Предложена методика установления предельных значений гибкости элементов профиля (стенок и полок) центрально сжатых тонкостенных стержней, которая учитывает действительные условия защемления краев. Проанализированы результаты, полученные с использованием данного подхода.

Изложена методика и результаты экспериментальных исследований внецентренно сжатых стальных двутавровых образцов-колонн с различными видами остаточного состояния. На основании проведенных испытаний образцов при одинаковых эксцентриситетах приложения нагрузки получены количественные данные о величинах несущей способности и прогибах. Установлено, что образцы с наплавленными сварными швами по кромках поясов на части длины имели в среднем на 10 % большую несущую способность, чем образцы со строжкой кромок.

Розв'язано задачу стійкості гнучких сталевих стрижнів, посилених проміжними пружними підкріпленнями та збільшенням поперечного перерізу.

Проведено теоретичні й експериментальні дослідження напружено-деформованого стану (НДС) та стійкості тонких поперечно гофрованих стінок згинальних елементів двотаврового перерізу за дії статичного навантаження. На підставі одержаних результатів уточнено методику розрахунку міцності та стійкості поперечно гофрованих стінок балок з різними формами та параметрами гофрів за статичного навантаження у пружній і пружно-пластичній стадіях роботи матеріалу. Визначено залежності параметрів гофрування на стійкість поперечно гофрованих стінок зварних двотаврових балок. Встановлено вплив початкових недосконалостей на НДС і стійкість поперечно гофрованих стінок балок. Наведено рекомендації щодо обмеження відхилень від заданої геометрії поперечно гофрованих стінок у процесі виготовлення.

Здійснено аналітичний розв'язок стосовно визначення напружено-деформованого стану (НДС) тришарових складених стрижнів, що працюють за режимів розтягу - стиску та згину з урахуванням впливу податливості зв'язків у поздовжньому напрямку. Одержано числові розв'язки з метою визначення напружено-дефомованого стану дво- і тришарових складених стрижнів, які працюють за даних режимів, що враховують випадки перемінності жорсткісних характеристик окремих шарів таких стрижнів за їх довжиною. Досліджено фактори, що впливають на результати числових розрахунків за умов їх реалізації на ПЕОМ. Експериметально з'ясовано значення коефіцієнтів жорсткості флангових зварних швів за їх зсуву у поздовжньому напрямку залежно від величин їх катетів. З урахуванням податливості швів одержано розв'язки стосовно НДС, зокрема, стику розтягнутого елементу; підсилення бази центрально-стиснутої суцільної колони; бази центрально-стиснутої наскрізної колони; розтягнутого елементу, підсиленого накладками за випадків, коли флангові шви є суцільні, перервні, а також ослабленого отвором; зварної балки двотаврового поперечного перерізу.

Запропоновано теоретичний метод визначення залишкового стану, що виникає у двотаврових колонах під час виготовлення з застосуванням зварювання. Розроблено метод оцінки впливу залишкових напружень на стійкість двотаврових колон. Наведено методику та результати експериментальних досліджень щодо визначення параметрів залишкового стану, що виникає під час виготовлення та оцінено його вплив на стійкість двотаврових колон. Надано пропозиції щодо технології виготовлення колон з таким залишковим станом, що позитивно впливає на їх роботу.

Дисертація присвячена розробці методики оцінки напружено-деформованого стану сталевих двотаврових стержнів, на всіх стадіях навантаження, в тому числі, в закритичній області. Оцінка проводиться з урахуванням полів початкових напружень, які є в перерізах. Деформування стержнів розглядається в площині найменшої жорсткості. З використанням математичного експерименту визначена область раціонального використання розроблених методик розрахунку і наведені пропозиції щодо спрощеного розрахунку з урахуванням рекомендованих Нормами методик з поправкою на вплив полів початкових напружень різних видів.

Обгрунтовано рішення проблеми визначення залишкового напружено-деформованого стану, що виникає після виготовлення конструкцій, та його впливу на несучу здатність і деформативність сталевих колон і балок. Розроблено методи розрахунку залишкового стану та його впливу на несучу здатність і деформативність конструкцій. За допомогою запропонованих методів визначено область раціонального застосування. Розроблено методики та проведено експериментальні дослідження стискуваних і згинних елементів різної форми перерізу, що дозволили перевірити основні положення методів розрахунку. Запропоновано методологію проектування та виготовлення конструкцій з регульованим залишковим напруженим станом для підвищення стійкості стискуваних елементів на етапах їх проектування та експлуатації.

Одержано уточнені крайові умови для розв'язування задач згину балок, затиснених на опорах. Для цього побудовано модель деформування частини балки, зануреної у піддатливе середовище, що дало можливість більш достовірно описати функцію прогинів елементів, що згинаються. Подано незалежні розв'язки поставленної задачі залежно від різних властивостей середовища - для випадку лінійного однорідного та нелінійного або неоднорідного середовища затиснення. На базі відомих розв'язків теорії пружності подано методику визначення коефіцієнта постелі залежно від властивостей матеріалу середовища та геометрії зануреної частини балки. Досліджено вплив на крайові умови конструктивних параметрів опорних вузлів балок і проведено порівняння з результатами за методом скінченних елементів шляхом застосування розробленої методики та числових методів теорії пружності. Експериментально встановлено достовірність розробленої методики.

Розроблено нові математичні моделі, які описують процес корозійного руйнування в балках під час сумісної дії згину та розтягу (стиску) та грунтуються на апроксимації змінної форми поперечного перерізу дробово-лінійною та параболічною функцією. Наведено алгоритми реалізації даних математичних моделей та програмне забезпечення для розрахунку довговічності та оптимального проектування стрижнів, які взаємодіють з агресивним середовищем. На базі одержаних математичних моделей запропоновано новий балочний скінченний елемент з наведеною змінною жорсткістю та алгоритм розрахунку довговічності з його використанням. Розглянуто новий балочний скінченний елемент з початковою змінною жорсткістю для розв'язку задач оптимального проектування статично невизначуваних конструкцій. Доведено перевагу використання даних балочних скінченних елементів змінної жорсткості в порівнянні зі стандартним методом скінченних елементів. Запропоновано новий, у порівнянні з відомими, метод пошуку оптимального проекту стрижневих систем, які взаємодіють з агресивним середовищем. На базі розв'язків задач оптимального проектування стрижневих систем, які експлуатуються в агресивному середовищі, показано перевагу даного методу оптимізації в порівнянні з іншими відомими методами, адаптованими до розв'язку таких задач.

Розроблено методи оцінки довговічності та несучої здатності конструкцій на базі повних діаграм деформування малогабаритних зразків. Одержано деформаційні криві втоми на малогабаритних сталевих зразках. Розвинено методики А.В.Геммерлінга для розрахунку несучої здатності елементів, що згинаються, за умов циклічного навантаження на підставі визначення величини пружного ядра з використанням деформаційних кривих утоми, одержаних на малогабаритних зразках. Запропоновано спосіб визначення кількості циклів до руйнування та розрахункового опору витривалості на основі повних діаграм деформування та енергопоглинання матеріалу за різної кількості циклів навантаження, який практично не потребує обмеження для всіх груп елементів у всьому діапазоні зміни коефіцієнта асимметрії циклу напруги. З використанням методу математичного моделювання визначено вплив вироблення деформаційного ресурсу на величину пружного ядра перетину елементів, що згинаються, та обмеження перерозподілу зусиль у статично невизначених конструкціях.

Висвітлено питання важливої народногосподарської задачі - зниження металомісткості будівельних конструкцій. Розроблено новий підхід до розв'язання задач глобальної оптимізації статично невизначних балок і рам, який грунтується на виборі оптимального розв'язку з сімейства статично невизначних систем, що залежать від параметра. Встановлено, що число локальних оптимальних розв'язків суттєво залежить від функціонального зв'язку між геометричними характеристиками перерізів стрижнів. Розроблено методику аналізу чутливості функцій обмежень міцності до змінних проектування й параметрів функціонального зв'язку. Досліджено спектральні властивості матриці чутливості обмежень міцності до змінних проектування. Запропоновано числовий метод оптимізації. Розглянуто випадок біфуркації оптимального розв'язку. Наведено приклади мінімізації маси найпоширеніших виробничих будівель і споруд.

Розкрито сучасні принципи компонування, розрахунку та конструювання балок і центрально-стиснених колон. Увагу приділено формуванню конструктивних схем робочих площадок промислових будівель, особливостям розрахунку прокатних і складених балок і центрально-стиснених колон, підбору їх перерізів. Розглянуто методику та наведено приклади розрахунку балкових конструкцій і колон.

Рассмотрены современные принципы компоновки, расчета и конструирования балок и центрально-сжатых колонн. Уделено внимание формированию конструктивных схем рабочих площадок промышленных строений, особенностям расчета прокатных и составных балок и центрально-сжатых колонн, подбору их сечений. Рассмотрена методика и даны примеры расчета балковых конструкций и колонн.

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.

Обгрунтовано актуальність теми, сформульовано наукову новизну та встановлено завдання дослідження, показано їх практичне значення в проектуванні та реконструкції складених металевих конструкцій. На підставі дійсної роботи складених підкранових балок розглянуто різні сучасні підходи до вирішення проблеми їх довговічності та розкрито теоретичні основи поняття "консервація" тріщин. Розглянуто шляхи підвищення тріщиностійкості металевих конструкцій, посилених вуглепластиком. Подано числовий розрахунок елементів металевих конструкцій, посилених вуглепластиком і наведено результати експериментальних досліджень металевих зразків і моделі балок на статичну та динамічну дію навантаження. Випробування 40-ка металевих зразків і шести моделей балок дозволили показати, що "консервація" як мінімум, на порядок збільшує число циклів навантаження до їх руйнування.

Предложена методика определения сопротивления выносливости для подкрановых балок и различных групп соединений стальных конструкций на основе параметра энергопоглощаемости материала. Приведен сравнительный анализ расчета по предлагаемой методике и действующим нормам проектирования.

Розглянуто методи розрахунку динаміки та стійкості стиснуто-зігнутих стрижнів сталевих каркасів будівель і споруд, що експлуатуються після реконструкції за умов динамічних навантажень, підсилюваних із попереднім напруженням.

Викладено результати досліджень роботи сталевих колон у процесі їх підсилення під навантаженням. Визначено напружено-деформований стан підсилюваного стрижня з урахуванням дії на нього бокового тиску у результаті вигинання елемента підсилення.

Досліджено позацентрово-стиснений шарнірно опертий стрижень, однобічно підсилений попередньо напруженим елементом з боку ексцентриситету дії нормальної сили. Попереднє напруження забезпечує ефективне розвантаження основного елемента. Розв'язано задачу відшукування критичної сили за допомогою методу спроб.

Наведено результати експериментального визначення несучої здатності металевих наскрізних колон за центрального стиску.