигнуть за счет одновременного предварительного напряжения ригелей шпренгель-ного типа и колонн, осуществляемого в процессе крепления ригеля к колоннам. Предложен способ монтажа предварительно напряженной шпрен-гельной рамы (патент № 2188915, рис. 6, в), позволяющий в процессе ее монтажа осуществить комбинированное предварительное напряжение -натяжение затяжки шпренгельного ригеля одновременно с изгибом колонн навстречу друг другу.
VII. Шпренгельные системы усиления широко используются в строительной практике. Совершенствование конструктивных решений и приемов усиления позволяет существенно повысить эффективность от их применения. В этой связи предложен способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем (патент РФ № 2187608, рис. 7, а), позволяющий за счет использования жесткого шпренгеля усиления и особенностей его включения в работу усиливаемой конструкции снизить трудоемкость- процесса предварительного напряжения. В некоторых случаях це-
лесообразно использование временного шпренгеля и специальных грузов, (патент РФ № 2209278, рис.7, б).
Шпренгельные системы эффективны также и для усиления конструкций из других материалов. С целью снижения трудоемкости усиления железобетонных балок, имеющих, как правило, трещины в растянутых зонах, предложен способ усиления шпренгелем (патент РФ № 2208105). Для снижения трудозатрат при усилении балок с переменной по длине пролета высотой сечения, например, подкрановых, целесообразно использовать предложенное конструктивное решение по а.с. № 947330.
Обобщая предложенные технические решения можно сформулировать следующие направления совершенствования комбинированных систем шпренгельного типа:
Г. Повышение эффективности конструктивных форм достигается путем: - применения эффективных форм очертания затяжек; - устройства рациональной решетки шпренгельных систем (установка наклонных стоек); - применения многоуровневых затяжек; - создания технических решений, обеспечивающих в процессе загружения комбинированных систем саморегулирование усилий натяжения затяжек; - использования комбинированных систем с составными балками жесткости на эффективных связях сдвига, в том числе, с возможностью многократного применения; - сочетания гибких и жестких элементов, обеспечивающего рациональное распределение усилий в элементах комбинированных систем; - замены мощного опорного контура балками-распорками пространственно-шпренгельного типа (для покрытий на произвольном плане); - использования в купольных конструкциях рёбер в виде предварительно напряженных шпренгельных. систем; - применения специальных гасителей колебаний, встроенных в конструкции комбинированных систем (при воздействии нагрузок динамического характера);
ГГ. Снижение трудозатрат и массы комбинированных систем при их изготовлении, предварительном напряжении и монтаже обеспечивается за счет совокупности конструктивных и технологических приемов: а) сочетания в одной конструктивной форме или системе различных способов предварительного напряжения - предварительного изгиба частей составной
балки жесткости в одном направлении и напряжения затяжек; взаимного выгиба частей составной балки жесткости и натяжения затяжек; предварительного натяжения затяжкой шпренгельного ригеля рамы и изгиба колонн; взаимного выгиба частей составной балки жесткости ригеля и изгиба колонн рамы; напряжения затяжкой с одновременным изгибом ригеля рамной системы и т.п.; б) включения процедуры предварительного напряжения системы в технологический процесс ее сборки и монтажа; в) предварительного напряжения второстепенных элементов, обеспечивающих при минимальных затратах необходимые начальные усилия в системе.
III. Снижение трудоемкости процесса усиления существующих конструкций при использовании шпренгельных систем усиления достигается:
- за счет использования в качестве затяжки шпренгеля жестких элементов;
- путем применения инвентарных шпренгельных систем многократногоо использования.
На основе анализа проведенных ранее исследований сформулированы проблемы, решение которых может значительно повысить эффективность применения комбинированных систем шпренгельного типа. Недостаточно исследованы: особенности напряженно - деформированного и предельного состояний систем с комбинированным предварительным напряжением; оптимальные параметры шпренгельных систем с односторонними затяжками; колебания комбинированных конструкций в режиме конструктивной нелинейности при одновременном воздействии статических и динамических нагрузок; надежность комбинированных систем с учетом стохастического характера усилий предварительного напряжения.
Во втором разделе изложен анализ существующих подходов к расчету предварительно напряженных шпренгельных систем.
Отмечается, что недостаточно изучены напряженно-деформированное состояние и устойчивость шпренгельных систем; предварительно напряженных комбинированным способом, включающим натяжение затяжек и взаимный выгиб частей исходного профиля балки жесткости.
Для решения этих задач теоретически и экспериментально исследовано раздельное и совокупное влияние компонентов комбинированного
чении рассматриваемых систем. Определен прочностной критерий, позволяющий оценить целесообразность использования комбинированного предварительного напряжения. Показано, что существует величина разгружающего влияния затяжек при которой достигается наибольший эффект от комбинации предварительных напряжений (рис.- 8, 9). Приводятся рациональные из условия прочности соотношения компонентов предварительного напряжения для различных параметров шпренгельных систем.
Выявлено, что предварительный выгиб повышает крутильную жесткость перфорированных балок жесткости открытого профиля, приведенное значение которой в общем случае определяется по ф-ле (6).
Представлен сравнительный анализ расчетных данных и результатов экспериментальных исследований серии опытных конструкций пролетом 3,6 м, подтверждающий достоверность теоретических исследований.
Для исследования устойчивости рассматриваемых систем использована техническая теория тонкостенных стержней В.З Власова и деформационная теория расчета упругих стержней В.З.Власова,. Б.М.Броуде, Л.Н.Воробьева, обобщенная Е.И.Бейлиным. В уравнения равновесия были введены дополнительные компоненты, учитывающие влияние комбинированного предварительного напряжения, при этом учет упругого отпора затяжек определялся в соответствии с методикой М.П.Забродина. Рассмотрены разнообразные конструктивные схемы и условия их загружения. Исследовано раздельное и совокупное влияние компонентов комбинированного предварительного напряжения на величину критической нагрузки (рис. 10).
В третьем разделе рассмотрены существующие подходы к формообразованию шпренгельных систем с односторонними затяжками. Вопросы оптимального проектирования строительных конструкций рассматривались широким кругом исследователей, среди которых: МЛеви, Г.Гейман, И.М.Рабинович, К.М.Хуберян, А.И.Виноградов,
Ю.А.Радциг, К.Г.Протасов и др. Оптимизации предварительно напряженных конструкций посвящены работы Е.И.Белени,
Б.А.Сперанского, Я.И.Олькова, И.С.Холопова, В.В.Трофимовича, В.А.Пермякова и др.
Проведенный анализ показал, что традиционные формы очертания затяжек для широкого набора условий загружения не обеспечивают эффективную работу предварительно напряженных шпренгельных систем.-
Для устранения этого недостатка определены новые подходы к назначению очертаний затяжек шпренгеля, обеспечивающие относительное увеличение несущей способности системы. Новизна предложенных решений защищена патентом на изобретение.
Предложена расчетная модель, у которой в качестве функции цели рассматривался наибольший масштаб нагрузки заданного характера, обеспечивающий условия прочности элементов и системы в целом:
ß = min{min{ß1(f,x),ß2(f,x)>ß3(f,x)}}->max) (1)
где min |ß( (f,x),ß2 (f,x),ß3(f,x)| - значения масштабных коэффициентов нагрузки по условиям прочности верхнего пояса, нижнего пояса балки и затяжки соответственно, зависящие от геометрии очертания затяжки -Дх), физико-механических характеристик материалов и геометрических параметров балки жесткости и затяжек, а также уровня предварительного напряжения, величины и характера загружения.
Значения р^з определялись из прочностного расчета, выполненного по определенному алгоритму.
Ограничения: а) условия ограничения максимального габарита конструкции б) прочность системы на стадии натяжения затяжек; в) жесткость при действии внешних сил; г) устойчивость на стадии натяжения затяжек и при действии внешних сил.
Для решения этой задачи в качестве основы использован известный симплекс-метод Нелдера-Мида, модифицированный определенным образом. Разработан алгоритм расчета и программные средства его реализации.
Проведен численный анализ широкого спектра шпренгельных конструкций, позволивший определить условия и параметры шпренгельных систем, при которых достигается наибольший эффект от использования
предложенных форм очертания затяжек.
Показано, что при равновесных схемах загружения (очертания затяжек подобны эпюре изгибающих моментов в основной системе от внешней нагрузки) и уровне предварительного напряжения затяжек, обеспечивающем безмоментную работу балки жесткости, традиционные и предложенные формы очертания затяжек совпадают (см. табл.). При меньших уровнях предварительного напряжения предложенные формы затяжек отличаются от традиционных, а эффективность от их применения возрастает.
Определено, что наиболее эффективной формой поперечного сечения балки жесткости шпренгельной системы является ассиметричное с более развитым верхним поясом. Степень асимметрии при равновесных схемах загружения определяется условиями устойчивости и жесткости шпренгельных систем, а также уровнем их предварительного напряжения, а при неравновесных - жесткостными и геометрическими параметрами конструкций и условиями их загружения.
При равновесных схемах загружениях шпренгельных систем высоту балки жесткости целесообразно назначать минимальной из условий обеспечения необходимой жесткости и устойчивости системы.
Оптимизация шпренгельных систем обеспечивает увеличение прочности системы до 5...25%.
В четвертом разделе проанализирована эволюция методов динамического расчета комбинированных систем.
Динамическому расчету балочных и стержневых систем посвящено большое количество теоретических работ, авторами которых являются: С.П.Тимошенко, А.Ф.Смирнов, В.З.Власов, В.В.Болотин, А.Р.Ржаницын и др. Вопросы колебаний комбинированных систем рассматривались в работах И.К.Мелдера, Г.Б.Хачалова, В.П.Бабия, Г.Б.Бебневой, Ю.В.Гайдарова, А.А.Голубева, М.П.Забродина, М.И.Казакевича, Б.С.Левитина, А.Б. Пуховского, А.ИХтепановой, Б.Я.Шаломова и др. Отмечается, что, несмотря на значительное количество исследований, остается потребность в разработке расчетных моделей, отражающих как их нелинейные свойства, так и разнообразную гамму условий закрепления
Таблица
Классические и активные формы очертания затяжек шпренгельных систем при равновесных схемах загружения (Н0 Ф 0,__-классическая _ -активная)
"о/ /Щ 0 0,5 1,0
Форма затяжки д,%
16,6 14,1 0
Форма затяжки
д,%
9,73 5,3 0
Форма затяжки д,%
1 1 /V 1 —- V
12,5 9,66 0
Форма затяжки 1 иМ-
д,%
10,1 7,2 0
при одновременном воздействии статических и динамических нагрузок.
Важной и малоизученной особенностью комбинированных систем шпренгельного типа является конструктивная нелинейность, возникающая при их колебаниях вследствие периодического отключения гибких элементов - затяжек.
Предложена механико-математическая модель поперечных колебаний предварительно напряженных шпренгельных систем, учитывающая влияние геометрической и конструктивной нелинейности, а также широкий спектр параметров системы - разнообразные условия закрепления, многоуровневое размещение затяжек, связи сдвига в составных балках жесткости, воздействие гасителей колебаний и т.п., и сложные условия их загружения - комбинаторный и временно'й характер действия статических и динамических нагрузок, изменение массы конструкции в процессе колебаний, сотрясения опор и т.д.
Основу предложенной модели представляет шпренгельная система пролетом Ь, усиленная N затяжками различного очертания, при следующих допущениях: - материал балки жесткости и затяжек работает в упругой стадии; - стойки являются абсолютно жесткими и установлены с шагом п, - контур поперечного сечения балки жесткости считается неде-
формируемым; - линии действия нагрузок проходят через центр тяжести балки жесткости, положение которого совпадает с центром изгиба; - внешним сопротивлением среды, перемещениями системы и инерционными усилиями, возникающими вдоль продольной оси X, пренебрегаем.
Уравнения колебаний составной балки с N затяжками представлены в следующем виде:
.2 »
= у.
Здесь: m(x) - удельная (на единицу длины) масса балки; у^,^ - поперечная координата оси балки; уо(х) - начальная координата оси балки; £(х) - форма ¡-ой затяжки; I - время; 1 - номер затяжки; Н,(х,1) - проекция усилия в ьой затяжке на ось х; Ноп(0 - суммарное усилие в заделке; Е1 — сумма изгибных жесткостей частей балки жесткости; Е, - коэффициент внутреннего сопротивления; q = я(х,1) - внешняя нагрузка; Рает(х,1) - распределенная сила со стороны демпферов; - расстояние между составными частями балки; Т - погонное усилие сдвига между составными частями балки; - коэффициент жесткости шва;
V' 1
У= = +>.-
Е1
к=! ЕкАк
у|*=0 ~ Их=ь ~ Хм.;
Граничные условия:
52У
5х:
_ ч
¡<1
Э(у-уо)
ах
»-ОХ У .
4.0= ти =
дгТ
дх1
х=0
Е1
~дк2
= 0.
Здесь: Ь - длина балки; С! - эксцентриситет крепления ¡-й затяжки; - изгибная жесткость опорного контура; УА0 = УА0(1), УАЬ = УАЬ(1)-функции перемещений опор системы во времени.
Усилие в ¡-ой затяжке:
Н,
: тах
(3)
где: Но, - проекция начального усилия в затяжке на ось х; ЕзД,; - жесткость затяжки на растяжение; ]; - длина затяжки; Д1-, - изменение длины затяжки из-за деформации балки.
А 1, = А1с + Д1, + Д 1 к + А 1 н , (4)
здесь: Д1с - изменение длины затяжки за счет наклона опорных сечений балки жесткости; Д1,- укорочение затяжки за счет изменения длины балки при изгибе; Д1м - изменение длины затяжки за счет упругого отпора
стоек; Д1н - укорочение затяжки за счет сжатия балки затяжками; ЕА — суммарная осевая жесткость балки жесткости; Ноп - суммарное продольное усилие в опорной заделке.
Для решения поставленной задачи использовалась явная схема Рунге-Кутты-Мерсона четвертого порядка точности по времени с автоматическим контролем точности решения. Для дискретизации по пространству использовались центрально-разностная схема второго порядка точности. Разработан алгоритм расчета и программные средства его реализации. Исследовано влияние конструктивной нелинейности шпренгельных систем на их амплитудно-частотные характеристики при свободных поперечных колебаниях. Показаны отличительные особенности исследуемых систем от аналогичных стержневых.
Отмечено, что попеременное отключение затяжек в процессе свободных колебаний шпренгельных систем приводит к возникновению конструктивной нелинейности, проявляющейся в периодическом скачкообразном изменении схемы работы конструкции и, соответственно, частоты собственных колебаний. Влияние конструктивной нелинейности при симметричных и кососимметричных формах колебаний различно. При симметричных колебаниях с ростом относительного времени отключения затяжек, частота уменьшается (рис.11). Это связанно со снижением упругого отпора затяжек и соответствующим периодическим уменьшением изгиб-ной жесткости системы в целом. В тоже время при кососимметричных формах одновременное отключение затяжек исключает распор в балке жесткости шпренгельной системы, что приводит к увеличению частоты колебаний.
Оценивая эффект влияния предварительного напряжения затяжек на частотные характеристики шпренгельных систем, можно сделать следующие обобщения: при симметричных формах колебания увеличение усилий натяжения затяжек приводит к снижению собственной частоты колебаний, а в зоне конструктивной нелинейности - к ее увеличению. При кососим-метричных - во всех диапазонах работы шпренгельной системы увеличение предварительного напряжения сопровождается снижением частотной характеристики.
Особенным является то, что у конструктивно нелинейных комбинированных систем, в отличие от обычных стержневых, осцилляционные свойства зависят не только от геометрических и механических параметров, но и от величины предварительного напряжения затяжек. При этом порог, осцилляционности с ростом амплитуд колебаний снижается, а при увеличении уровня натяжения затяжек возрастает. В условиях свободных затухающих колебаний частотная характеристика шпренгельных систем с отключающимися затяжками является величиной переменной: при симметричных формах, по одной полуволне, она с уменьшением амплитуд возрастает, а при кососимметричных, по двум полуволнам -уменьшается.
Рассмотрена работа шпренгельных систем в условиях вынужденных колебаний. Определено, что в условиях вынужденных резонансных колебаний под действием внешних периодических сил отключение затяжек приводит к изменению собственных частот и выполняет роль естественного гасителя колебаний. Частоты внешних возмущений, соответствующие наибольшим амплитудам колебаний шпренгельных систем с отключаю -щимися затяжками, при симметричных формах колебаний меньше, а при кососимметричных - больше значений собственных частот линейных колебаний. Представлены методики для определения наиболее опасных частот внешних возмущений.
Выявлены воздействия периодического характера, влияние которых, при определенных условиях, может стать значимым и приводить к аварийным ситуациям. К ним следует отнести нагрузки промышленной сейсмики и внешние нагрузки периодического характера. Предлагается ряд конструктивных мероприятий, позволяющих снизить их отрицательное влияние.
Отмечается, что одним из способов активного влияния на динамические параметры шпренгельных систем является учет их взаимодействия с опорным контуром.
На крупномасштабных моделях пролетом 6 м проведена серия экспериментов. Исследовались динамические характеристики шпренгельных систем и эффективность предложенных средств гашения при свободных колебаниях в условиях периодического отключения затяжек. Динамиче-
ские загружения опытных конструкций создавались путем разрыва нагруженной силовой тяги. Цепь съема информации включала датчики колебаний, специально сконструированную аналого-цифровую плату и компьютер. Результаты проведенных экспериментов подтвердили корректность разработанной модели.
Рассмотрены колебания шпренгельных конструкций с составными балками жесткости. Показано, что эффективным инструментом управления динамическими характеристиками шпренгельных систем являются параметры связей составных балок жесткости. Выявлено, что увеличение жесткости связей сдвига и разноса элементов балки приводит к повышению частотной характеристики системы. Теоретические исследования проверены статическими и динамическими испытаниями шпренгельной конструкции с составной балкой жесткости пролетом 9 м. При этом оценивались амплитудные и частотные характеристики свободных колебаний. Результаты испытаний подтвердили приемлемость разработанной расчетной модели.
Для расчета комбинированных систем с различными геометрическими и конструктивными формами разработана конечно-элементная модель динамического расчета, которая позволяет выполнять расчет комбинированных систем с учетом геометрической и конструктивной нелиней-ностей при разнообразных условиях закрепления на действие сложных комбинаций внешних нагрузок. При этом она позволяет оценивать продольные колебания элементов системы. Расчет некоторых типов вантово-стержневых систем показал, что для них периодическое отключение вант оказывает влияние на амплитудно-частотные характеристики системы,
В целях проверки корректности разработанной конечно-элементной модели проведена серия испытаний двухконсольных вантово-стержневых систем Произведено сравнение эксперименталь-
ных и теоретических данных при действии статических и динамических нагрузок. Результаты испытаний подтвердили обоснованность применения предложенной конечно-элементной модели.
В пятом разделе показано, что в ранее выполненных работах не учитывался фактор конструктивной нелинейности систем пространствен-
но-шпренгельного типа. С этой целью разработана механико-математическая модель изгибно-крутильных колебаний предварительно напряженных пространственно-шпренгельных систем, учитывающая влияние геометрической и конструктивной нелинейности, а также сложный характер их загружения и эксплуатации.
Уравнения изгибно--крутильных колебаний балки жесткости, усиленной пространственно ориентированными затяжками, с учетом допущений к ф-ле (2), представлены в виде:
^ а2 £Г '[ дх2 дкг\ тдхг
ах4а
^ a2 ù 'I дк2 ах2 Г тдк2
т 4-f " ЛУ2 йу2 I v ' ЯУ2
эх4а
(5)
Здесь: уо(х), Zo(x), y(x,t), z(x,t) - начальные и текущие координаты продольной оси балки жесткости; 0(t) - текущий угол поворота балки; <р0 - начальный угол наклона затяжки; х - продольная координата; fi = f| (х) - функция выноса затяжек; i - номер затяжки; N - количество затяжек; H,(x,t) - проекция усилия в i-ой затяжке на ось х; уо - угол наклона линии действия нагрузки к оси z; lj - длина «рычага» силы; у0 - угол между линией действия нагрузки и «рычагом»; ej - тип силы: 0 - постоянного направления, 1 - следящая; Е, G, - модуль упругости и модуль сдвига балки жесткости; , 1г, 1ш , U - изгибные, секториальный и крутильный моменты инерции сечения балки жесткости соответственно; г, rm - полярные
радиусы инерции поперечного сечения и массы балки жесткости соответственно.
Приведенную крутильную жесткость балки жесткости, в постановке В.З.Власова предложено определять следующим образом:
где второе слагаемое учитывает влияние затяжек, а третье - предварительный выгиб частей балки жесткости. Граничные условия:
Мх-о = У|,.Ь = ^ = гА0; 2|„ь = Ъ^ ©[„ = = 0;
г
Э2у ах2
дгг
ах2 а2е
\
ах
ах1
Х-0.Ь
59 'ах
и..
Где: ^ - пролет; Оу, С1( - изгибные жесткости опорного контура относительно осей у и г; Ое - жесткость опорного контура при кручении.
Усилие в 1-ой затяжке определяются по ф-ле (3). Изменение длины затяжки из-за деформации балки:
А 1, = А 1с + А 1, + А 1 к
+ А 1 н + А 1е
Здесь - составляющие, аналогичные ф-ле
(4); Д1в- влияние угла поворота на длину затяжки;
Ру> Р2, Мв - силы и крутящий момент, действующие на балку жесткости со стороны гасителей. Предложенный учет влияния гасителей позволяет изменять в процессе колебаний жесткость пружин и коэффициент вязкого трения (демпфирования), что дает возможность, варьируя параметрами жесткости пружины и коэффициентом вязкого трения, добиваться наибольшего эффекта гашения колебаний.
Для решения системы (5) использован подход, примененный при разработке расчетной модели поперечных колебаний шпренгельных систем (2), что позволило на единой методологической базе решить несколько задач.
Исследованы амплитудно-частотные характеристики различных типов пространственно-шпренгельных систем. Определено, что конструктивная нелинейность пространственно-шпренгельных систем при изгибно-крутильных колебаниях сопровождается проявлением особых динамических свойств, которые отличаются от соответствующих характеристик этих же систем при плоских поперечных колебаниях. Так пространственные изгибные колебания по симметричным формам усиливают влияние конструктивной нелинейности, что приводит к дополнительному снижению частотной характеристики системы. В то же время влияние крутильной составляющей при изгибно-крутильных колебаниях заключается с одной стороны в увеличении амплитуд, соответствующих переходу в зону конструктивной нелинейности, с другой стороны, при работе в этом режиме, имеет место относительное повышение частоты изгибных колебаний (рис. 12).
Численный анализ показал, что наличие шпренгельных затяжек увеличивает частоту собственных крутильных колебаний пространственно-шпренгельных систем на 15...30%.
Для снижения амплитуд изгибно-крутильных колебаний предложены гасители, встроенные в конструктивную форму пространственно-шпренгельных систем. Разработана расчетная модель гасителя, воздействующая как на изгибные, так и на крутильные формы колебаний.
Экспериментальная оценка предложенного расчетного подхода проведена на крупномасштабных моделях пролетом 6 м при действии статических и динамических нагрузок изгибно-крутильного характера, в том числе и с использованием гасителей колебаний.
Результаты экспериментов подтвердили, что в условиях загружения шпренгельных систем крутильными статическими нагрузками пространственно ориентированные затяжки оказывают разгружающее воздействие, а при крутильных колебаниях в зоне конструктивной нелинейности
Рис.12. Зависимость собственных частот от величины начального
возмущения при поперечных и ■ изгибно-крутильных колебаниях
пространственно-шпренгельной системы. В - изгибные колебания вдоль
оси х (у); 20 - то же вдоль оси ъ и у; Б0 - тоже при наличии крутильной
составляющей относительно оси X ; У - велиаииа-начаяьнвР»-ввзмущения;
[рос. ШННОКАЛЬИАЯ
ю0 - частота при Н, ; > 0.
33
БИБЛИОТЕКА С.Метс|!(1рг
ОЭ 200 акт
собственные частоты возрастают. Для опытных конструкций эффект составил 21%. В целом проведенные эксперименты подтвердили приемлемость предложенной расчетной модели.
В шестом разделе рассмотрены некоторые аспекты надежности комбинированных систем.
Применение вероятностно-статистических методов к расчету надежности строительных конструкций связано с исследованиями М.Майера, Н.Ф.Хоциалова, Н. С. Стрелецкого, А.Р.Ржаницына, В.В. Болотина и др. В настоящее время исследования в этой области ведутся большой группой ученых, среди которых: О.О.Адреев, П.Л.Визир, В.А.Громацкий, Ю.П.Гуща, А.Я.Дривинг, А.П. Кудзис, М.Б.Краковский, О.В.Лужин, А.С.Лычев, Ю.А.Павлов, С.В.Пичутин, А.П.Пшеничкин, В.Д. Райзер, М.М.Ройтштейн, Н.Н.Складнев, Б.Й. Снарскис, Ю.Д.Сухов, Ю.И.Тетерин, В.П.Чирков и др.
Далее отмечается, что стохастическая природа усилий предварительного напряжения как фактора несущей способности шпренгельных систем в известных вероятностных моделях не рассматривалась.
Предложена вероятностная модель для оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем, которая дает возможность количественной оценки влияния параметров стохастической природы, в том числе и усилий предварительного натяжения затяжек, что позволяет при назначении конструктивных и технологических параметров целенаправленно влиять на несущую способность шпренгельных конструкций.
Расчетный подход к оценке обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем с затяжками включал детерминистическую и стохастическую части.
Детерминистическая часть модели базировалась на известном и широко применяемом в строительной механике методе сил.
Прочность системы представлена в виде:
где и Яг характеризуют допустимый масштаб нагрузки для балки жесткости, а q} - для затяжки, при условии выполнения ограничений: по жесткости и прочности системы на стадии натяжения затяжек, а также устойчивости в процессе предварительного напряжения и работы под нагрузками.
В стохастической части модели случайными полагались механические характеристики материала балки жесткости и затяжки, усилия начального натяжения затяжек и величина их выноса. Законы распределения Но и ФО принимались в зависимости от технологических и монтажных условий и характеризовали различные уровни требований к режиму изготовления и предварительного напряжения конструкции. Моделирование значений несущей способности осуществлялось методом РЯС-сетки. Типичные результаты моделирования значений несущей способности р приведены на рис.13 в виде гистограмм абсолютных частот.
Обработка результатов моделирования включала: формулировку гипотез о законе распределения несущей способности; проверку гипотез; вычисление оценок значений несущей способности, соответствующих заданной обеспеченности.
Анализ данных, полученных при различных механических и геометрических параметрах системы и схемах ее загружения, показал, что с точки зрения типа закона распределения их можно разделить на две группы: унимодальные (рис. 13, а), описываемые трехпараметрическим распределением Вейбулла, и трехмодальные (рис. 13,6) распределения, которые можно описать смесью трех усеченных на конечный промежуток нормальных распределений. Значения несущей способности, отвечающие заданной обеспеченности, вычислялись как соответствующие квантили указанных распределений (рис. 14).
Исследовано влияние законов распределения технологических параметров, включая усилия начального натяжения затяжек и характер за-гружения шпренгельных систем, на обеспеченность их несущей способности. Определено, что при невысоких требованиях к обеспеченности несущей способности (V = 0,92...0,96), а также при достаточно высокой точности создания предварительного напряжения (V < 0,045) тип закона распределения усилий натяжения затяжки не оказывает значительного
влияния на несущую способность системы. Для рассмотренных примеров это влияние не превысило А = 5%, что можно считать относительно несущественным. В тоже время для ответственных конструкций его учет, безусловно, необходим.
Показано, что используемые в практике расчетов коэффициенты надежности не учитывают величину уровня усилий предварительного натяжения затяжек и точность его создания. Численный анализ дает основания утверждать, что существуют диапазоны коэффициентов вариации, при которых обеспечивается и не обеспечивается расчетный уровень несущей способности, определенный с использованием коэффициентов надежности. При этом, чем больше усилия предварительного напряжения, тем при меньших значениях коэффициента вариации не обеспечивается расчетная несущая способность конструкции.
Предложенный подход позволяет адекватно учитывать влияние.за-кона распределения и точности создания усилий предварительного напряжения на обеспеченность несущей способности шпренгельных систем.
Численные эксперименты показали, что с повышением требований к обеспеченности снижение несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем зависит от уровня начального натяжения затяжек: чем ниже уровень, тем меньше снижение несущей способности. Также установлено, что при известном законе распределения и коэффициенте вариации усилий предварительного напряжения наибольшую несущую способность шпренгельной системы обеспечивает предварительное напряжение, математическое ожидание которого меньше значений, полученных из детерминистического расчета (рис.15). Предложенный расчетный подход позволяет определять эти величины.
В седьмом разделе приводятся сведения о практическом использовании результатов исследований. Показано, что предложенные и разработанные комбинированные системы использованы на 35-ти объектах Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона Российской Федерации в ОАО «Российские железные дороги филиал «Октябрьская железная дорога», ФГУП «Петербургский метрополитен», ОАО «Метрострой» и других организациях.
Приводятся сведения об использовании результатов исследований в проектной практике институтов «Ленжелдорпроект», «Ленаэропроект», «ГИПРООБР» и ряда других проектных организаций.
Представлены данные о практическом применении разработанных конструктивных систем, объектах внедрения, условиях изготовления и монтажа Среди них:
- малоэлементные шпренгельные фермы с наклонными стойками для пролетов 12,18,40 м (рис. 16);
- большепролетные шпренгельные фермы марочной сборки для пролетов 42 и 48 м;
- комбинированные вантовые поперечины шпренгельного типа, перекрывающие пролеты до 84 м;
- шпренгельные каркасы с ригелями из перфорированных двутавров и комбинированным предварительным напряжением для пролета Ь = 25 м (рис. 17);
- шпренгельные конструкции с предложенными эффективными формами очертания затяжек;
- шпренгельные подкрановые балки Ь = 7.. Л 4 м;
-рамы шпренгельного типа пролетом Ь = 30 м (рис. 18);
- различные шпренгельные системы усиления (рис. 19) и др.
Рис. 17
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. На основе анализа комбинированных систем шпренгельного типа, используемых в зданиях и сооружениях, определены пути их дальнейшего совершенствования, заключающиеся в применении: рациональных геометрических форм, прогрессивных профилей, комбинаций различных способов искусственного регулирования усилий и деформаций, специальных средств и приемов, а также современных методов расчета.
2. Предложены и экпериментально-теоретически обоснованы новые конструктивные формы плоских и пространственных легких комбинированных систем шпренгельного типа с гибкой компоновочной схемой, способы их изготовления, предварительного напряжения и монтажа, а также шпренгельные системы усиления эксплуатируемых конструкций, учитывающие условия возведения, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений, которые защищены 27-ю авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ на изобретения.
3. Теоретически и экспериментально исследована работа шпрен-гельных систем с комбинированным предварительным напряжением, включающим взаимный выгиб частей балки жесткости и натяжение затяжек:
- при действии на шпренгельную систему неравновесных и, особенно, внеузловых нагрузок, предложено устраивать ее с перфорированной балкой жесткости переменной высоты;
- установлен прочностной критерий, отражающий целесообразность использования комбинированного предварительного напряжения; определены рациональные параметры его компонентов;
- исследована устойчивость плоской формы изгиба; проанализировано раздельное и совокупное влияние компонентов комбинированного предварительного напряжения на устойчивость шпренгельных конструкций;
- предварительное напряжение выгибом приводит к увеличению крутильной жесткости системы и повышает ее прочность и устойчивость;
- комбинированное предварительное напряжение повышает прочность системы на 15...20%, а устойчивость на 8... 12%.
4. Определены новые подходы к назначению эффективных форм очертания затяжек шпренгельных систем. Разработана математическая модель поиска оптимальных по условию прочности очертаний затяжек и форм поперечных сечений балок жесткости при различных схемах загру-жения и уровнях предварительного напряжения. Выявлены и математически обоснованы формы очертания затяжек, позволяющие увеличить прочность системы на 5...25%. Новизна предложенных технических решений защищена патентом РФ № 2186913 на изобретение.
5. Теоретически и экспериментально исследованы поперечные колебания шпренгельных систем. Разработана механико-математическая модель, учитывающая их геометрическую и конструктивную нелинейность, а также другие факторы.
Выявлен ряд существенных особенностей предварительно напряженных шпренгельных систем, связанных с явлением конструктивной нелинейности:
- в отличие от традиционных стержневых, динамические характеристики и границы осцилляционности комбинированных конструкций с отключающимися затяжками зависят от амплитуды колебаний, уровня предварительного напряжения и от величины статической нагрузки. Варьируя параметрами комбинированных систем, можно изменять условия перехода в зону конструктивной нелинейности и тем самым управлять их динамическими характеристиками;
- при свободных затухающих колебаниях частотная характеристика шпренгельных систем с отключающимися затяжками является величиной переменной;
- в случае вынужденных резонансных колебаний фактор конструктивной нелинейности приводит к существенному снижению амплитуд, при этом частоты внешних возмущений, соответствующие наибольшим амплитудам, не равны частотам собственных линейных колебаний системы.
6. В результате исследований установлено, что частоты собственных колебаний шпренгельных конструкций существенным образом зависят от выноса и формы очертания затяжек.
Проанализировано влияние на несущие конструкции малых колебаний опор на резонансных частотах и неоднократное периодическое действие одной и той же нагрузки. Показано, что неучет этих воздействий может приводить к аварийным ситуациям, в связи с чем предлагается ряд компенсирующих конструктивных мероприятий.
Для снижения амплитуд колебаний по симметричным формам предложены и обоснованы специальные средства гашения колебаний; при ко-сосимметричных формах колебаний предложено использовать шпрен-гельные системы с многоуровневыми затяжками.
На крупномасштабных моделях пролетом 6 м проведены многочисленные экспериментальные исследования, подтвердившие корректность основных теоретических положений.
7. Исследованы динамические параметры шпренгельных систем с составными балками жесткости. Установлено, что на их частотную характеристику влияет как величина сдвиговой жесткости связей, так и разнос элементов балки. Испытания серии шпренгельных систем с составной балкой жесткости пролетом 9 м подтвердили приемлемость предложенной расчетной модели.
8. Теоретически и экспериментально исследованы поперечные колебания вантово-стержневых систем. Разработана конечно-элементная модель динамического анализа комбинированных систем различной топологии, учитывающая их геометрическую и конструктивную нелинейность
при разнообразных условиях закрепления. Исследования показали, что для вантово-стержневых систем периодическое отключения вант существенным образом влияет на их динамические параметры. Испытания серии двухконсольных вантово-стрежневых конструкций подтвердили корректность теоретических исследований.
9. Исследованы изгибно-крутильные колебания пространственно-шпренгельных систем. Разработана механико-математическая модель расчета и алгоритм ее реализации.
Выявлены некоторые особенности их динамических характеристик:
- при симметричных формах пространственных изгибных колебаний частотная характеристика пространственно-шпренгельных систем снижается относительно собственной частоты поперечных колебаний, а при крутильных -возрастает;
- наличие шпренгельных затяжек увеличивает частоту их собственных крутильных колебаний.
Для снижения отрицательного влияния динамических воздействий предложены гасители колебаний, встроенные в конструктивную форму комбинированных систем.
На крупномасштабных моделях пространственно-шренгельных систем проведена серия статических и динамических испытаний в условиях изгибно-крутильных воздействий. Результаты экспериментов подтвердили приемлемость предложенной расчетной модели.
10. Разработана вероятностная модель оценки обеспеченности несущей способности шпренгельных систем с учетом стохастического характера их механических и технологических параметров, в том числе и усилий предварительного напряжения. Установлены зависимости обеспеченности несущей способности от механических, конструктивных и технологических параметров системы. Оценено влияние законов распределения усилий натяжения затяжек на обеспеченность несущей способности системы в целом.
11. Практика применения предложенных конструкций на 35-ти объектах Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона Российской Федерации подтвердила эффективность их использования в современном строи-
тельстве.
12. Разработаны практические методы расчета предложенных конструкций шпренгельного типа, используемые в проектной практике ряда организаций.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
1. Патент РФ на изобретение № 2186913 Е04 С 3/08. Предварительно-напряженная шпренгельная балка / Егоров В.В. Опубл. 10.08. 2002 Бюл. № 22.
2. Патент РФ на изобретение № 2184819 Е04 С 3/10. Предварительно-напряженная шпренгельная ферма / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2002 г. в Бюл. № 19.
3. Патент РФ на изобретение №2169243, Е04 С 3/10. Предварительно напряженная шпренгельная ферма / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 20.06.2001 Бюл. № 17.
4. Патент РФ на изобретение № 2169242, Е04 С 3/08. Шпренгельная ферма / Алексашкин Е.Н., Егоров В.В., Забродин М.П., Сметанин Д.С. Опубл. 20.06.2001 Бюл. №17.
5. Патент РФ на изобретение № 2173751, Е04 В 7/14. Предварительно напряженная вантовая конструкция / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 20.09.2001 Бюл. № 26.
6. Патент РФ на изобретение № 2182207, Е04 С 3/10. Сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.05.2002 Бюл. № 13.
7. Патент РФ на изобретение № 2166038; Е04 С 3/18, 3/12. Строительный элемент/ Алексашкин Е.Н., Егоров В.В. Опубл. 27.04.2001 Бюл. №12.
8. Авторское свидетельство № 975956 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Покрытие здания и сооружения /В.В.Егоров, Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин. Опубл. 23.11.1982 Бюл. № 43.
9. Авторское свидетельство № 975955 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Покрытие здания и сооружения. / М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин, В.В.Егоров. Опубл. 23.11.1982 Бюл. № 43.
10. Авторское свидетельство № 979597, (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Пространственный блок покрытия / Гайдаров Ю.В., Акимов -Перетц Д.Д., Козьмина В.К., Алексашкин Е.Н., Егоров В.В. Опубл. в Бюл. № 45,1982.
11. Авторское свидетельство № 785446 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Висячее покрытие / Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин, В.В.Егоров. Опубл. 07.12.1980 Бюл. № 45.
12. Авторское свидетельство № 916699 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Висячее покрытие / В.В.Егоров, Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин. Опубл. 30.03.1982 Бюл. № 12.
13. Авторское свидетельство № 912871 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Висячее покрытие / Ю.В.Гайдаров, В.В.Егоров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин. Опубл. 15.03.1982 Бюл. №10.
14. Авторское свидетельство № 909067 (СССР), МКИ Е 04 В 7/10. Сетчатый купол /В.К.Козьмина, Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, В.В.Егоров. Опубл. 28.02.1982 Бюл. № 8.
15. Патент РФ на изобретение №2166036, Е04 В 7/10. Сетчатый купол / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Борисевич, Паутов А.Б. Опубл. 27.04. 2001 Бюл. №12.
16. Патент РФ на изобретение № 2186914 Е04 С 3/10. Предварительно-напряженная шпренгельная ферма / Егоров В.В. Опубл. 10.08. 2002 Бюл. №22.
17. Патент РФ на изобретение № 2182208, Е04 С 3/10. Предварительно напряженная пространственная шпренгельная ферма / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П., Веселов В.В. Опубл. 10.05.2002 Бюл. № 13.
18. Патент РФ на изобретение №2193637 Е04 ВС 7/14. Предварительно напряженная вантовая конструкция / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин МЛ., Паутов А.Б. Опубл. 27.11.2002 Бюл. № 33.
19. Авторское свидетельство № 1159995 (СССР), МКИ Е 04 С 3/08, 3/10. Способ изготовления предварительно напряженной перфорированной металлической балки / М.П.Забродин, В.В.Егоров, Е.Н.Алексашкин, АБ.Паутов. Опубл. 07.06.1985 Бюл. № 21.
20. Патент РФ на изобретение № 2190735, Е04 С 3/10. Способ комбинированного предварительного напряжения перфорированной шпренгельной балки/ Егоров В.В. Опубл. 10.10.2002 Бюл. № 28.
21. Патент РФ на изобретение № 2208104 Е04 С 3/10. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгелыюй балки/ Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2003 Бюл. № 19.
22. Патент РФ на изобретение № 2208103 Е04 С 3/10. Способ монтажа предварительно напряженного блока покрытия / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2003 Бюл. № 19.
23. Патент РФ на изобретение № 2188915 Е04 С 3/10. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы/ Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П. Опубл. 10.09.2002 Бюл. №25.
24. Патент РФ на изобретение № 2187608 Е04 С 3/10. Способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 20.08.2002 Бюл. № 23.
25. Патент РФ на изобретение № 2209278 Е04 С 3/10. Способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П., Голоскок М.И. Опубл. 27.07.2003 Бюл. №21.
26. Патент РФ на изобретение № 2208105 Е04 С 3/10. Способ усиления железобетонной балки шпренгелем / Егоров В.В., Ледяев А.П., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2003 Бюл. № 19.
27. Авторское свидетельство № 947330 (СССР), МКИ Е 04 С 3/08, 3/10. Узел крепления усиливающей затяжки к балочному элементу/ Гайдаров Ю.В., Егоров В.В., Бугаев В.Я., Акимов - Перетц Д.Д. Опубл. 30.07.1982 Бюл. №28.
28. Забродин М.П., Егоров В.В. Эффективность комбинированного предварительного напряжения шпренгельных систем. В кн.: «Металлические конструкции и испытания сооружений». Межвузовский сборник трудов ЛИСИ "Металлические конструкции и испытания сооружений", Л., 1982.
29. Забродин М.П., Егоров В.В. Шпренгельные балки с перфорированной стенкой. Журнал "Транспортное строительство", № 9, М., 1983.
30. Забродин М.П., Егоров В.В. Исследование потери устойчивости плоской формы изгиба шпренгельных балок с перфорированной стенкой и комбинированным напряжением. Журнал «Известия ВУЗов «Строительство и архитектура», № 8, Новосибирск, 1984.
31. Забродин М.П., Егоров В.В. Экспериментальное исследование шпренгельных конструкций с перфорированной балкой жесткости. В кн.:
«Металлические конструкции и испытания сооружений». Межвузовский тематический сборник трудов. Л., ЛИСИ, 1984.
32. Егоров В.В. Оптимизация компонентов комбинированного предварительного напряжения шпренгельных балок с перфорированной стенкой. Деп. ВНИИИС № 1335 вып.З,1987.
33. Забродин М.П., Егоров В.В. Анализ напряженного состояния шпренгельных систем с комбинированным напряжением. В кн.: Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте. Сборник научных докладов, представленных на Ш-ю Международную конференцию. Санкт -Петербург, 1997.
34. Егоров В.В., Забродин М.П., Кудрявцев А.А. Проектирование шпренгельных балок с перфорированной стенкой. Учебное пособие, ПГУПС, Санкт-Петербург, 1998.
35. Забродин М.П., Егоров В.В., Сметанин Д.С. Комбинированные системы шпренгельного типа для опорных конструкций контактной сети и особенности их динамического расчета. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Сборник трудов IV Международной конференции, Санкт -Петербург, 1999 г.
36. Забродин М.П., Егоров В.В. Новые формы опорных конструкций контактной сети и особенности определения их динамических характеристик. В кн.: «Современные строительные конструкции из металла и древесины». Сборник научных трудов. ОГАСУ, Одесса 1999.
37. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Оценка надежности предварительно напряженных шпренгельных конструкций методом PRC-сетки. В кн: Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: м-лы V международной конференции./Череповец: ЧГУ. 2002.
38. Егоров В.В. Работа предварительно напряженных шпренгельных систем с составной балкой жесткости в условиях статических и динамических воздействий. В кн: Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: м-лы V международной конференции; 27-28 июня 2002 / Череповец: ЧГУ, 2002.
39. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В. Использование метода PRC-сетки для оценки надежности конструкций шпренгельного типа. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 9, вып.1,2002.
40. Егоров В.В. Ресурсы работоспособности предварительно напряженных шпренгельных ригелей жестких поперечин при динамических воздействиях. В кн: «Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте: Межвузовский сборник научных трудов с международным участием/ под ред. д-ра техн. наук В.Н.Яковлева. - Вып. 23. - Самара: СамИИТ, 2002.
41. Егоров В.В. Работоспособность предварительно напряженных шпренгельных систем в условиях статических и динамических воздействий. В кн.: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте» - Самара, СамГАСа, 2002.
42. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В., Е.Ю. Морозова. Алгоритм определения оптимальной формы затяжки шпренгельной конструкции. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 9, вып.2, 2002.
43. Егоров В.В. Расчетная модель колебаний шпренгельных систем с составной балкой жесткости. В сб.: Структура и свойства перспективных металлов и сплавов. Труды ХЬ международного семинара "Актуальные проблемы прочности". Вел. Новгород, НовГУ, 2002.
44. Егоров В.В., Л.Ф.Вьюненко. Вероятностные модели обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных конструкций. В кн.: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте» - Самара, СамГАСа, 2002.
45. Егоров В.В. Предварительно напряженные шпренгельные ригели жестких поперечин электрифицированных железных дорог в условиях статических и динамических воздействий. В кн.: «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов». Материалы Международной конференции, Санкт - Петербург, 21-22 ноября 2002 года, Санкт-Петербург, ПГУПС, 2003.
46. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В., Е.Ю. Морозова. Применение модифицированного метода Нелдера - Мида для оптимизации шпренгельных систем зданий и сооружений. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 10, вып. 1,2003.
47. Егоров В.В. Изгибно-крутильные колебания предварительно напряженных шпренгельных систем. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 10, вып.2,2003.
48. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В., Морозова Е.Ю. Оценка обеспеченности несущей способности строительных конструкций при статистическом моделировании. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 10, вып.3,2003.
49. Егоров В.В. Конечно-элементная модель для динамического анализа комбинированных систем с учетом геометрической и конструктивной нелинейностей. В кн.: Научные труды У1 Международного симпозиума «Современные проблемы прочности» им. В.АЛихачева 20-24 октября 2003, г. Старая Русса: в 2 т. - т.2 / под ред. В.Г.Малинина; НовГУ имени Ярослава Мудрого. - Великий Новгород 2003.
50. Егоров В.В. Нелинейный динамический расчет пространственных предварительно напряженных шпренгельных систем. В кн.: «Актуальные проблемы современного строительства». Сборник докладов 56-й Международной научно-технической конференции молодых ученых, ч. I. СПбГАСУ, Санкт-Петербург, 2004.
51. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф., Морозова Е.Ю. Расчетная модель для поиска оптимальных параметров шпренгельных конструкции. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Материалы VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
52. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Вероятностная оценка несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Материалы VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
53. Егоров В.В. Динамический расчет пространственных предварительно напряженных шпренгельных систем с гасителями колебаний. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Материалы VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
54. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Расчет несущей способности строительных конструкций шпренгельного типа на основе полувероятностной модели. Журнал «Известия вузов. Строительство» №4,2004.
55. Егоров В.В. Неклассические формы шпренгельных систем для зданий и сооружений. //Научно-технические ведомости Санкт-
Петербургского технического университета. 2004, №1.- СПб.: Изд-во СПбГПУ.
56. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Механико-математическая модель вероятностного расчета шпренгельных систем. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Труды VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
57. Егоров В.В. Изгибно-крутильные колебания шпренгельных систем со специальными средствами гашения. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Труды VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
58. Егоров В.В.' Колебания конструктивно нелинейных комбинированных систем./ Материалы "Ш-й Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах». - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004.
59. Егоров В.В. Динамический расчет вантово-стержневых систем с отключающимися элементами на основе конечно-элементной модели. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 11, вып. 2,2004.
60. Егоров В.В. Антирезонансная защита элементов контактной сети. Журнал "Транспортное строительство", № 8, М., 2004.
61. Егоров В.В. Воздействие колебательных нагрузок от подвижного состава на близлежащие сооружения. Журнал "Транспортное строительство", № 9, М., 2004.
Подписано к печати 15.09.04 г. Печ.л.-3,0
Печать - ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1\16
Тираж 150 экз._заказ № £6%_
СР ПГУПС 190031, С-Петербург, Московский пр.9
* 16928
Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Егоров, Владимир Викторович
Введение.
1. РАЗВИТИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ШПРЕНГЕЛЬНОГО ТИПА.
1.1. Обзор конструктивных решений плоских и пространственных систем для зданий и сооружений.
1.2. Предварительно напряженные комбинированные системы шпрен-гельного типа для зданий и сооружений и пути их дальнейшего совершенствования.
1.3. Характеристика предложенных конструктивных форм комбинированных систем, способов их изготовления, предварительного напряжения и монтажа.
Выводы по разделу 1.
2. СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ.
2.1. Обзор исследований. Постановка задачи.
2.2. Прочность шпренгельных систем с комбинированным предварительным напряжением при изгибе.
2.3. Влияние комбинированного предварительного напряжения при стесненном кручении шпренгельных систем.
2.4. Испытания шпренгельных балок в условиях изгиба и кручения.
2.5. Устойчивость плоской формы изгиба шпренгельных систем, предварительно напряженных комбинированным способом.
2.6. Особенности проектирования шпренгельных конструкций с комбинированным предварительным напряжением.
Выводы по разделу 2.
3. ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
3.1. Обзор исследований. Постановка задачи. Метод Нелдера - Мида и его модификация.
3.2. Расчетная модель для поиска оптимальных параметров шпренгельных конструкций.
3.3. Численный анализ влияния параметров затяжки на эффективность оптимизации ее формы.
3.4. Поиск оптимальных характеристик поперечных сечений балок жесткости при различных схемах загружения.
3.5. Влияние уровня предварительного напряжения затяжек на эффективность оптимизации параметров шпренгельных систем.
Выводы по разделу 3.
4. ДИНАМИЧЕСКАЯ РАБОТА ПЛОСКИХ ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
4.1. Анализ проведенных исследований и расчетных подходов.
4.2. Расчетная модель поперечных колебаний шпренгельных систем.
Общий случай.
4.3. Свободные колебания предварительно напряженных шпренгельных конструкций. Явление конструктивной нелинейности.
4.4. Вынужденные колебания шпренгельных систем при действии нагрузок промышленной сейсмики. Учет истории загружения.
4.5. Экспериментальные исследования динамических характеристик шпренгельных систем.
4.6. Особенности динамических параметров шпренгельных систем с составными балками жесткости.
4.7. Экспериментальная оценка динамических характеристик шпренгельных конструкций с составными балками жесткости.
4.8. Поперечные колебания шпренгельных конструкций со специальными средствами гашения колебаний.
4.9. Испытания шпренгельных конструкций с гасителями колебаi ний.
4.10. Конечно-элементная модель динамического расчета комбинированных систем.
4.11. Экспериментальные исследования поперечных колебаний ванто-во-стержневых систем.
Выводы по разделу 4.
5. ДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВЕННО-ШПРЕНГЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПРИ ДЕЙСТВИИ ИЗГИБНО-КРУТИЛЬНЫХ НАГРУЗОК.
5.1. Расчетная модель изгибно-крутильных колебаний пространствен-но-шпренгельных систем.
5.2. Изгибно-крутильные колебания шпренгельных конструкций со специальными средствами гашения колебаний.
5.3. Испытания шпренгельных конструкций при изгибно-крутильных колебаниях.
Выводы по разделу 5.
6. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ НАДЕЖНОСТИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШПРЕНГЕЛЬНОГО ТИПА.
6.1. Обзор существующих подходов к оценке надежности строительных конструкций.
6.2. Вероятностная модель для оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем.
6.3. Влияние конструктивных и технологических параметров на надежность шпренгельных конструкций.
Выводы по разделу 6.
7. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРАКТИКУ СТРОИТЕЛЬСТВА.
7.1. Применение предложенных комбинированных систем шпренгель-ного типа в зданиях и сооружениях различного назначения.
7.2. Опыт применения предварительного напряжения при изготовлении и монтаже несущих конструкций.
7.3. Использование шпренгельных систем усиления строительных конструкций.
Выводы по разделу 7.
Введение 2004 год, диссертация по строительству, Егоров, Владимир Викторович
Строительный комплекс ежегодно потребляет около трети общего объема металлопродукции черных металлов, производимых в Российской Федерации [311]. При расходовании на нужды строительства огромных объемов материальных и энергетических ресурсов повышение эффективности их использования приобретает существенное значение и становится важной народнохозяйственной проблемой.
В современных рыночных условиях во многом отпала необходимость производства большого количества однотипных конструкций, имеющих модульные размеры. В тоже время все более явно обозначается потребность в широкой номенклатуре легких металлических конструкциях для перекрытия различных пролетов, в том числе и отличных от унифицированных.
При значительном многообразии планировочных решений зданий и сооружений масштабы применения тех или иных конструктивных систем могут быть незначительными. Часто требуются небольшие партии легких конструкций с низкой трудоемкостью изготовления, размещение производства которых возможно на широкой технологической базе, в том числе и неспециализированной. Это позволяет ускорить размещение и выполнение заказа и существенно снизить стоимость конструкций.
В последние годы все большее значение приобретает реконструкция и капитальный ремонт эксплуатируемых объектов. Перекрываемые пролеты и планировочные схемы существующих зданий и сооружений часто отличаются от унифицированных, что затрудняет применение серийно выпускаемых конструкций.
В связи с изложенным разработка новых конструктивных форм легких металлических конструкций с гибкой компоновочной схемой и создание конструктивных решений, обеспечивающих снижение расхода металла и трудоемкости изготовления и монтажа приобретает особое значение.
Представленные в настоящей работе исследования направлены на решение проблемы совершенствования строительных металлоконструкций в соответствии с целевой комплексной государственной программой 0.1Д.031.055.16.Ц.02 «Разработать и внедрить новые прогрессивные металлические конструкции с применением сталей повышенной и высокой прочности, а также коррозионно стойких сталей и экономичных профилей проката, включая конструкции массового применения, изготавливаемые на механизированных и автоматизированных поточных линиях, участках или установках, обеспечивающих повышение производительности труда при изготовлении металлоконструкций на 15.20% в расчете на м2 здания и экономию стали на 8. 10%» (№ Г.Р. 01840072554).
Создание, исследование и внедрение специальных конструкций, необходимых, при реконструкции и капитальном ремонте транспортных сооружений, проводилось в рамках отраслевой программы по повышению эффективности использования действующих основных производственных фондов: «Разработка и внедрение легких комбинированных металлических конструкций при реконструкции и капитальном ремонте объектов локомотивного хозяйства» (№ Г.Р. 1830031591).
Всесторонний анализ эволюции конструктивных форм, условий изготовления и монтажа несущих строительных систем показывает, что одним из перспективных и многообещающих направлений их дальнейшего развития является применение в качестве плоских, пространственных и пространственных отдельно стоящих конструкций предварительно напряженных комбинированных систем, основу которых составляют жесткие элементы, усиленные шпренгельными затяжками.
Стремление к снижению расхода металла и улучшению других показателей должно сочетаться с обеспечением надежности работы конструктивных систем шпренгельного типа. В связи с этим для адекватной оценки их напряженно-деформированного состояния необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования, особенно при комбинаторном воздействии статических и динамических нагрузок. Также возникает потребность в совершенствовании расчетных моделей оценки надежности и оптимизации параметров шпренгельных систем. Для определения областей рационального применения необходимо накопление опыта их проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.
Цель работы: разработка и исследование новых технических решений легких металлических конструкций шпренгельного типа, способов их изготовления и монтажа, а, также создание эффективных систем усиления зданий и сооружений различного назначения, исследование их напряженно-деформированного состояния при статических и динамических нагрузках.
Для достижения этой цели:
- выполнен анализ развития легких строительных металлических конструкций зданий и сооружений;
- обоснованы пути совершенствования комбинированных систем шпрен-гельного типа для зданий и сооружений;
- определено перспективное направление развития предварительного напряжения металлических конструкций - сочетание в одной конструктивной форме различных приемов регулирования усилий и деформаций;
- предложены новые конструктивные формы плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа, способы их изготовления, предварительного напряжения и монтажа, а также шпренгельные системы усиления эксплуатируемых конструкций, защищенные 27-ю патентами и авторскими свидетельствами на изобретение;
- теоретически и экспериментально исследована работа шпренгельных систем, предварительно напряженных комбинированным способом - выгибом частей исходного профиля балки жесткости и натяжением затяжек, в условиях поперечного изгиба и стесненного кручения; определено влияние комбинированного предварительного напряжения на устойчивость плоской формы изгиба;
- решена задача поиска оптимальных по условиям прочности очертаний затяжек и форм поперечных сечений балок жесткости шпренгельных систем при различных схемах загружения;
- разработаны механико-математические модели поперечных колебаний плоских шпренгельных и вантово-стержневых систем, учитывающие их геометрическую и конструктивную нелинейность, историю загружения, начальные геометрические несовершенства, а также многоуровневые формы очертания затяжек, наличие гасителей колебаний и другие факторы;
- создана механико-математическая модель изгибно-крутильных колебаний предварительно напряженных пространственно-шпренгельных систем, учитывающая влияние геометрической и конструктивной нелинейности, разнообразные условия закрепления и сложный характер их загружения и эксплуатации;
- разработана вероятностная модель оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем, позволяющая учитывать усилия предварительного натяжения затяжек, как фактор стохастической природы;
- предложенные технические решения внедрены в практику строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений различного назначения.
Научная новизна работы заключается в:
- обосновании путей совершенствования конструктивных форм комбинированных систем шпренгельного типа, повышающих эффективность их применения;
- создании конструктивных форм плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа и разработке способов их изготовления, предварительного напряжения и монтажа, а также шпренгельных систем усиления эксплуатируемых конструкций, новизна которых защищена 27-ю авторскими свидетельствами и патентами на изобретение;
- экспериментально-теоретическом исследовании влияния предварительного напряжения взаимным выгибом частей балки жесткости и натяжением затяжек на прочность и устойчивость шпренгельных систем;
- разработке расчетной модели поиска оптимальных по условиям прочности очертаний затяжек и форм поперечных сечений балок жесткости шпренгельных систем;
- определении эффективных форм очертания затяжек при различных параметрах шпренгельных конструкций;
- создании механико-математических моделей поперечных и изгибно-крутильных колебаний шпренгельных и вантово-стержневых систем, учитывающих их особенности - геометрическую и конструктивную нелинейность;
- исследовании влияния конструктивной нелинейности на напряженно-деформированное состояние и амплитудно-частотные характеристики шпренгельных и некоторых вантово-стержневых систем;
- разработке вероятностной модели оценки обеспеченности несущей способности шпренгельных конструкций, позволяющей учитывать стохастическую природу как механических и геометрических параметров системы, так и величины предварительного натяжения затяжек;
- определении влияния законов распределения усилий натяжения затяжек на обеспеченность несущей способности шпренгельных систем.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
- предложенные технические решения внедрены в практику строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений и показали свою эффективность, как по расходу материала, так и по трудоемкости изготовления и монтажа;
- обоснована и практически подтверждена эффективность включения комбинированного предварительного напряжения шпренгельных систем, как в технологию заводского изготовления, так и в процесс сборки и монтажа на строительной площадке, а, также возможность производства комбинированных систем на широкой технологической базе;
- созданы практические методы расчета и конструирования предварительно напряженных шпренгельных конструкций, используемые в проектной практике институтами «Ленжелдорпроект», «Ленаэропроект» и «ГИПРООБР»;
- разработано «Руководство по проектированию шпренгельных балок с перфорированной стенкой», которое используется институтами «Ленжелдорпроект» и «ГИПРООБР» при проектировании несущих конструкций зданий и сооружений;
На защиту выносятся следующие научные результаты:
- новые эффективные конструктивные решения легких плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа;
- способы изготовления, предварительного напряжения и монтажа предложенных конструкций;
- комбинированные способы регулирования усилий;
- методы расчета шпренгельных систем с комбинированным предварительным напряжением; результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния комбинированного предварительного напряжения на прочность и устойчивость шпренгельных систем;
- математическая модель и результаты численного анализа рациональных параметров шпренгельных систем при различных условиях загружения;
- нелинейные механико-математические модели поперечных и изгибно-крутильных колебаний шпренгельных и вантово-стержневых систем, результаты теоретических и экспериментальных исследований их динамических характеристик;
- вероятностная модель расчета и результаты численных экспериментов оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем;
Внедрение результатов работы
Предложенные легкие металлические комбинированные конструкции шпренгельного типа нашли применение в проектах 35-ти объектов Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона Российской Федерации, большинство из них реализовано.
Разработаны и внедрены различные типы комбинированных систем: номенклатурный ряд малоэлементных шпренгельных ферм с наклонными стойками для пролетов 12.42 м; большепролетные шпренгельные фермы марочной сборки для пролетов 42.48 м и более; комбинированные вантовые поперечины шпренгельного типа для подвески контактной сети железных дорог; шпренгельные каркасы с ригелями из перфорированных двутавров и комбинированным предварительным напряжением для пролетов 15.36 м; шпренгельные конструкции с активными формами очертания затяжек; шпренгельные подкрановые балки; рамы шпренгельного типа пролетами до 30 м; шпренгельные системы усиления - «жесткий шпренгель», «обратный шпренгель», инвентарные шпренгеля и др.
Практические методы расчета предложенных конструкций шпренгельного типа используются рядом проектных организаций.
Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации подтверждается комплексным характером выполненной работы, включающей: теоретические исследования, основанные на апробированных и широко применяемых методах расчета, численный анализ на ЭВМ, экспериментальные исследования на крупномасштабных моделях, сравнительный анализ полученных результатов исследований с данными других авторов, а также мониторинг процесса изготовления, сборки, монтажа и эксплуатации конструкций.
Настоящая работа включает введение, семь разделов, основные выводы, список использованной литературы и приложения.
В первом разделе проведен анализ эволюционного развития строительных металлических конструкций зданий и сооружений различного назначения, который выявил необходимость разработки новых конструктивных решений легких метал лических конструкций каркасов производственных зданий, отдельно стоящих пространственных и плоских конструкций, применение которых эффективно как при новом строительстве, так и при реконструкции и капитальном ремонта существующих объектов. В тоже время показано, что применение комбинированных металлических конструкций шпренгельного типа в различных областях техники убедительно доказывает их преимущества по сравнению с другими конструктивными формами.
Существенный эффект снижения материалоемкости комбинированных систем достигается за счет их предварительного напряжения. Перспективным направлением совершенствования которого является комбинированное предварительное напряжение, сочетающее различные способы и приемы искусственного регулирования усилий и деформаций.
Предложены новые конструктивные формы плоских и пространственных легких комбинированных систем шпренгельного типа, а также способы их изготовления, предварительного напряжения и монтажа.
Сформулированы направления совершенствования комбинированных систем шпренгельного типа, повышающие эффективность их применения.
На основе анализа проведенных ранее исследований сформулированы проблемы, разрешение которых дает возможность значительно повысить эффективность применения комбинированных систем шпренгельного типа.
Во втором разделе изложен анализ существующих подходов к расчету предварительно напряженных шпренгельных систем. Показано, что напряженно-деформированное состояние в условиях поперечного изгиба и стесненного кручении, а, также устойчивость плоской формы изгиба шпренгельных систем, предварительно напряженных комбинированным способом, включающим натяжение затяжек и взаимный выгиб частей исходного профиля балки жесткости, исследованы недостаточно.
Изучено влияние компонентов комбинированного предварительного напряжения шпренгельных систем при поперечном изгибе и стесненном кручении. Определен прочностной критерий, позволяющий оценить целесообразность использования комбинированного предварительного напряжения.
Представлен сравнительный анализ теоретических данных и результатов экспериментальных исследований серии опытных конструкций.
Для исследования устойчивости рассматриваемых систем использована техническая теория тонкостенных стержней В.З Власова. В уравнения равновесия были введены дополнительные компоненты, учитывающие влияние комбинированного предварительного напряжения, при этом учет упругого отпора затяжек определялся в соответствии с методикой М.П.Забродина. Рассмотрены частные случаи конструктивных схем шпренгельных конструкций и условий их загружения. Исследовано раздельное и совокупное влияние компонентов комбинированного предварительного напряжения на величину критической нагрузки.
В третьем разделе рассмотрены существующие подходы к формообразованию шпренгельных систем с односторонними затяжками. Показано, что традиционные формы очертания затяжек, подобные эпюрам изгибающих моментов в основной системе от внешней нагрузки являются оптимальными только при уровне их предварительного напряжения, обеспечивающем безмоментную работу балки жесткости.
Для всех остальных случаев выявлены более эффективные формы очертания затяжек, названные активными, обеспечивающие относительное увеличение прочности системы. Новизна предложенных форм очертания затяжек защищена патентом на изобретение.
На основе модифицированного симплекс - метода Нелдера - Мида создана механико-математическая модель оптимизации форм очертания затяжек и поперечных сечений балок жесткости шпренгельных конструкций при различных параметрах систем.
Проведен численный анализ широкого спектра шпренгельных конструкций позволивший определить условия и параметры шпренгельных систем, при которых достигается наибольший эффект от использования активных форм очертания затяжек.
В четвертом разделе показана эволюция методов динамического расчета комбинированных систем. Отмечается, что, несмотря на значительное количество многогранных и глубоких исследований, остается потребность в разработке расчетных моделей, адекватно отражающих как их нелинейные свойства, так и разнообразную гамму условий закрепления, комбинаторное воздействие статических и динамических воздействий.
Предложена механико-математическая модель расчета поперечных колебаний предварительно напряженных комбинированных систем шпренгельного типа, учитывающая как геометрическую, так и конструктивную нелинейности. Разработан алгоритм и программные средства реализации поставленной задачи.
Исследовано влияние конструктивной нелинейности шпренгельных систем на их амплитудно-частотные характеристики при свободных поперечных колебаниях. Показаны отличительные особенности исследуемых систем от аналогичных стержневых.
Выявлены воздействия периодического характера, вызывающие в несущих конструкциях незначительные по величине усилия, однако, воздействие которых, при определенных условиях, может стать значимым и приводить к аварийным ситуациям.
На крупномасштабных моделях пролетом 6 м проведена серия экспериментальных исследований, подтвердившая корректность разработанной модели.
Изучены особенности динамических характеристик шпренгельных систем с составными балками жесткости.
Проведены статические и динамические испытания опытной металлодере-вянной шпренгельной системы пролетом 9 м с составной балкой жесткости.
Проанализированы резонансные колебания комбинированных систем с отключающимися затяжками под действием внешних периодических сил.
Оценена эффективность применения предложенных гасителей и конструктивных мероприятий по подавлению отрицательного влияния вынужденных колебаний.
Проведена серия экспериментов по оценке приемлемости разработанной расчетной модели с учетом влияния гасителей колебаний.
Для расчета комбинированных систем с различными геометрическими и конструктивными формами разработана конечно-элементная модель динамического анализа.
Выявлены особенности колебаний некоторых типов вантово-стержневых систем с учетом фактора конструктивной нелинейности.
Проведена серия испытаний двухконсольных вантово-стержневых систем. Произведен сравнительный анализ экспериментальных и теоретических данных.
В пятом разделе анализ выполненных исследований изгибно-крутильных колебаний комбинированных конструктивных систем показал, что большинстве выполненных работ не учитывался фактор конструктивной нелинейности систем пространственно-шпренгельного типа.
Предложена механико-математическая модель изгибно-крутильных колебаний предварительно напряженных пространственно-шпренгельных систем, учитывающая влияние геометрической и конструктивной нелинейности, а, также, сложный характер их загружения и эксплуатации. Создан расчетный алгоритм и программные средства его реализации, позволяющие учитывать широкий спектр условий.
Исследованы амплитудно-частотные характеристики различных типов про-странственно-шпренгельных систем. Показано, что конструктивная нелинейность пространственно-шпренгельных систем при изгибно-крутильных колебаниях сопровождается проявлением особых динамических свойств конструкций, которые отличаются от соответствующих характеристик этих же систем при плоских поперечных колебаниях.
Для оценки обоснованности расчетного подхода на крупномасштабных моделях проведена серия статических и динамических испытаний при действии изгибно-крутильных нагрузок, в том числе и с использованием гасителей колебаний. Проведенные эксперименты подтвердили приемлемость предложенной расчетной модели.
В шестом разделе рассмотрены некоторые аспекты надежности комбинированных систем. Показано, что стохастическая природа усилий предварительного напряжения, как фактора несущей способности шпренгельных систем в известных вероятностных моделях не рассматривалась.
Предложена вероятностная модель для оценки обеспеченности несущей способности предварительно напряженных шпренгельных систем, которая дает возможность количественной оценки влияния параметров стохастической природы, в том числе и усилий предварительного натяжения затяжек.
Исследовано влияние законов распределения технологических параметров и схемы загружения шпренгельных систем на обеспеченность их несущей способности.
Определены условия, при которых в процессе оценки обеспеченности несущей способности можно не учитывать тип закона распределения величины усилий предварительного напряжения затяжек
В седьмом разделе приводятся сведения о практическом использовании результатов исследований. Показано, что предложенные и разработанные комбинированные системы использованы на 35-ти объектах Санкт-Петербурга и СевероЗападного региона Российской Федерации, в ОАО «Российские железные дороги филиал «Октябрьская железная дорога», ФГУП «Петербургский метрополитен», ОАО «Метрострой» и других организациях. Большинство проектов реализованы.
На основании выполненных исследований разработаны каталоги легких металлических конструкций шпренгельного типа, рекомендации по их практическому расчету и расширению областей применения, которые используются в проектной практике ряда проектных организаций.
Представлены данные о практическом применении разработанных конструктивных систем, объектах внедрения, условиях изготовления и монтажа: - малоэлементных шпренгельных ферм с наклонными стойками для пролетов 12, 18, 40 м; -большепролетных шпренгельных ферм марочной сборки для пролетов 42 и 48 м; -комбинированных вантовых поперечин шпренгельного типа, перекрывающих пролеты до 84 м; - шпренгельных каркасов с ригелями из перфорированных двутавров и комбинированным предварительным напряжением L = 25 м; - шпренгельных конструкций с активными формами очертания затяжек; - шпренгельных подкрановых балок L = 7. 14 м; - рам шпренгельного типа L = 30 м; - шпренгельных систем усиления и др.
Результаты выполненных исследований докладывались на:
- Научно-технической конференции «Повышение эффективности применения металлических строительных конструкций регулированием усилий и деформаций». Свердловск, У ПИ, 1982;
- Всесоюзном семинаре «Перспективы развития и пути повышения эффективности применения легких и особо легких металлических конструкций». Киев, 1984;
- Всесоюзном семинаре «Индустриальные технические решения для реконструкции зданий и сооружений промышленных предприятий». Макеевка, 1986;
- Научно-техническом семинаре «Опыт реконструкции и технического перевооружения промышленных предприятий, реконструкции жилых и общественных зданий». Ленинград, 1986;
- V-й Ленинградской конференции по проблемам применения легких алюминиевых и стальных конструкций в народном хозяйстве. Ленинград, 1989;
- Всесоюзной конференции «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Ленинград, ЛИИЖТ, 1990;
- Научно-техническом семинаре «Транспорт России». Материалы Санкт- Петербург, 1993;
- Научно-практической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта решают ученые» Санкт-Петербург, ПГУПС, 1994;
- Ш-ей, IV-й, V-й, VI-й Международных конференциях «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Санкт-Петербург, 1995; Санкт-Петербург, 1999; Череповец, 2002; Санкт-Петербург, 2004;
- Семинаре «Эффективность реконструкции зданий различного назначения и оценка ее с применением персональных ЭВМ». Санкт-Петербург, ПГУПС, 1995;
- Научно-технической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта решают ученые». Санкт-Петербург, 1995;
- Научно-методических конференциях «Проблемы строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений на транспорте». Санкт-Петербург, ПГУПС, 1997, 1999;
- И. .VII научно-методических конференциях «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций» Санкт-Петербург, ВИТУ, 1998. 2003;
- Международной научной конференции «Современные строительные конструкции из металла и древесины», Одесса, ОГАСА, 1999;
- V-й межвузовской научно-методической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». Москва, РГОТУПС, 2000;
- XL Межгосударственном семинаре «Актуальные проблемы прочности». Новгород, НовГУ, 2002;
- 45. .60-й научных конференциях профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов. Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 1988.2003;
- 56-й Международной научно-технической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства». Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2004;
- Всероссийских симпозиумах по прикладной и промышленной математике. Ростов-на-Дону, 2002; Сочи, 2002, 2003; Петрозаводск, 2003; Кисловодск 2004;
- Международной конференции «Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте». Самара, СамГАСа, 2002;
- VI-м международном симпозиуме «Современные проблемы прочности» им. В.А.Лихачева. Великий Новгород, НовГУ, 2003;
- Международной конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных объектов». Санкт - Петербург, ПГУПС, 2003;
- VIII-й Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах». Санкт-Петербург, СПбПГУ, 2004;
- VIII-й Украинской научно-технической конференции. "Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее", УкрНИИПСК им. В.Н.Шимановского, Киев, 2004;
В законченном виде работа рассмотрена и одобрена:
- на расширенном семинаре кафедры «Здания и сооружения на железнодорожном транспорте» Российского государственного открытого университета путей сообщения, Москва 2004;
- на расширенном семинаре кафедры «Металлические конструкции и испытания сооружений» Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, Санкт-Петербург, 2004;
- на расширенном семинаре кафедры «Строительные конструкции» Петербургского государственного университета путей сообщения, Санкт-Петербург, 2004;
Основные положения диссертации опубликованы в 86 печатных работах, в том числе 27 - патенты РФ и авторские свидетельства СССР на изобретения.
Заключение диссертация на тему "Развитие конструктивных форм и методов расчета комбинированных систем шпренгельного типа"
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. На основе анализа комбинированных систем шпренгельного типа, используемых в зданиях и сооружениях, определены пути их дальнейшего совершенствования, заключающиеся в применении: рациональных геометрических форм, прогрессивных профилей, комбинаций различных способов искусственного регулирования усилий и деформаций, специальных средств и приемов, а также современных методов расчета.
2. Предложены и экспериментально-теоретически обоснованы новые конструктивные формы плоских и пространственных легких комбинированных систем шпренгельного типа с гибкой компоновочной схемой, способы их изготовления, предварительного напряжения и монтажа, а также шпренгельные системы усиления эксплуатируемых конструкций, учитывающие условия возведения, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений, которые защищены 27-ю авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ на изобретения.
3. Теоретически и экспериментально исследована работа шпренгельных систем с комбинированным предварительным напряжением, включающим взаимный выгиб частей балки жесткости и натяжение затяжек:
- при действии на шпренгельную систему неравновесных и, особенно, вне-узловых нагрузок, предложено устраивать ее с перфорированной балкой жесткости переменной высоты;
- установлен прочностной критерий, отражающий целесообразность использования комбинированного предварительного напряжения; определены рациональные параметры его компонентов;
- исследована устойчивость плоской формы изгиба; проанализировано раздельное и совокупное влияние компонентов комбинированного предварительного напряжения на устойчивость шпренгельных конструкций;
- предварительное напряжение выгибом приводит к увеличению крутильной жесткости системы и повышает ее прочность и устойчивость;
- комбинированное предварительное напряжение повышает прочность системы на 15. .20%, а устойчивость на 8. 12%.
4. Определены новые подходы к назначению эффективных форм очертания затяжек шпренгельных систем. Разработана математическая модель поиска оптимальных по условию прочности очертаний затяжек и форм поперечных сечений балок жесткости при различных схемах загружения и уровнях предварительного напряжения. Выявлены и математически обоснованы формы очертания затяжек, позволяющие увеличить прочность системы на 5.25%. Новизна предложенных технических решений защищена патентом РФ № 2186913 на изобретение.
5. Теоретически и экспериментально исследованы поперечные колебания шпренгельных систем. Разработана механико-математическая модель, учитывающая их геометрическую и конструктивную нелинейность, а также другие факторы.
Выявлен ряд существенных особенностей предварительно напряженных шпренгельных систем, связанных с явлением конструктивной нелинейности:
- в отличие от традиционных стержневых, динамические характеристики и границы осцилляционности комбинированных конструкций с отключающимися затяжками зависят от амплитуды колебаний, уровня предварительного напряжения и от величины статической нагрузки. Варьируя параметрами комбинированных систем, можно изменять условия перехода в зону конструктивной нелинейности и тем самым управлять их динамическими характеристиками;
- при свободных затухающих колебаниях частотная характеристика шпренгельных систем с отключающимися затяжками является величиной переменной;
- в случае вынужденных резонансных колебаний фактор конструктивной нелинейности приводит к существенному снижению амплитуд, при этом частоты внешних возмущений, соответствующие наибольшим амплитудам, не равны частотам собственных линейных колебаний системы.
6. В результате исследований установлено, что частоты собственных колебаний шпренгельных конструкций существенным образом зависят от выноса и формы очертания затяжек.
Проанализировано влияние на несущие конструкции малых колебаний опор на резонансных частотах и неоднократное периодическое действие одной и той же нагрузки. Показано, что неучет этих воздействий может приводить к аварийным ситуациям, в связи с чем предлагается ряд компенсирующих конструктивных мероприятий.
Для снижения амплитуд колебаний по симметричным формам предложены и обоснованы специальные средства гашения колебаний; при кососимметричных формах колебаний предложено использовать шпренгельные системы с многоуровневыми затяжками.
На крупномасштабных моделях пролетом 6 м проведены многочисленные экспериментальные исследования, подтвердившие корректность основных теоретических положений.
7. Исследованы динамические параметры шпренгельных систем с составными балками жесткости. Установлено, что на их частотную характеристику влияет как величина сдвиговой жесткости связей, так и разнос элементов балки. Испытания серии шпренгельных систем с составной балкой жесткости пролетом 9 м подтвердили приемлемость предложенной расчетной модели.
8. Теоретически и экспериментально исследованы поперечные колебания вантово-стержневых систем. Разработана конечно-элементная модель динамического анализа комбинированных систем различной топологии, учитывающая их геометрическую и конструктивную нелинейность при разнообразных условиях закрепления. Исследования показали, что для вантово-стержневых систем периодическое отключения вант существенным образом влияет на их динамические параметры. Испытания серии двухконсольных вантово-стрежневых конструкций подтвердили корректность теоретических исследований.
9. Исследованы изгибно-крутильные колебания пространственно-шпренгельных систем. Разработана механико-математическая модель расчета и алгоритм ее реализации.
Выявлены некоторые особенности их динамических характеристик: - при симметричных формах пространственных изгибных колебаний частотная характеристика пространственно-шпренгельных систем снижается относительно собственной частоты поперечных колебаний, а при крутильных - возрастает;
- наличие шпренгельных затяжек увеличивает частоту их собственных крутильных колебаний.
Для снижения отрицательного влияния динамических воздействий предложены гасители колебаний, встроенные в конструктивную форму комбинированных систем. л
На крупномасштабных моделях пространственно-шренгельных систем проведена серия статических и динамических испытаний в условиях изгибно-крутильных воздействий. Результаты экспериментов подтвердили приемлемость предложенной расчетной модели.
10. Разработана вероятностная модель оценки обеспеченности несущей способности шпренгельных систем с учетом стохастического характера их механических и технологических параметров, в том числе и усилий предварительного напряжения. Установлены зависимости обеспеченности несущей способности от механических, конструктивных и технологических параметров системы. Оценено влияние законов распределения усилий натяжения затяжек на обеспеченность несущей способности системы в целом.
11. Практика применения предложенных конструкций на 35-ти объектах Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона Российской Федерации подтвердила эффективность их использования в современном строительстве.
12. Разработаны практические методы расчета предложенных конструкций шпренгельного типа, используемые в проектной практике ряда организаций.
Библиография Егоров, Владимир Викторович, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения
1. Авторское свидетельство № 1159995 (СССР), МКИ Е 04 С 3/08, 3/10. Способ изготовления предварительно напряженной перфорированной металлической балки /МЛ.Забродин, В.В.Егоров, Е.Н.Алексашкин, А.Б.Паутов. Опубл. 07.06.1985 Бюл. №21.
2. Авторское свидетельство № 785446 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Висячее покрытие / Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин, В.В.Егоров. Опубл. 07.12.1980 Бюл. №45.
3. Авторское свидетельство № 909067 (СССР), МКИ Е 04 В 7/10. Сетчатый купол /В.К.Козьмина, Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, В.В.Егоров. Опубл. 28.02.1982 Бюл. № 8.
4. Авторское свидетельство № 912871 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Висячее покрытие / Ю.В.Гайдаров, В.В.Егоров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин. Опубл. 15.03.1982 Бюл. №10.
5. Авторское свидетельство № 916699 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Висячее покрытие / В.В.Егоров, Ю.В.Гайдаров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин. Опубл. 30.03.1982 Бюл. №12.
6. Авторское свидетельство № 947330 (СССР), МКИ Е 04 С 3/08, 3/10. Узел крепления усиливающей затяжки к балочному элементу/ Гайдаров Ю.В., Егоров В.В., Бугаев В.Я., Акимов Перетц Д.Д. Опубл. 30.07.1982 Бюл. № 28.
7. Авторское свидетельство № 975955 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Покрытие здания и сооружения. / М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин, В.В.Егоров. Опубл. 23.11.82 Бюл. №43.
8. Авторское свидетельство № 975956 (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Покрытие здания и сооружения /В.В.Егоров, Ю.В., Гайдаров, М.П.Забродин, Е.Н.Алексашкин. Опубл. 23.11.82 в Бюл. №43.
9. Авторское свидетельство № 979597, (СССР), МКИ Е 04 В 7/14. Пространственный блок покрытия / Гайдаров Ю.В., Акимов-Перетц Д.Д., Козьмина В.К., Алексашкин Е.Н., Егоров В.В. Опубл. в Бюл. № 45, 1982 г.
10. Аугусти Г., Баратта А., Кашиати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. М.: Стройиздат, 1988. - 584 с. (перевод с англ.).
11. Аэродинамика висячих покрытий / Казакевич М.И., Мелашвили Ю.К., Сулаберидзе О.Г. Киев.: Будшвельник, 1983. - 104 с.
12. Бабий В.П. К теории поперечных колебаний эксцентрично предварительно напряженной металлической балки. Прикладная механика, т. 2, вып. 7. 1966, с. 109.118.
13. Бабий В.П. О собственных колебаниях эксцентрично преднапряженной металлической балки. Прикладная механика, т. 4, вып. 6. 1968, с. 98. .106.
14. Бабий В.П., Нудельман Я.Л. К вопросу о поперечных колебаниях предварительно напряженных металлических балок. В сб. Динамика и прочность машин. - Харьков, вып. 2, 1965, с. 3-14.
15. Банди Б. Методы оптимизации. М.: Радио и связь, 1988, с. 42-46.
16. Бебнева Г.Б. Выносливость предварительно напряженных балок. -Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 2, СССР, 1971, с. 12. 17.
17. Бейлин Е.А., Белый Г.И. К деформационному расчету упругих систем, подверженных одновременному действию активных и параметрических нагрузок. Строительная механика и расчет сооружений. 1976, № 3. с. 30-34
18. Беленя Е.И. Обзор исследований предварительно напряженных металлических конструкций Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том V, СССР, 1971, с. 57.74.
19. Беленя Е.И. Предварительно напряженные металлические несущие конструкции. -М.: Госстройиздат, 1963. 324 с.
20. Беленя Е.И. Предварительно напряженные несущие металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1975. - 416 с.
21. Белый Г.И. К деформационному расчету тонкостенных стержней несимметричного сечения. -В кн.: Металлические конструкции и испытание сооружений. Межвуз. темат. сб. тр. -JL: ЛИСИ, 1984. с.26-30.
22. Белый Г.И. О расчете пространственно деформируемых стержневых элементов металлических конструкций. В кн.: Металлические конструкции и испытание сооружений. Межвуз. темат. сб. тр. -Л.: ЛИСИ, 1981. - с. 48-55.
23. Белый Г.И. О расчете упругих стержней по деформированной схеме при действии активных и параметричсеких нагрузок. -В кн.: Механика стержневых систем и сплошных сред. Межвуз. темат. сб. тр. -Л.: ЛИСИ, 1980.
24. Беляев Б.И. Изготовление и монтаж предварительно напряженных металлических конструкций. Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 5, СССР, 1971.
25. Бернштейн С.А., Керопян К.К. Определение частот колебаний стержневых систем методом спектральных функций. М.: Госстройиздат, 1960.
26. Беседин М.Т. Балки из развитых прокатных двутавров с отверстиями в стенке. -Труды Харьковского инженерно-строительного института. Харьков, 1972, вып. 19.
27. Бирюлев В.В. Металлические неразрезные конструкции с регулированием уровня опор. -М.: Стройиздат, 1984. -88 с.
28. Бирюлев В.В. О стальных балках с предварительно напряженной затяжкой. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1958, №3.
29. Бирюлев В.В., Добрачев В.М. Об опыте применения неразрезных сквозных двутавровых балок с регулированием напряжений. -В кн.: Металлические конструкции и испытание сооружений. Межвуз. темат. сб. тр. -Л.: ЛИСИ, 1979. с. 149152.
30. Бирюлев В.В., Добрачев В.М. Стальные неразрезные балки из сквозных двутавров. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1978,№ 11.-С.7-11.
31. Бирюлев В.В., Добрачев В.М. Экспериментальное исследование неразрезных сквозных двутавровых балок с регулированием напряжений. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1981, №11. с.3-8.
32. Бирюлев В.В., Крылов И.И. О работе неразрезных двухпролетных предварительно напряженных стальных балок в упруго-пластической стадии. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1971, №9.
33. Богуславский П.Е. Металлические конструкции грузоподъемных машин и сооружений. -М.: Машгиз, 1961. -520 с.
34. Болотин В.В. Двухсторонние и уточненные оценки для функции надежности. В кн.: "Проблемы надежности в строительной механике". Вильнюс, 1971. -с. 18-25.
35. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. М.: ГИТТЛ, 1956. - 600 с.
36. Болотин В.В. Механика твердого тела и теория надежности. Труды II Всесоюзного съезда по теоретической и прикладной механике. Вып.З. Механика твердого тела. - М.: "Наука", 1966. - с. 88-82.
37. Болотин В.В. Об оценке ресурса конструкций при действии случайных нагрузок. В сб.: "Расчеты на прочность". Вып.9. -М.:"Машгиз", 1963. - с. 302-326.
38. Болотин В.В. Применение вероятностных методов в строительной механике. В сб.: "Строительная механика в СССР 1917-1967". - М.: Стройиздат, 1969.-с.329-342.
39. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1971. - 255 с.
40. Болотин В.В. Статистическая теория сейсмостойкости сооружений. -"Известия АН СССР, ОТН. Механика и машиностроение"., 1959, №4.- С. 123-129.
41. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М.: Стройиздат, 1965. - 279 с.
42. Борисов М.Д. Крутильная жесткость составных тонкостенных стержней с упругими планками. Труды Ленинградского текстильного института. -Л., 1955, №6.
43. Борисов М.Д. Расчет на кручение балочных и рамных систем из тонкостенных составных стержней на планках. Д.: Стройиздат, 1970. - 149 с.
44. Брудка Я., Лубиньски М. Легкие стальные конструкции. М.: Стройиздат, 1974. - 342 с.
45. Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация на ЭЦВМ. М., 1961. - 439 с.
46. Бычков Д.В. Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций. -М.: Стройиздат, 1962. -476 с.
47. Бычков Д.В., Мрощинский А.К. Кручение металлических балок. -М.: Стройиздат, 1944.
48. Вадзинский Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям. СПб.: Наука, 2001, с. 236-237.
49. Валуйских В.П. Оптимизация конструкций методом Монте-Карло // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений. Рига, 1986. -с. 42-50.
50. Васильев А.А. Оптимальное напряженное состояние металлических предварительно напряженных балок, работающих в упругой стадии. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1966, №1.
51. Вахуркин В.М. К выбору форм стальной балки с предварительным напряжением. -Строительная механика и расчет сооружений, 1961, №1.
52. Вахуркин В.М. Предварительное напряжение элементов стальных конструкций.- «Бюллетень строительной техники», 1949, № 18.
53. Вахуркин В.М., Предварительное напряжение стальных конструкций. -Материалы по стальным конструкциям, вып. 2. Проектстальконструкция. 1958.
54. Веселы В. Кровельная пространственная решетчатая конструкция, комбинированная с тросовыми элементами. Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 3, СССР, 1971.
55. Винградов O.I. По найменыпу вагу ферм. Прикладна мехашка, 1958, т. IY. вып.З.
56. Винокурский Х.А., Исаев Т.Е. и др. Шагающие экскаваторы Уралмашза-вода. Свердловск: Машгиз, 1958.
57. Висячие системы: (Конструкции и расчет нитей конечной жесткости)/ В.Н.Шимановский. К.: Буд1вельник, 1984. - 208 с.
58. Власов В.З. Тонкостенные упругие стержни. М., Физматгиз, 2-е изд. Переработанное, 1959, 568 с.
59. Воеводин А.А. Предварительно напряженные системы элементов конструкций. -М: Стройиздат, 1989. -304 с.
60. Воеводин А.А. Шпренгельные радиомачты. -М.: Радио и связь, 1981.176 с.
61. Волков Е.А. Численные методы. М.: 1987. - 248 с.
62. Вьюненко Л.Ф. Доказательные вычисления в изучении параметров прочности композитных материалов // Труды III Междунар. семинара «Современные проблемы прочности» им. В.А.Лихачева, т.1. (Ст. Русса, 20-24 сентября 1999 г). Вел. Новгород, 1999. с. 58-63.
63. Вьюненко Л.Ф. Математическое моделирование в задачах оценки прочности строительных материалов и конструкций // ОПиПМ. 2001г. Т.8, вып.2. с. 561-562.
64. Вьюненко Л.Ф. Морозова Е.Ю. Усеченное нормальное распределение: определение параметров и моделирование. Труды XV междунар. конференции «Математика в ВУЗе», Петрозаводск, 2003, с.135-136.
65. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В. Применение метода PRC-сетки для расчета конструкций шпренгельного типа // ОПиПМ. 2002. Т.9, вып.1. с. 177-178.
66. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В., Е.Ю. Морозова Применение модифицированного метода Нелдера Мида для оптимизации шпренгельных систем зданий и сооружений. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 10, вып.1, 2003.
67. Вьюненко Л.Ф., Егоров В.В., Е.Ю. Морозова. Алгоритм определения оптимальной формы затяжки шпренгельной конструкции. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 9, вып.2, с. 352-353, 2002.
68. Гайдаров Ю.В. Голубев А.А. Расчет на ударную нагрузку и свойства малых колебаний многостоечного шпренгеля. Журнал «Известия ВУЗов «Строительство и архитектура», 1976, № 1, с. 41-45.
69. Гайдаров Ю.В. и Чепурной И.Н. Оптимальные параметры двухшарнир-ных рам с предварительно напряженным стальным ригелем. Сб. трудов ЛИИЖТа № 239. Под ред. проф. Гайдарова Ю.В. Изд-во «Транспорт», 1965.
70. Гайдаров Ю.В. Металлические конструкции, подвергнутые предварительному напряжению по двум различным схемам. Сб. трудов 2-й международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Прага, 1966.
71. Гайдаров Ю.В. Предварительно напряженные стальные конструкции. -Строительная промышленность, 1957, № 6.
72. Гайдаров Ю.В. Предварительно напряженные стальные конструкции в промышленном строительстве. Госстройиздат, Москва, 1960. - 87 с.
73. Гайдаров Ю.В. Предварительно напряженные металлические конструкции. -JL: Стройиздат, 1971, 145с.
74. Гайдаров Ю.В., Забродин М.П., Егоров В.В., Бугаев В.Я., Алексашкин Е.Н., Совершенствование конструктивных форм покрытий с применением широкополочных двутавров и тавров. Научн-техн. отчет № 01840072554, Л.: ЛИИЖТ, 1984, 38 с.
75. Гайдаров Ю.В., К вопросу о предварительном напряжении в элементах стальных конструкций, «Бюллетень строительной техники» № 23, 1950.
76. Гайдаров Ю.В., Работа предварительно напряженных металлических конструкций при подвижной нагрузке. Изв. вузов, сер. «Строительство и архитектура», № 3, 1967.
77. Гайдаров Ю.В., Шурыгин В.П., Забродин М.П., Титова Н.И. Экономичная конструкция жесткой поперечины для электрифицированных железных дорог. Транспортное строительство, 1973, №9. - с.9-10.
78. Гемерлинг А.В., Оськин Б.И. Расчет предварительно напряженных балок в упруго-пластической стадии. Сборник ЦНИИСК «Расчет конструкций, работающих в упругопластической стадии». -М.:Госстройиздат, 1961.
79. Главтранспроект. Гипромтрансстрой. Унифицированные жесткие поперечины для контактных сетей перегонов и станций. Типовой проект 501-10, инв.№391/1, 396/2. М.:1965.
80. Гольденблат И.И. Современные проблемы колебаний и устойчивости инженерных сооружений. М., Стройиздат, 1947, 136 с.
81. Дадыко С.Р., Драйчик И.И. Вагоностроение. -М.:Машгиз, 1954. 564 с.
82. Дарков А.В., Кузнецов В.И. Статика сооружений. -М.: Гострансжелдор-издат, 1951. -532 с.
83. Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. М.: Высшая школа, 1986. 607 с.
84. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: Физматгиз, 1963.
85. Джураев А.Х. Экспериментальные исследования повышения динамической прочности металлических конструкций методом предварительного напряжения. ВНИИИС Госстроя СССР, серия 14, вып. 3, 1982, с. 20 - 22.
86. Дмитриев Л.Г., Касилов А.Г. «Байтовые покрытия». Расчет и конструирование. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. Киев, Буд1вельник, 1974. 272 с.
87. Добрачев В.М, Пути повышения эффективности стальных балок с перфорированной стенкой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. -Новосибирск, 1982. -19 с.
88. Дробязко Л.Е. Легкие конструкции сельскохозяйственных зданий. Киев: Буд1вельник, 1985. - 136 с.
89. Дукарский Ю.М., Новов Р.Д., Сергеев Ю.В. Изготовление предварительно напряженных панелей из стального профилированного моста. -Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. СССР, т.2, 1971.
90. Дукарский Ю.М., Руссоник А.Б. Исследование облегченных конструкций из развитых двутавров. -Промышленное строительство, 1975, №12. -с.38-40.
91. Егоров В.В, Вьюненко Л.Ф. Оценка надежности предварительно напряженных шпренгельных конструкций методом PRC-сетки. В кн: Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: м-лы V международной конференции. / Череповец: ЧТУ. 2002.
92. Егоров В.В. Динамический расчет вантово-стержневых систем с отключающимися элементами на основе конечно-элементной модели. Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики», т. 11, вып. 2, 2004.
93. Егоров В.В. Неклассические формы шпренгельных систем для зданий и сооружений. //Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского технического университета. 2004, №1.- СПб.: Изд-во СПбГПУ.
94. Егоров В.В. Повышение эффективности шпренгельных балок с перфорированной стенкой комбинированным способом регулирования напряжений. Диссертация на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Л.: 1986. -228 с.
95. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Механико-математическая модель вероятностного расчета шпренгельных систем. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Труды VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
96. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Оценка надежности предварительно напряженных шпренгельных конструкций методом PRC-сетки. В кн: Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: м-лы V международной конференции. / Череповец: ЧТУ. 2002.
97. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Расчет несущей способности строительных конструкций шпренгельного типа на основе полувероятностной модели. Журнал «Известия вузов. Строительство» №4, 2004.
98. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф. Механико-математическая модель вероятностного расчета шпренгельных систем. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Труды VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
99. Егоров В.В., Вьюненко Л.Ф., Морозова Е.Ю. Расчетная модель для поиска оптимальных параметров шпренгельных конструкции. В кн.: «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте». Материалы VI Международной конференции, Санкт -Петербург, 2004.
100. Егоров В.В., Забродин М.П., Кудрявцев А.А. Проектирование шпренгельных балок с перфорированной стенкой. Учебное пособие, Петербург. ПГУПС, 1998.
101. Жербин М.М. Проблемы создания особо легких стальных конструкций в строительстве. -В кн.: Перспективы развития и пути повышения эффективности применения легких и особо легких металлических конструкций. -Тезисы докладов. Киев: 1984. - с. 8-10.
102. Забродин М.П. «Исследование пространственно-шпренгельного предварительно напряженного металлического ригеля жесткой поперечины контактной сети». Диссертация на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Л.: 1973. - 178 с.
103. Забродин М.П. Егоров В.В. Шпренгельные балки с перфорированной стенкой. Журнал « Транспортное строительство» № 9, 1983, с.29-30.
104. Забродин М.П. Экспериментальное исследование работы предварительно напряженной пространственно-шпренгельной металлической конструкции. -В кн.: Исследования в области строительных конструкций. Сб. тр. - JL: ЛИИЖТ, 1972, вып.342.
105. Забродин М.П., Егоров В.В. Исследование потери устойчивости плоской формы изгиба шпренгельных балок с перфорированной стенкой и комбинированным напряжением. Журнал «Известия ВУЗов «Строительство и архитектура», № 8, Новосибирск, 1984.
106. Забродин М.П., Егоров В.В. Эффективность комбинированного предварительного напряжения шпренгельных систем. В кн.: Металлические конструкции и испытания сооружений. - Межвуз. сб. тр. -JL: ЛИСИ, 1982. - с.78-85.
107. Забродин М.П., Козин Г.А., Онтенсонс Х.А., Паутов А.Б. Легкие комбинированные металлические конструкции. Ж-л «Транспортное строительство», 1984, №12. -с. 22-24.
108. Забродин М.П., Шелест А.И. Усовершенствованные конструкции жестких поперечин. -Транспортное строительство, 1988, №9. с. 12-14.
109. Завриев К.С. и др. Основы теории сейсмостойкости зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1970. - 224 с.
110. Ивович В.А. Динамический расчет висячих конструкций. М.: Стройиздат, 1975. - 191 с.
111. Ильин В.П., Карпов В.В., Масленников A.M. Численные методы решения задач строительной механики. Минск: Вышэйшая школа, 1990. -350 с.
112. Инструкция по проектированию предварительно напряженных стальных конструкций. Госстройиздат, Москва 1963. - 72 с.
113. Казакевич М.И., Шаломов Б.Я. Нелинейные колебания предварительно напряженных металлических балок Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 1, СССР, 1971, с. 143.147.
114. Калушин В.М. Сравнительный анализ влияния связей (решеток, планок, перфорированных листов) на предельное состояние сжатых составных сквозных стержней. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М.:1960.
115. Камолов С.Д. Работа стальных предварительно напряженных балок при нагрузках типа сейсмических. Специальность 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения». Диссертация на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Москва, 1985.-201 с.
116. Каплун Я.А. Стальные конструкции из широкополочных двутавров и тавров. М.: Стройиздат, 1981. - 144 с.
117. Каплун Л.А., Вроно Б.М., Березин В.В. Прогоны из сквозных двутавров пролетом 12 м. -В сб.: Материалы по легким металлическим конструкциям. Центральное правление НТО стройиндустрии. -М.:Стройиздат, 1976.
118. Капур К., ЛамберсонЛ. Надежность и проектирование систем. М.: "Мир", 1980. - 351 с. (перевод с англ.).
119. Каркасы зданий из легких металлических конструкций и их элементы: Учебное пособие / JI.B. Енджиевский, В.Д. Наделяев, И.Я. Петухова.; Изд-во АСВ, -М.; 1998.-247 стр.
120. Карлсен Г.Г., Большаков В.В. и др. Деревянные конструкции. 2-е изд., перераб. Под ред. Г.Г. Карлсена. - М. - JL: ГСИ, 1952. - 755 с.
121. Качурин В.К. Теория висячих систем. М. - JL: Госстройиздат, 1962.224 с.
122. Кирсанов Н.М. Висячие системы повышенной жесткости. М.:Стройиздат, 1973. -116 с.
123. Киянов И.М. Оптимальные параметры геометрии арки с затяжкой и шпренгельной балки, преднапряженных постоянным усилием. В кн.: Вестник ОГУ №2, Омск, 2001.
124. Клячин А.З., Фурманов Б.А. Структурные конструкции из пирамид с фланцевыми узловыми сопряжениями. -М.: Стройиздат, 1983. 84 с.
125. Коляков М.И., Хачалов Г.Б. К теории поперечных колебаний предварительно-напряженных составных стержней. Известия вузов. Строительство и архитектура, № 6, 1980, с. 38-42.
126. Конструкции из дерева и пластмасс : Учеб. Для вузов, Ю.В. Слицко-ухов, В.Д. Буданов и др.; под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В.Слицкоухова. 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 543 с.
127. Копытов М.М. Перфорированные стержни. -Томск: издательство Томского университета, 1980. -138 с.
128. Корчинский И.JL,Гриль А.А. Расчет висячих покрытий на динамические воздействия (землетрясения, ветер). М., Стройиздат, 1978, 220 с.
129. Кротов А.А., Шахпаронов В.В. Возведение промышленных зданий с применением легких металлических пространственных конструкций. М.:Стройиздат, 1985. 137 с.
130. Кудзис А.П. Оценка надежности железобетонных конструкций. Вильнюс: Моклас, 1985. - 155 с.
131. Кудрявцев А.А. Процессы износа и пути повышения долговечности опорных и поддерживающих конструкций контактной сети электрических железных дорог. Дис. на соискание уч. ст. доктора техн. наук. - Омск, 1995. - 447 с.
132. Кузнецов А.Ф. Проектирование и изготовление стальных строительных конструкций в США (обзор). Опыт зарубежного строительства. ЦИНИС Госстроя СССР, 1976.
133. Кузнецов А.Ф., Смирнягин Ю.С. Эффективность применения стальных гнутых профилей в строительных конструкциях. В кн.: Легкие металлические конструкции. - М.: 1975.
134. Курбатов О.А. Предварительно напряженные вантовые покрытия в виде системы тросов и распорок. Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 2, СССР, 1971.
135. Курбатов О.А., Постников В.Л., Давыдов Б.И. Исследование рациональных форм шпренгельных ферм. -В кн.: Исследование и расчет новых типов пространственных конструкций гражданских зданий. -Сб. научных трудов. Л.: ЛенЗНИИЭП, 1985. - с. 10 - 14.
136. Лащенко М.Н. Регулирование напряжений в металлических конструкциях. Стройиздат, 1966.
137. Лащенко М.Н. Усиление металлических конструкций. Госстройиздат,1954.
138. Левитанский И.В., Севрюгин В.В., Тихина Е.Л. Применение гнутосвар-ных профилей в фермах покрытий промышленных зданий. -Проектирование металлических конструкций. Cep.VII. Реф. сб. ЦИНИС Союзметаллостройпроекта Госстроя СССР. - М.: 1974, вып.З (50).
139. Левитин Б.С. Исследование шпренгельных крановых балок. Труды ВНИИПТМАШ, вып. 7/39, 1963 г., с. 60.89.
140. Легкие конструкции одноэтажных производственных зданий / Е.Г.Кутухтин, В.М. Спиридонов, Ю.Н. Хромец. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1988. - 263 с. (Справочник проектировщика).
141. Литцка Ф. патент США 52-636 кл. СССР 37B3/02. Официальная газета т. 832, тетр. 2, 1966.158. .Пихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. М.:Стройиздат, 1979. - 319 с.
142. Лубо Л.Н. Стержневые модели сплошных упругих тел. -Строительная механика и расчет сооружений, 1967, №4. с. 12-13.
143. Лукаш П.А. Основы нелинейной строительной механики. М.: Стройиздат, 1978. -208 с.
144. Мажид К.И. Оптимальное проектирование конструкций (Majid K.I. Optimum design of structures) Лондон, 1974, пер. с англ. М.: Высш. Школа, 1979. -237 с.
145. Масленников A.M. Расчет строительных конструкций численными методами. Л.: Стройиздат, 1987. - 225 с.
146. Мастаченко В.Н. К вопросу о вычислении вероятности подобия при моделировании строительных конструкций. Труды Моск. ин-та инженеров ж.д. транспорта. - 1973, - Вып.427. - с. 131-138.
147. Мастаченко В.Н. О статическом моделировании в строительной механике. В кн.: "Проблемы надежности в строительной механике". Вильнюс, 1968. -с.65-70.
148. Мастаченко В.Н. О теоретических основах моделирования случайных явлений в строительной механике. //Строит, механика и расчет сооружений. 1969. - №5. - с. 4-9. •
149. Мастаченко В.Н. Об оценке адекватности расчетных и реальных моделей строительных конструкций. //Строит, механика и расчет сооружений. 1971. -№4. - с. 3-7.
150. Мелашвили Ю.К., Тусишвили О.Ш., Ткешешашвили О.А. Экспериментальное исследование автоматического регулирования напряжений и прогибов в шпренгельных балках. Науч. тр. / ГПИ им. В.И. Ленина, Тбилиси, 1977, вып. 1 (192), с. 20-26.
151. Мелдер И.К. Влияние переменной продольной силы на частоту свободных поперечных колебаний прямолинейного стержня. В сб.: Вопросы динамики и динамической прочности, вып. 1, изд-во АН Лит. ССР, Рига, 1953, с. 129-139.
152. Мельников Н.П. Металлические конструкции за рубежом. М.: Стройиздат, 1971.-399 с.
153. Мельников Н.П. Металлические конструкции. Современное состояние и перспективы развития. М.: Стройиздат, 1983. -541 с.
154. Мельников Н.П. Применение легких металлических конструкций важное направление технического прогресса в строительстве. - В кн.: Легкие металлические конструкции промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1975. - с.3-24.
155. Мельников Н.П. Современное состояние и перспективы развития предварительно-напряженных металлических конструкций. Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 5, СССР, 1971, С.3.27.
156. Мельников Н.П., Савельев В.А., Троицкий Н.П. Новые конструктивные решения покрытий. В кн.: Пространственные конструкции в Красноярском крае. -Межвуз. сб. научных работ, выпЛХ. -Красноярск, 1976. - с.21-33.
157. Металлические конструкции В 3 т. Т.З Специальные конструкции и сооружения: учеб. для строит, вузов; Под ред. В.В.Горева. М.: Высш. шк., 1999. -544 с.
158. Металлические конструкции. В 3 т. Т.2. Стальные конструкции зданий и сооружений. (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) М.: изд-во АСВ, 1998. -512 с.
159. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для ву-зов/Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Веденников и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя. -6-е изд., перераб. И доп. -М.: Стройиздат, 1985. -560 с.
160. Муштаков Д.А. Вопросы оценки коммерческой эффективности транспортного строительства. Журнал "Транспортное строительство", № 8, М., 2003.
161. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету ГОСТ27751-88. М.: Изд-во стандартов, 1988. -9с.
162. Налепа А.И. Особо легкие стальные фермы покрытий производственных зданий. В кн.: Перспективы развития и пути повышения эффективности применения легких и особо легких металлических конструкций. -Тезисы докладов. -Киев: 1984. с. 25-26.
163. Никитин А.А., Уздин A.M. Применение динамических гасителей колебаний для сейсмозащиты мостов// Экспресс-информация ВНИИИС. Сер. 14. Сейсмостойкое строительство. 1986. Вып. 9. с. 20-24.
164. Никольский М.Д. Новый подход к решению геометрически нелинейных задач теории упругости методом конечных элементов. -В кн.: Проблемы прочности материалов и конструкций на транспорте. -Сб. научных статей. -М.: Транспорт, 1990.-с.204-210.
165. Никольский М.Д., Клещев Н.Е. Вариационная постановка и численные методы расчета гибких упругих стержней. -В кн.: Проблемы прочности материалов и конструкций на транспорте. -Тезисы докладов Ш-ей Международной конференции. -СПб, 1995. с.99.
166. Огородников В.Е., Очинский В.В., Ротштейн JI.M. Некоторые вопросы расчета балок с перфорированной стенкой. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1975, №10. -С.18-22.
167. Ольков Я.И., Холопов И.С. Оптимальное проектирование предварительно напряженных металлических ферм. М.: Стройиздат, 1985.- 156 с.
168. Онуфриев Н.М. Усиление железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений. Л.М.: Изд-во лит. по стр-ву, 1965. - 342 с.
169. Павлов Ю.А. Расчет надежности железобетонных конструкций в неустойчивых областях распределений прочности и усилий. В кн.: Вопросы надежности железобетонных конструкций. Куйбышев, 1973. с. 48-52.
170. Патент РФ на изобретение 2208105 Е04 С 3/10. Способ усиления железобетонной балки шпренгелем / Егоров В.В., Ледяев А.П., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2003 Бюл. № 19.
171. Патент РФ на изобретение № 2208103 Е04 С 3/10. Способ монтажа предварительно напряженного блока покрытия / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07. 2003 Бюл. № 19.
172. Патент РФ на изобретение № 2208104 Е04 С 3/10. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной балки/ Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2003 Бюл. № 19.
173. Патент РФ на изобретение № 2209278 Е04 С 3/10. Способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П., Голоскок М.И. Опубл. 27.07. 2003 Бюл. № 21.
174. Патент РФ на изобретение № 2166038, Е04 С 3/18,3/12. Строительный элемент/ Алексашкин Е.Н., Егоров В.В. Опубл. 27.04.2001 Бюл. № 12.
175. Патент РФ на изобретение № 2182207, Е04 С 3/10. Сборно-разборная металлодеревянная шпренгельная балка / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.05. 2002 Бюл. №13.
176. Патент РФ на изобретение № 2186913 Е04 С 3/08. Предварительно-напряженная шпренгельная балка / Егоров В.В. Опубл. 10.08. 2002 Бюл. №22.
177. Патент РФ на изобретение № 2186914 Е04 С 3/10. Предварительно-напряженная шпренгельная ферма / Егоров В.В. Опубл. 10.08. 2002 Бюл. № 22.
178. Патент РФ на изобретение № 2187608 Е04 С 3/10. Способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 20.08.2002 Бюл. № 23.
179. Патент РФ на изобретение № 2188915 Е04 С 3/10. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы/ Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П. Опубл. 10.09.2002 Бюл. №25.
180. Патент РФ на изобретение № 2190735, Е04 С 3/10. Способ комбинированного предварительного напряжения перфорированной шпренгельной балки/ Егоров В.В. Опубл. 10.10.2002 Бюл. №28.
181. Патент РФ на изобретение №2166036, Е04 В 7/10. Сетчатый купол / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Борисевич, Паутов А.Б. Опубл. 27.04. 2001 в Бюл. №12.
182. Патент РФ на изобретение №2169242, Е04 С 3/08. Шпренгельная ферма / Алексашкин Е.Н., Егоров В.В., Забродин М.П., Сметанин Д.С. Опубл. 20.06. 2001 Бюл. №17.
183. Патент РФ на изобретение №2169243, Е04 С 3/10. Предварительно напряженная шпренгельная ферма / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 20.06. 2001 в Бюл. №17.
184. Патент РФ на изобретение №2173751, Е04 В 7/14. Предварительно напряженная вантовая конструкция / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 20.09.2001 Бюл. №26.
185. Патент РФ на изобретение №2182208, Е04 С 3/10. Предварительно напряженная пространственная шпренгельная ферма / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П., Веселое В.В. Опубл. 10.05. 2002 в Бюл. №13.
186. Патент РФ на изобретение №2184819 Е04 С 3/10. Предварительно-напряженная шпренгельная ферма / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н. Опубл. 10.07.2002 г. в Бюл. №19.
187. Патент РФ на изобретение №2193637 Е04 ВС 7/14. Предварительно напряженная вантовая конструкция / Егоров В.В., Алексашкин Е.Н., Забродин М.П., Паутов А .Б. Опубл. 27.11.2002 Бюл. №33.
188. Першаков В.Н., Антонюк А.Б., Любченко И.Г., Хущев О.И. Архитектурные конструкции сельских гражданских зданий. -Киев: Бущвельник, 1984. 127 с.
189. Попов Г.Д. Регулирование усилий в мостовых конструкциях. -Научные труды МИСИ им.В.В.Куйбышева. -М.: 1962. -С.271-282.
190. Проект «Восстановление сквозного движения. Эстакада через ул. Карбышева для прокладки водопровода». Шифр 2165 1361.01 - КМ Метрогипрот-ранс - каф. «Строительные конструкции ПГУПС, 2000 г.
191. Проект «Склад хранения готовой продукции. ООО «Дарья» Шифр 05052003 20052003 - КМ. Санкт - Петербург, г. Пушкин, 3-й проезд, д. 6, литер А. 2003 г. ЗАО ПМК-223.
192. Проект «Спортивно гимнастический комплекс ул. Брянцева, 1 корп.2.» шифр ПР 05 - 2000 - КМ. Институт «ГИПРООБР» 2000 г.
193. Протасов К.Г. Новые вантовые фермы. -М.: Трансжелдориздат, 1963.100 с.
194. Протасов К.Г. Расчет статически неопределимых мостовых ферм. -Труды /Всесоюз. науч.-исслед. ин-т ж.-д. транспорта, 1947, вып. 13.
195. Пуховский А.Б., Камолов С.Д. Деформационные и энергетические характеристики стальных преднапряженных балок при циклическом деформировании в упругопластической стадии. Экспресс-информация. «Сейсмостойкое строительство» ВНИИИС, вып. 7, 1985 г.
196. Пуховский А.Б., Предварительно напряженные металлические сейсмо стойкие конструкции. Обзорная информация, ВНИИИС, серия II, М., 1983. 72 с.
197. Рабинович И.М. Вопросы теории статического расчета сооружений с односторонними связями. М., Стройиздат, 1975.
198. Рабинович И.М. К теории статически неопределимых ферм. М., 1933.
199. Рабинович И.М., Синицын А.П., Теренин Б.М. Расчет сооружений на действие кратковременных и мгновенных сил. Ч. I. Издание ВИА, Москва, 1956, 464 с.
200. Рабинович И.М., Синицын А.П., Теренин Б.М. Расчет сооружений на действие кратковременных и мгновенных сил. Ч. И. Издание ВИА, Москва, 1958, 684 с.
201. Радциг Ю.А. Об определении наименьшего объема статически неопределимых ферм. Труды/ Казанский авиационный ин-т, 1946, вып. 17.
202. Райзер В.Д. Расчет и нормирование надежности строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1995. - 348 с.
203. Райзер В.Д. Теория надежности в строительном проектировании. М.: изд-во АСВ, 1998. - 304 с.
204. Рамадзе А.Н. и др. Исследование предварительно напряженных комбинированных вантовых ферм. -Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 1. -СССР, 1971. -с. 326-336.
205. Расчет упруго-пластических тонкостенных стержней по пространственно-деформированной схеме./ Белый Г.И. В кн.: Строительная механика сооружений. Межвуз. темат. сб. тр. -JL: ЛИСИ, 1983. -С.40-48.
206. Рекомендации по изготовлению сквозных развитых по высоте балочных профилей для строительных конструкций. ЦБНТИ, ВНИИ Монтажспецстрой. М.: 1976.-23 с.
207. Рекомендации по проектированию гасителей колебаний для защиты зданий и сооружений, подверженных горизонтальным динамическим воздействиям от технологического оборудования и ветра. М.: ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, 1978.-68 с.
208. Рекомендации по проектированию структурных конструкций. -ЦНИИСК им.Кучеренко. -М.: Стройиздат, 1984. 303 с.
209. Ржаницын А.Р. Определение характеристики безопасности и коэффициента запаса из экономических соображений. В сб.: "Вопросы теории пластичности и прочности строительных конструкций". М.: Госстройиздат, 1961. - с. 8-14.
210. Ржаницын А.Р. К проблеме расчетов сооружений на безопасность. в сб.: "Вопросы безопасности и прочности строительных конструкций". -М.: Стройиздат, 1952.- с. 5-17.
211. Ржаницын А.Р. Колебания составных стержней. Сб. Надежность и долговечность строительных конструкций. Волгоградский политехнический ин-т, 1976.
212. Ржаницын А.Р. Некоторые вопросы надежности стержневых систем. // Надежность и качество строительных конструкций. Куйбышев: Изд-во Куйбышевского ун-та, 1982. - с. 36-41.
213. Ржаницын А.Р. Определение запаса прочности сооружений. //Строит, пром-сть. 1947, - №8. - с. 11-14.
214. Ржаницын А.Р. Определение коэффициента безопасности при изменяющихся во времени случайных нагрузках и прочности. В сб.: "Проблемы надежности в строительной механике". - Вильнюс, 1971. - с. 143-149.
215. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. М.: Стройиздат, 1986.-316 с.
216. Ржаницын А.Р. Статика и динамика пологой упругой нити. Сб. «Висячие покрытия», М., Госстройиздат, 1968.
217. Ржаницын А.Р. Строительная механика. М.: "Высшая школа", 1982.400 с.
218. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. - 239 с.
219. Ржаницын А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. -М.: Госстройиздат, 1948. -192 с.
220. Ржаницын А.Р. Устойчивость равновесия упругих систем. М.: Госстройиздат, 1955. - 476 с.
221. Ржаницын А.Р., Снарскис Б.И., Сухов Ю.Д. Основные положения вероятностноэкономической методики расчета строительных конструкций. //Строит, механика и расчет сооружений. 1979. - №3. - с. 67-71.
222. Ржаницын А.Р., Сухов Ю.Д. Учет совместного действия нагрузок на сооружения. //Строит, механика и расчет сооружений. 1974. - №4. - с. 40-43.
223. Розин JI.A. Метод конечных элементов в строительной механике. -Строительная механика и расчет сооружений, 1972, №3.
224. Рокар И. Неустойчивость в механике. Автомобили. Самолеты. Висячие мосты, пер.с франц. Изд-во ин. лит., Москва, 1959.
225. Романов В.П. Поперечные колебания многостоечной шпренгельной системы с гибкими тросовыми затяжками. Тр. ЛенЗНИЭП Пространственные конструкции. Л., 1974.
226. Рочев А.А. Исследование работы внецентренно сжатых стальных перфорированных стержней в упруго-пластической стадии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. -Л.: 1979. -26 с.
227. Руководство по проектированию стальных балок с перфорированной стенкой. М.-.ЦНИИПСК, 1978. -43 с.
228. Руссоник А.Б. Исследование прочности двутавровых балок увеличенной высоты. -В кн.: Гидромеханические сооружения, строительная механика, основания и фундаменты. -Труды МГМИ, 1976, т.49.
229. Ряузов Н. Н. Общая теория статистики. Финансы и статистика. М; Москва 1984.
230. Самарский А.А. Теория разностных схем. 3-е изд. испр. - М.: Наука. 1989. - 616 с.
231. Сахновский М.М. Легкие конструкции стальных каркасов зданий и сооружений. -Киев: Бущвельник, 1984. 160 с.
232. Селезнева Е.Н. Исследование статистических методов обеспечения надежности предварительно напряженных стальных конструкций Доклады Ш-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том 1, СССР, 1971, с. 371.379.
233. Селезнева Е.Н. Надежность телевизионных мачт. «Материалы по металлическим конструкциям», 1970, № 15.
234. Семенов Н.П. Испытание сварного шпренгельного прогона. -В кн.: Теоретическое и экспериментальное исследование новых типов металлических конструкций. под ред. Н.С.Стрелецкого. -М.: Госстройиздат, 1936.
235. Сехниашвили Э.А. и др. Некоторые вопросы затухания колебаний в предварительно напряженных конструкциях. В кн.: Рассеивание энергии при колебаниях упругих систем. Киев, 1972, с. 136.
236. Сехниашвили Э.А. Колебания упругих систем. Тбилиси. Сабчото са-картвело, 1966, с. 326.
237. Сикало П.И. Оптимизация сечений упругих стальных двухпролетных балок из перфорированных прокатных двутавров. -В кн.: Металлические конструкции и испытания сооружений. -Межвуз. темат. сб. тр. -JL: ЛИСИ, 1981. -С. 146-153.
238. Симаков Ю.Н. О результатах экспериментальных исследований конструкций из сквозных развитых двутавров. -В кн.: Теоретические и экспериментальные исследования по строительным конструкциям. -Тр. ЦНИИСК.-М.: 1976.
239. Скляднев А.И. Пути повышения эффективности применения перфорированных балок. -Известия вузов. Строительство и архитектура, 1981, №10. с.11-16.
240. Смирнов А.Ф. Устойчивость и колебания сооружений. М., Гостранс-желдориздат, 1958, с. 571.
241. СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия"/Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988- 36 с.
242. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия (Дополнения. Разд. 10. Прогибы и перемещения)/Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР 1989.- 8 с.
243. СНиП П-23-81* "Стальные конструкции'УГосстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2000. - 96 с.
244. СНиП П-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования /Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983. - 31 с.
245. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. - 311с.
246. Солодарь М.В. Развитые стальные балки из прокатных профилей. -Бюллетень строительной техники, 1950, №2.
247. Сперанский Б.А. Развитие регулярных металлических стержневых пространственных систем покрытий зданий. В кн.: Состояние и перспективы применения в строительстве пространственных конструкций. -Тезисы докладов. -Свердловск, 1980. - с. 50-52.
248. Сперанский Б.А. Решетчатые металлические предварительно напряженные конструкции. М.: Стройиздат, 1970. - 240с.
249. Стальные конструкции. Под общей ред. Н.С.Стрелецкого. М.:Госстройиздат, 1952. -852 с.
250. Степанова А.И. Динамика крановых шпренгельных балок. ВНИИП-ТМАШ, кн. 4. Машгиз. 1950.
251. Степанова А.И., Левитин Б.С. Определение частот собственных колебаний предварительно напряженной алюминиевой балки. Сб. Подъемно-транспортные машины. Вып. 4, 1968, с. 24.28.
252. Стрелецкий Н.Н., Слоним Э.Я., Кравцов М.М., Фридкин В.М. Проектирование и исследование висячих и вантовых мостов в НИИ стальных конструкций. Доклады на симпозиуме Международной ассоциации по сотам и конструкциям. АИПК. - М.: 1978. - с.28-40.
253. Стрелецкий Н.С. К вопросу развития методики расчета по предельным состояниям. //Строит, механика и расчет сооружений. -1975.-№4,- с. 13-16.
254. Стрелецкий Н.С. Основы статистического учета коэффициента прочности сооружений. М.: Стройиздат, 1947. - 92 с.
255. Стрелецкий Н.С. Работа сжатых стоек. -Материалы к курсу стальных конструкций. 4.1. -М.: Госстройиздат, 1959, вып.2. -283 с.
256. Строительное проектирование промышленных предприятий. Реферативный сборник. -Сер.Ш. Вып.4. ЦИНИС Госстроя СССР, 1975.
257. Сухов Ю.Д. Рекомендуемые методы определения показателя надежности / Научно-технический отчет. Труды ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко. - М.: -1993. - с.3-7.
258. Сухоруков Е.С. Исследование предварительно напряженных шпренгельных конструкций из алюминиевого сплава Д-16т. В кн.: Стальные предварительно напряженные и тросовые конструкции. ЦНИИСК, Стройиздат, 1964, с. 84108.
259. Тетерин Ю.И., Сарафанников А.Г. Свертки функций в вероятностном анализе несущей способности строительных конструкций. В сб.: Проблемы прочности материалов и конструкций на транспорте. М.: "Транспорт", 1990.- с.32-38.
260. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле.- М.: Физматгиз. 1959.439 с.
261. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. М., «Наука», 1965.
262. Тимошенко С.П. Теория колебаний в инженерном деле, 1932.
263. Толмачев К.Х. Регулирование напряжений в металлических пролетных строениях мостов. -М.: Автотрансиздат, 1960. -116 с.
264. Тришевский И.С., Клепанда В.В. Металлические облегченные конструкции (справочное пособие) Киев, «Буд1вельник», 1978, 112 с.
265. Трофимов В.И., Бегун Г.Б. Структурные конструкции. М.: Стройиздат, 1972. - 272 с.
266. Трофимов В.И., Мкрчани Ю.С., Третьякова Э.В. Стальные конструкции типа структур для покрытий производственных и общественных зданий. В кн.: Материалы по легким металлическим конструкциям. - М.: 1975.
267. Трофимович В.В. Работа стальных шпренгельных балок в упруго-пластической стадии при неподвижной и подвижной нагрузках. -Сб. тр. ИСМ АН УССР, №21. -Киев: Издательство АН УССР, 1956.
268. Трофимович В.В., Пермяков В.А. Оптимизация металлических конструкций. К.: Вища школа. Головное изд-во, 1983. - 200 с.
269. Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1983. - 215 с.
270. Файбишенко В.К. Исследование перекрестно-ребристых систем. -Автореф. дисс. На соискание уч. ст. канд. техн. наук. М.:МАИ, 1967.
271. Ференчик П., Тохачек М. Предварительно напряженные стальные конструкции (перевод с немецкого). М.: Стройиздат, 1979. -423 с.
272. Хачалов Г.Б. Колебания предварительно-напряженных составных стержней с отключающимися затяжками. Изв. вузов. Строительство и архитектура, № 8,1984 с. 46-49.
273. Хачалов Г.Б. Колебания составных стержней с непрерывно прикрепленной затяжкой. Известия вузов. Строительство и архитектура, № 12, 1980.
274. Хачалов Г.Б. Свободные колебания предварительно напряженных составных стержней. Изв. вузов. Строительство и архитектура, № 6, 1982 с. 53-58.
275. Хисамов Р.И. Расчет и конструирование структурных покрытий. -Киев: Буд1вельник, 1981. 123 с.
276. Холопцев В.В. Расчет составных многопролетных неразрезных балок. -Строительная механика и расчет сооружений, 1966, №3.
277. Хоциалов Н.Ф. Запасы прочности. //Строит, пром-сть. 1929, - №10. - с. 840-844.
278. Хоциалов Н.Ф. Массовый анализ в железобетонном деле. //Строит, пром-сть. 1932, - №1. - с. 150-154.
279. Хромец Ю.Н. Промышленные здания из легких конструкций. М.: Стройиздат, 1978. -176 с.
280. Хромец Ю.Н. Пути снижения веса ограждающих конструкций производственных зданий. Бюллетень строительной техники, 1972, №1.
281. Хуберян К.М. Метод напряжений. В кн.: Исследования по теории сооружений, вып. 4, М., 1949.
282. Чернашин В.Г., Чернов Ю.А., Симаков Ю.А., Громацкий В.А., Гоге-швили А.А. Изготовление облегченных металлических конструкций из развитых двутавров. -Промышленное строительство, 1974, №10. с. 19-21.
283. Чернов H.JI. Несущая способность стальных неразрезных предварительно напряженных балок за пределами упругости при подвижных нагрузках. В кн.: Стальные предварительно напряженные и тросовые конструкции. -М.: Стройиздат, 1964. - с. 4-14.
284. Чернов Ю.А. Особенности применения серийных структурных конструкций из прокатных профилей. В кн.: Состояние и перспективы применения встроительстве пространственных конструкций. -Тезисы докладов. -Свердловск, 1980. с. 66-68.
285. Шелест А.И. Типы жестких поперечин на электрифицированных железных дорогах. Транспортное строительство, 1968, №10.
286. Шпете Г. Надежность несущих строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1994. - 228 с. (перевод с немецк.).
287. Шурыгин В.П. Исследование методов расчета, проектирования и сооружения несущих конструкций контактной сети электрифицируемых железных дорог. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. доктора техн. наук. -М.: МИИТ, 1971. -37 с.
288. Этмекджиян А.А. Капитальное строительство и резервы повышения его эффективности. -М.: Стройиздат, 1982. -201 с.
289. Юрченко Д.А. Определение частот пространственных колебаний пред-напряженной двутавровой балки. В сб.: Подъемно-транспортные машины. Вып. 1, Тула, 1973, с. 99. 107.
290. Юрченко Д.А. Свободные пространственные колебания преднапря-женных балок закрытого профиля. В сб.: Подъемно-транспортные машины. Вып. 2, Тула, 1973, с. 24.31.
291. Ягубов Б.Б. Предварительно напряженные системы перекрестных балок при помощи осадки опор. -Доклады III-ей Международной конференции по предварительно напряженным металлическим конструкциям. Том I. -СССР, 1971. -с.144-155.
292. Яковлев В.Г. Статический расчет трапецевидных и треугольных шпренгельных кранов. В кн.: Исследование мостовых кранов. -М.: Машгиз, 1949. -с. 132-143.
293. Adjustable Catenary structures. Railway Age. News issue. Vol.136, №1. January, 4,1954.
294. Barlow S., Foster J. The Universal Beam. -The Structural Engineer, 11,1957.
295. Buchwalter R. The Bachavior of Prestressed structural steel beams. "Welding Journal" № 11,1948.
296. Cornell С.A. Stochastic Process modeles in structural engineering. Dept. of Civ. Engineering, StandfordUniversity, Technical Report, 1969, №34. -pp. 14-18.
297. Deist F.H., Dimitron C. The finite element method. S.Afric. Mech. Engr., 1969, 19, №5.
298. Dischinger F. Stahlbrucken in Verbund mit Stahlbetondruckplatten bei-gleichzeitiger vorspannung durch hochwertige Seile. "Bauingenier", № 11,1949.
299. Ditlevsen 0. Narrowreliability analysis of frame Structures. J. of Struct. Mechanics, Vol.1, №4, 1979. -pp.453-472.
300. Faltus F. Prvky ocelovych Konstrukci. -Prague, 1962.
301. FeijenCik P., TocMCek M. Predpate kovove konstrukcie. Bratislava, 1966.
302. Ferry Borges J, Castanheta M. Structural Safety. 2nd-d. Laboratorio National de Engenharia Civil, Lisbon. -1971 .-p.217.
303. Freudenthal A.M. Safety, reliability and Structural design. J. of Struct. Div, Proc. ASSE, STZ, 1961. -pp. 814-832.
304. Hasofer, Lind. An axact and invariant first-order realiability format. J. of the Engineering Mech. Div. ASCE, vol.100, XoEMJ, February, 1974. -pp.111-121.
305. Heimann H. Beitrag zur Berechnung statisch unbestimmter Fachwerke. Berlin, 1928.
306. Levy M. Lastatique et ses applications aux constructions. Paris, 1874.
307. Magnel G. Constructions en acier ргёсотрппе. «L'Ossature metallique», № 6, 1950.
308. Mayer M. Die Sicherheit der Bauwerte und ihre Berechnung nach Granzkraften Statt nach Zulassigen Spannungen. Springer Verlag, Berlin, 1926.-pp. 111126.
309. Mirzewski J. Niezawodnosc konstrukcj inzynierskich. Warczawa, 1989.s.231.
310. Stand A., Greenspan M. Perforated Cover Plates for Steel Columns. Summary of Compressive Properties JRNBS, Vol.40, №5, 1948.
-
Похожие работы
- Совершенствование металлодеревянных шпренгельных балок
- Конструктивные формы легких комбинизированных металлических систем шпренгельного типа для зданий и сооружений на транспорте
- Резервы несущей способности пространственных перекрестно-шпренгельных конструкций покрытий при работе материала их элементов за пределом упругости
- Новые эффективные конструкции сталежелезобетонных пролетных строений мостов
- Локально предварительно напряженные изгибаемые элементы шпренгельного типа
-
- Строительные конструкции, здания и сооружения
- Основания и фундаменты, подземные сооружения
- Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
- Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов
- Строительные материалы и изделия
- Гидротехническое строительство
- Технология и организация строительства
- Здания и сооружения
- Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
- Строительство железных дорог
- Строительство автомобильных дорог
- Мосты и транспортные тоннели
- Гидравлика и инженерная гидрология
- Строительная механика
- Сооружение подземного пространства городов
- Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
- Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия
- Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
- Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов