Проведен обзор современных научных исследований в области оценивания и расчета надежности строительных конструкций. Проанализированы различные методики представления непрерывных и дискретных нагрузок. Разработан вероятностный метод оценивания надежности конструкций, в котором учтены случайный характер нагрузок и прочность стали, совместное действие нагрузок, специфика работы и отказов стальных элементов, узлов, а также стальных конструктивных систем в целом. На основе разработанного метода выполненны числовые расчеты надежности таких конструкций, как подкрановые и стропильные балки, фермы, колонны и рамы.

Висвітлено особливості й етапи розрахунку надійності елементів сталевих конструкцій, завантажених постійним, сніговим і вітровим навантаженням. Наведено статистичні характеристики снігового навантаження. Розкрито сутність таких понять, як довговічність, працездатний стан, установлений термін експлуатації об'єкта, квазістаціонарний випадковий процес.

Освещены особенности и этапы расчета надежности элементов стальных конструкций, загруженных постоянной, снеговой и ветряной нагрузкой. Приведены статистические характеристики снеговой нагрузки. Раскрыта сущность таких понятий, как долговечность, работоспособное состояние, установленный срок эксплуатации объекта, квазистационарный случайный процесс.

Розроблено способи розрахунків напружено-деформованого стану (НДС) сталевих двотаврових балок і колон, підсилених сталевими смугами за домогою флангових перервних зварних швів з урахуванням умови повного розвантаження конструкцій до їх підсилення. Проведено експериментальні дослідження НДС підсиленої за допомогою перервних флангових швів балки та порівняльний аналіз результатів теоретичних розрахунків компонентів НДС з їх відповідними експериментальними значеннями. Впроваджено одержані теоретичні розв'язки для проведення розрахунків НДС підсилених за допомогою перервних флангових швів двотаврових балок і колон. Досліджено вплив на НДС цих конструкцій певних факторів, а саме: виконання підсилення суцільними чи перервними фланговими зварними швами, значущості видів навантаження, значення ступеня жорсткості швів підсилення.

  Скачати повний текст

Узагальнено та розвинуто теорію розрахунку та конструювання раціональних сталевих рамних каркасів малоенергоємних будівель. Розроблено математичну основу та створено комплекс нових методик розрахунку щодо їх стійкості та міцності. Запропоновано нові теоретичні положення визначення раціональних геометричних розмірів несучих сталевих рам з двотаврів зі змінною жорсткістю. Розроблено нові конструктивні рішення рамних сталевих каркасів малоенергоємних будівель з двотаврів змінного перерізу, а також спосіб виготовлення ефективних за витратами сталі сталевих розвинутих двотаврів змінного перерізу та відповідні конструктивні елементи рам. Обгрунтовано нові теоретичні положення проектування малоенергоємних будівель з металевим каркасом. Розроблено критерій визначення раціональних розмірів сталевих рам малоенергоємних будівель. Визначено вплив змінності перерізу елементів рам на їх раціональну висоту у аспекті мінімізації витрат сталі та запропоновано відповідну методику. Установлено закономірність впливу змінності висоти перерізу двотаврових елементів рам на розподіл дотичних напружень за висотою перерізу. Розроблено методику визначення дотичних напружень у стінці двотавра зі змінною висотою перерізу за дії згинальних моментів і поздовжніх сил. Розв'язано задачу впливу міцності висоти перерізу двотаврів на втрату стійкості плоскі форми згину пружних сталевих ригелів рам. Визначено вплив змінності висоти перерізу стояків рам на втрату стійкості за згинально-крутильною формою. Наведено методику розрахунку стиснуто-зігнутих пружних стояків з двотаврів зі змінною висотою стінки з урахуванням площини

Запропоновано новий підхід щодо вирішення важливої науково-технічної проблеми розробки методів оцінки тріщиностійкості та несучої здатності металевих конструкцій за умов циклічних навантажень. Проведено експериментальні дослідження механічних, акустичних, енергетичних параметрів кінетики руйнування, одержаних з використанням повних діаграм деформацій малогабаритних зразків. Запропоновано засоби розрахунку критичного параметра тріщиностійкості, несучої здатності, розрахункового опору утоми з урахуванням впливу попереднього циклічного навантаження. Розроблено розрахункову модель оцінки напружено-деформованого стану стиснено-зігнутих стрижнів за умови малоциклового навантаження. Запропоновано новий спосіб визначення розрахункового опору утоми, що дозволяє враховувати розходження у ресурсі пластичності сталей за статичного та циклічного навантажень. Наведено оцінку ефективності визначення несучої здатності за критерієм тріщиностійкості металевих конструкцій за умови циклічного навантаження методом математичного моделювання. Розроблено оптимальне конструктивне рішення фасонного прокатного профілю верхнього поясу підкранових балок, що усуває причини виникнення тріщин утоми у навколошовній зоні.

Наведено загальну методику оцінки надійності будівельних конструкцій у різній імовірнісній техніці, що дозволило отримати дані про надійність сталевих конструкцій промислових будівель та споруд. Обгрунтовано пропозиції щодо вдосконалення нормативних розрахунків. Розроблено моделі атмосферних навантажень у формі стаціонарних випадкових процесів з узагальненим річним розподілом ординат, числові ймовірнісні моделі снігового, вітрового та кранового навантажень на ПЕОМ. Уточнено моделі тимчасових навантажень у формі абсолютних максимумів, схеми незалежних випробувань та дискретного представлення. Наведено загальний алгоритм оцінки надійності сталевих конструкцій у різній імовірнісній техніці, реалізований на ПЕОМ комплексом програм у середовищі математичного програмування MathCAD. Проведено математичний експеримент щодо оцінки надійності сталевих конструкцій промислових будівель і споруд.

Вирішено актуальну науково-технічну задачу розроблення методики розрахунку надійності та несучої здатності сталевих балок із урахуванням сумісної роботи з огороджувальними конструкціями. Розроблено методику розрахунку сталевих тонкостінних балок з урахуванням жорсткості профільованого настилу. Вдосконалено методику розрахунку сталезалізобетонних балок з гнучкими анкерами. Розроблено методику розрахунку несучої здатності сталевих балок з урахуванням сумісної роботи зі збірними залізобетонними плитами. Обгрунтовано оптимальні форми та положення перерізу тонкостінних прогонів похилої покрівлі.

Разработан метод расчета на малоцикловую усталость, основанный на использовании полных диаграмм деформаций, позволяющий учитывать как рождение трещины, так и ее неустойчивое состояние. Выявлено влияние характера циклического нагружения на угол наклона ниспадающей ветви полной диаграммы деформаций "нагрузка - абсолютное удлинение" и изменение плотности энергии разрушения. Подтверждена возможность построения деформационных кривых усталости по данным испытаний малогабаритных образцов, находящихся в однородном напряженном состоянии, и их использования для описания работы материала при неоднородном напряженном состоянии. Получен новый параметр трещиностойкости материала, соответствующий неустойчивому росту трещины, на основе развития деформационного критерия разрушения. Введено новое определение расчетного сопротивления стали малоцикловой усталости, позволяющее при кратковременном и циклическом нагружении учитывать различие в ресурсе пластичности сталей, имеющих равные прочностные характеристики.

Наведено розрахунки на міцність і стійкість сталевих тонкостінних двотаврових елементів з поперечно-гофрованими синусоїдними стінками. Сформульовано основні принципи компонування ефективних перерізів рамних елементів, в тому числі моносиметричних, і розроблено методику їх розрахунку. Розроблено універсальну модель одноповерхової рами з моносиметричними перерізами постійної висоти, в яких орієнтація поясів змінюється за довжиною цих елементів згідно з розрахунковим сполученням зусиль. Зменшення витрат сталі на конструкцію досягається за рахунок уточнення роботи моносиметричного перерізу за дії зусиль М, N та Q, а також методу оптимального підбору перерізу стиснених поясів. Розроблено нову ефективну аналітичну методику розрахунку поясів елементів поперечно-гофрованої стінки на місцеву стійкість з урахуванням їх жорсткого поєднання з гофрованою стінкою. Запропоновано методику визначення відношення ширини звису до товщини поясу з урахуванням жорсткості гофрованої стінки.

Проведены экспериментальные и теоретические исследования максимальных допустимых сжимающих нагрузок тонкостенных колонн квадратного сечения из стальных холодноформованных профилей с промежуточными ребрами жесткости при осевом сжатии. Выполнены испытания пятнадцати образцов тонкостенных колонн с различными размерами поперечного сечения. Наблюдалось локальное выпучивание, коробление и сочетание указанных типов потери устойчивости. Экспериментальные значения максимальных допустимых сжимающих нагрузок колонн сравнивались с расчетными, полученными методами эффективной ширины и прямой оценки прочности согласно стандартам США для холодноформованных стальных профильных конструкций. Показано, что метод эффективной ширины обеспечивает консервативную оценку прочности образцов. Проанализована надежность такой оценки и ее соответствие стандартам проектирования стальных конструкций.

Розроблено теоретичні підходи до обгрунтування показників технологічної безпеки сталевих конструкцій, що знаходяться в умовах довготривалої експлуатації для визначення технічного стану та розрахунку залишкового ресурсу на основі нормованих індексів надійності із оцінюванням ризиків їхньої подальшої експлуатації. Удосконалено Номенклатуру діагностичних та ресурсних параметрів пошкоджень сталевих конструкцій, розроблено математичну модель розрахункової оцінки залишкового ресурсу на основі узагальненого нормованого показника конструктивної безпеки – індексу надійності. Доведено принципову можливість використання методу активного теплового неруйнівного контролю для обстеження, запропоновано методику проведення пошуку недосконалостей із порядком основних операцій. Розвинено таблицю недосконалостей сталевих конструкцій. Запропоновано три технічних стани: "задовільний", "стан, що потребує ремонту" та "аварійний". Розраховано кількісне значення рівнів індексу надійності для кожного з технічних станів. Запропоновано алгоритм розрахунку залишкового ресурсу на основі індексу надійності. Сформовано номенклатуру показників, що характеризують ефективність функціонування служб технічної експлуатації, визначено їхні рівні. Введено індекс організаційно-технічної безпеки. Надано методологію якісного та кількісного розрахунку ризику експлуатації із невизначеними під час обстеження недосконалостями. Запропоновано процедуру розрахунку технологічної Безпеки з урахуванням конструктивної та організаційно-технічної безпеки за показниками відповідних індексів в межах залишкового ресурсу з визначеним ризиком подальшої експлуатації. Запропоновано заходи підвищення рівня технологічної безпеки.

Увагу приділено розв'язанню актуальної науково-технічної задачі розкриття закономірностей залежності часу настання моменту відшарування мінераловатного вогнезахисного облицювання від конструктивних параметрів сталевих балок із таким типом вогнезахисту як науковому підґрунтю для вдосконалення методів розрахункової оцінки вогнестійкості даних конструкцій. Уперше встановлено залежність часу досягнення критичної температури у вигляді регресійної залежності від значення критичної температури та товщини вогнезахисного мінераловатного облицювання, побудовано відповідну номограму. Визначено залежність часу відшарування мінераловатного вогнезахисного облицювання сталевих балок під впливом стандартного температурного режиму пожежі від їх коефіцієнту перерізу, товщини мінераловатного облицювання та рівня навантаження. З урахуванням виявлених закономірностей впливу конструктивних параметрів, а також навантаження сталевих балок на час відшарування мінераловатного вогнезахисного облицювання під час впливу стандартного температурного режиму пожежі, обґрунтовано та запропоновано вдосконалений метод розрахункової оцінки вогнестійкості елементів конструкцій даного типу. Набуло подальшого розвитку застосування розрахункових стандартних методів розрахункової оцінки вогнестійкості сталевих балок із вогнезахисним облицюванням для визначення відповідних вихідних даних для проєктування споруд з їх застосуванням. Удосконалено науково-методичну базу забезпечення нормованої вогнестійкості сталевих будівельних конструкцій із вогнезахистом.

Викладено результати гармонічного аналізу поширення руйнування від стискання пружної конструкції, виготовленої зі сталі (куби розмірами 5 x 5 x 5 см). Оцінка впливу початкового впливу на параметри, пов'язані з порушенням структури в конструктивних елементах, має важливе значення для безпеки будівельних робіт. Також застосування початкового удару можна використовувати для неруйнівного випробування готових будівельних розчинів і числового аналізу цілих конструкцій. Доцільно з огляду на хід числових досліджень виконати числовий аналіз простої еластичної структури, щоб показати кількісні або потенційно-якісні відмінності для різних типів числових аналізів на базі методу скінченних елементів. Прикладом цього є гармонічний аналіз, за допомогою якого можна виконати фазово-частотний аналіз структури, що надає змогу визначити реальну амплітуду, якої можна досягти, наприклад, у разі зміщення під час нескінченно тривалого впливу синусоїдальної змінної. Виконано оцінку початкового стиску або розтягу на швидкість порушення структури. Показано, що стосовно еталонної моделі, тобто моделі, що не зазнала попередніх впливів, відбувається зміна швидкості порушення стану спокою та зміна амплітуди. Відмінності в отриманих швидкостях відносно еталонної моделі розтягу в 6 разів є вищими, а стиснення приблизно в 47 разів більшим. Після попереднього стиснення модель додатково піддали імпульсивному навантаженню (імітація тесту молотка). Компресійні напруження зменшували міжмолекулярні відстані, тобто потовщували структуру матеріалу, що збільшило швидкість поширення порушення структури внаслідок заявленого впливу імпульсного навантаження з амплітудою 10 Н. Тому визначено, що отримані відмінності у швидкості поширення зумовлені зміною міжмолекулярної відстані для аналізованого середовища, як наслідок впливу попереднього удару, тобто поверхневого натягу або стиснення для аналізованої простої пружної структури, виготовленої зі сталі.

Мета дослідження - розробка моделей теплового стану вогнезахищеної сталевої колони для оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій за допомогою розробленого розрахунково-експериментального методу. Під час проведення дослідження було використано метод кінцевих різниць, метод полігонних вогневих випробувань, математичне та комп'ютерне моделювання процесів нестаціонарного теплообміну, здійснено визначення теплофізичних характеристик вогнезахисних покриттів на основі розв'язання прямих і обернених задач теплопровідності. Розроблено геометричну, фізичну, комп'ютерну моделі, за допомогою яких здійснено оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій за розрахунково-експериментальним методом. Проведено перевірку адекватності розробленого методу оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій при оцінюванні вогнестійкості вогнезахищеної двотаврової сталевої колони. Проведено аналіз випробувань на вогнестійкість вогнезахищених сталевих колон, що піддавалися впливу пожежі за стандартним температурним режимом пожежі без прикладеного до них навантаження. Побудовано комп'ютерну модель системи "сталева колона - реактивне вогнезахисне покриття" для числового моделювання нестаціонарного прогріву такої системи. Проведено оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих колон двотаврового перерізу без прикладеного до них навантаження за допомогою розрахунково-експериментального методу. Проведено верифікацію результатів експериментальних досліджень з результатами числового моделювання. Встановлено збіжність результатів експериментальних даних щодо тривалості вогневого впливу за стандартним температурним режимом пожежі до досягнення критичної температури сталі з результатами числового моделювання. Підтверджено працездатність запропонованого розрахунково-експериментального методу оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій. Вперше розроблено моделі теплового стану вогнезахищеної сталевої колони, за допомогою яких проведено оцінювання вогнестійкості і підтверджено адекватність розроблених моделей реальним процесам, що відбуваються при нагріванні вогнезахищених сталевих колон без прикладення навантаження в умовах вогневого впливу за стандартного температурного режиму пожежі. Практична значимість результатів проведених досліджень полягає у реалізації та впровадженні результатів роботи на об'єктах різного призначення при оцінюванні вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій шляхом оцінювання ефективності вогнезахисних покриттів сталевих будівельних конструкцій.

Увагу приділено розробці методики виправлення заздалегідь деформованих двотаврових елементів сталевих конструкцій, які працюють на стиск. Відзначено, що посилення сталевих конструкцій являє собою складову комплексу заходів щодо підвищення надійності їх експлуатації. Розглянуто можливості посилення конструкцій в умовах діючого виробництва. Викладено методичний підхід до оцінки напружено-деформованого стану виправлених конструкцій. В основу розробленої методики покладено передумови, які зазвичай приймаються при вирішенні аналогічних задач. Наведено результати експериментальних досліджень виправлених різними способами сталевих конструкцій. Установлено, що несуча здатність сталевих конструкцій після вирівнювання різними способами знаходиться в межах величин несучої здатності при попередньому навантаженні. Розроблено практичні методи вирівнювання попередньо деформованих сталевих конструкцій. Наведено дані про впровадження результатів досліджень.

Buckling restrained braces (BRBs) are a somewhat ongoing improvement in the field of seismic-safe steel structures. Their unmistakable component is the non-clasping conduct regularly accomplished by encasing a steel center in a substantially filled cylinder. However, choices have been proposed. Controlling the support from clasping improves malleability essentially and permits symmetric reaction under pressure or pressure powers. The plan of BRB outlines should consider various explicit issues that are not covered by Indian norms and guidelines. This specific task looks at utilizing BRB inside fortifying of built-up substantial casing developments to meet seismic details dependent on the Indian seismic plan and style code. Flexible reaction range examination just as nonlinear period verifiable past assessment is finished by taking a real designing model which experiences feeble first-floor inconsistency because of extra expansion and heaps of only one story. With all the way to deal with comparable solidness just as removal-based plan technique, clasping limited support factors are reasoned and accordingly are familiar with model BRB in ETABS using plastic wen form. 3 arrangements of clasping limited sections are breaking down alongside normal supports. The relationship in the middle of the fundamental cross piece of customary supports and BRB is concluded because of the definition of computing versatile bearing ability precisely where it's shown that the spot of the run of the mill supports must be 1,25 events that of BRB for guaranteeing the very same by and large execution. The outcome uncovers that Inverted V support design shown much better usefulness over single support just as V support setups just as X support arrangement, however not exhorted by Indian code, is mimicked just as applied to this undertaking and contains exhibited preferred execution moreover some different arrangements. The extra exploration about the practical use of this support is generally suggested. Moreover, under the movement of significant seismic tremors, by nonlinear time chronicled past assessment, clasping controlled supports showed much better usefulness of reinforcing the construction just as success runs over the need for code. Under this specific condition, conventional supports misfortunes their bearing limit because of unnecessary buckling.

Методом скінченних елементів проведено моделювання перфорованих балок з круглими вирізами. Отримано розподіл напружень в зонах перфорації балки з круглими вирізами. Продемонстровано доцільність підсилення круглих вирізів трубчастими вставками. Застосування такого способу підсилення привело до суттєвого зменшення напружень в зонах вирізів перфорованої балки.

Розглянуто питання проєктування металевих будівельних конструкцій, властивості та структуру сталі, навантаження, розрахункові опори сталі, сортамент, види з'єднань, основи розрахунку та конструювання балок, колон, ферм і каркасів промислових будівель. Для спрощення вивчення основних нормативних документів наведено посилання на відповідні формули і таблиці ДБН.