реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Полта
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Полтавський державний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Циганенко Людмила Анатоліївна
УДК 624.074.4
ЗАЛІЗОБЕТОННІ ОБОЛОНКИ ПОКРИТТЯ
З ПОВЕРХНЕЮ НОВОЇ ФОРМИ
Спеціальність 05.23.01 –будівельні конструкції, будівлі та споруди
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Полтава –
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Сумському державному аграрному університеті
Міністерства агропромислового комплексу України.
Науковий керівник
доктор технічних наук, професор Фомиця Леонід Миколайович
Сумський державний аграрний університет, завідувач кафедри
будівельних конструкцій
.
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор Клименко Федір Єлисеєвич
Львівський державний аграрний університет, завідувач кафедри
будівельних конструкцій;
.
кандидат технічних наук, доцент Руденко Юрій Михайлович
Полтавський державний технічний університет
імені Юрія Кондратюка, доцент кафедри залізобетонних та кам`яних
конструкцій
Провідна установа
Науково-дослідний інститут будівельних конструкцій Державного
Комітету України у справах будівництва, архітектури і житлової
політики, м. Київ .
Захист відбудеться "16" листопада 1999 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 44.052.02 при Полтавському державному технічному університеті імені Юрія Кондратюка за адресою: 314601, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24, ауд. 234.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка за адресою: 314601, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24
Автореферат розісланий " 15 " жовтня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Семко О.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.
Вступ. Тонкостінні оболонки з трансляційною поверхнею є одним з поширених класів будівельних конструкцій, який отримав широке розповсюдження в різних областях будівництва. Використання цих поверхонь на квадратному та прямокутному планах дозволяє перекривати значні площі без проміжних опор, що дуже важливо при зведенні будівель та споруд громадського та промислового призначення. Серед них найбільше розповсюдження отримали оболонки додатної гаусової кривини, популярність яких пояснюється вдалим впливом форми оболонки на розподіл зусиль по поверхні покриття, що забезпечує економію матеріалу. Як показує досвід, в порівнянні з плоскосними рішеннями зниження матеріальних витрат складає 20-40 %, витрат на будівництво 10-15 %. При використанні монолітного варіанту зведення оболонки зниження витрат матеріалу зростає до 30-50%.
Оболонки, що використовуються в практиці проектування та будівництва, традиційно обмежуються поверхнями другого ступеню. Це обумовлено простою формою запису рівнянь, що їх описують, і постійною, чи малозмінною кривиною. Це дає цілий ряд спрощень при рішенні систем диференційних рівнянь рівноваги, які використовуються у розрахунках.
Однак, відомо, що кривина поверхні справляє значний вплив на напружено-деформований стан оболонок. Використання кривих, які описуються рівняннями більш високого ступеня, дозволяє створювати поверхні, які характеризуються кривиною, що значно змінюється. Це може забезпечити більш рівномірний розподіл нормальних зусиль та зусиль зсуву і знизити моменти згину. Направлені дослідження поверхонь більш високого ступеня стосовно до проектування просторових покриттів практично не проводилися. Тому, доцільним є вдосконалення поверхонь додатної кривини.
Актуальність теми. Питання, яке пов`язане з пошуком нових більш ефективних форм поверхонь для просторових покриттів будівель та споруд з метою зниження витрат матеріалу та собівартості будівництва, є актуальною задачею, вирішенню якої і присвячена ця дисертація.
Зв'язок роботи з науковими програмами. Виконана дисертаційна робота є розділом загальної теми “Просторові покриття будівель та споруд”, що виконується на кафедрі будівельних конструкцій Сумського державного аграрного університету.
Мета і задачі дослідження: синтезувати та дослідити економічно вигідну поверхню залізобетонної оболонки двоякої кривини для проектування просторових
покриттів.
Для реалізації поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
- одержати нові геометричні форми залізобетонних оболонок на основі плоско-паралельного переносу рівнянь більш високого ступеня, ніж другий. Порівняти їх геометричні параметри з оболонкою в формі еліптичного параболоїда, яку прийняти за еталон;
- провести дослідження напружено-деформованого стану трьох залізобетонних оболонок постійної товщини з гладкою поверхнею засобами математичного моделювання з використанням МКЕ на програмному комплексі “Міраж”;
- дослідити вплив фізичної нелінійності матеріалу на роботу оболонки нової форми; вибрати найбільш перспективну форму для подальших досліджень;
- провести на фізичних моделях експериментальні дослідження несучої здатності оболонок нової форми і аналога та порівняти їх результати з теоретичними;
- розробити практичні рекомендації що до проектування поля та бортових елементів залізобетонної оболонки нової форми;
- оцінити техніко-економічну ефективність нової просторової форми покриття;
Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
- на основі рівняння зігнутої вісі вільно опертої балки, яка знаходиться під дією рівномірно розподіленого навантаження отримана нова поверхня –ФПЛБ (форма пружної лінії балки) та досліджені її геометричні параметри;
- отримані результати теоретичних досліджень напружено-деформованого стану залізобетонної оболонки ФПЛБ при симетричному та несиметричному навантаженнях в порівнянні з оболонкою –еталоном;
- проведено аналіз роботи оболонки ФПЛБ з урахуванням фізичної нелінійності;
- виконані експериментальні дослідження роботи моделей оболонок ФПЛБ та еліптичного параболоїда при симетричному навантаженні;
- надані рекомендації по проектуванню оболонки нової форми прогоном 36 та 72 м;
Практичне значення одержаних результатів. Запропонована поверхня нової форми рекомендується в якості покриття для будівель та споруд громадського та промислового призначення з розмірами у плані понад 36 м. В порівнянні з відомими аналогами, використання цієї поверхні дозволяє отримати економію матеріалу при проектуванні конструкції покриття. Для поля оболонки можливе використання легкого бетону, що дає змогу зменшити власну вагу конструкції та підвищити теплоізоляційні властивості покрівлі.
Особистий внесок здобувача. Результати теоретичних та експериментальних досліджень, пов`язаних з вивченням напружено-деформованого стану оболонки нової форми та пропозиції що до її конструювання належать особисто автору дисертації.
Апробація результатів дисертації. Основні результати обговорені на наступних конференціях:
- трьох міжнародних: “Ресурсо - и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций”в м. Бєлгород (1995 р.), “Инженерные проблемы современного бетона и железобетона”в м. Мінськ (1997 р.), “Проблемы теории и практики железобетона”в м. Полтава (1997 р.);
- на II-й Всеукраїнській науково-технічній конференції “Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону” в м. Києві (1999 р.), а також на науково-технічній конференції викладачів, співробітників і студентів Сумського державного університету (1996 р.) та на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, аспірантів і студентів Сумського державного аграрного університету (1996-1999р.).
Публікації. Зміст дисертації опублікований у 4 статтях наукових журналів, у 3 збірниках наукових праць, у 2 матеріалах і одній тезі доповідей конференцій. Загальна кількість матеріалів , що опублікувалися, складає 25 сторінок.
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел та шести додатків. Робота викладена на 177 сторінках, містить 148 сторінок основного тексту, 48 рисунків, 23 таблиці, 145 найменувань використаних літературних джерел на 12 сторінках та 6 додатків на 16 сторінках.
Основний зміст роботи.
У вступі обгрунтовується актуальність теми, мета, наукова новизна, практичне значення, а також дані про використання одержаних результатів.
У першому розділі дана класифікація геометричних форм оболонок просторових покриттів та проаналізовано досвід в області їх проектування, будівництва та методів розрахунку.
Проведений аналіз свідчить про те, що найбільше розповсюдження в практиці будівництва отримали оболонки додатної гаусової кривини, статичні умови роботи яких дозволяють створювати покриття більш економічні, ніж покриття у вигляді оболонок інших форм чи у вигляді плоскосних конструкцій. При цьому було відзначено, що дані конструкції описуються, здебільшого, рівняннями другого ступеня, характерною рисою яких є постійність чи малозмінність кривини по поверхні, що значно спрощує розрахунки по знаходженню компонентів напруженого стану, площі та об'єму оболонки. Тому поверхні, що описуються рівняннями другого ступеня, стали основними в працях В. З. Власова, Ю. І. Работнова , О.П. Філіна, А.Л. Гольденвейзера, В.В.Новожилова, М.В.Колкунова, присвячених розрахунку оболонок по безмоментній та моментній теоріях, та в працях О.О. Гвоздева, А.С. Вольмира, А.І. Лурье, І.Є. Мілейковського, О.Н. Огибалова, О.Р. Ржаніцина, С.П. Тимошенко, А.С. Дехтяря, О.О. Расказова, М.Ш. Варвака, Г.Г. Віноградова, В.М. Шимановського, Ф.Є. Клименка, О.Л. Шагіна, і інших в якості прикладів при дослідженні та отриманні методів розрахунку несучої здатності оболонок та аналізу їх напружено-деформованого стану .
Проте, було помічено, що конструкція під дією власної ваги займає для себе таке положення в просторі, при якому її внутрішні зусилля розподіляються в відповідності забезпечення її найкращої роботи. При цьому, рівняння, що описують її положення, є рівняннями більш високого порядку, ніж другий. Прикладом таких конструкцій може бути важка гнучка нитка, яка під впливом навантаження власної ваги провисає за законом ланцюгової лінії, створюючи рівно міцну конструкцію та вільно оперта балка, зігнута вісь якої описується рівнянням IV ступеня. Використання цих кривих для створення оболонок може забезпечити більш рівномірний розподіл нормальних зусиль та зусиль зсуву в серединній поверхні. До того ж доцільність використання кривих, які описуються рівняннями вищого ступеня була обгрунтована проведеним А.С. Дехтярем і О.О. Расказовим аналізом впливу форми меридіана поверхні і кривини оболонок обертання на їх несучу здатність, який підтвердив ефективність оболонки обертання з меридіаном у вигляді кривої Ламе 4-го ступеню.
На підставі проведеного аналізу зроблено висновок, що удосконалення поверхонь додатної гаусової кривини, з метою зниження витрат матеріалу та собівартості будівництва, є актуальним питанням, для вирішення якого були сформульовані задачі дослідження.
Другий розділ присвячено теоретичним дослідженням та розрахункам залізобетонних трансляційних оболонок нової форми та оболонки еталона - еліптичного параболоїда. На основі розглянутих у першому розділі кривих ланцюгової лінії та пружного прогину балки були отримані нові форми оболонок додатної гаусової кривини з трансляційною поверхнею. Рівняння оболонок отримані таким чином, що начало системи координат знаходиться в вершині їх поверхні, при x =0, y =0 z =0.
Рівняння оболонки еталона - еліптичного параболоїда має вигляд:
,
де f та f –стріли підйому над опорним контуром;
а та b –розміри у плані; при квадратному плані a = b, f = f.
Кривина в кожній точці поверхні знаходиться відповідно виразу:
, (1)
але в теорії пологих оболонок в зв`язку з тим, що , використовується спрощена форма запису кривини. Тому для оболонки еліптичного параболоїда в вершині параболи при x=0, y=0:
; , (2)
Рівняння оболонки, яка створена на основі плоско-паралельного переносу ланцюгової лінії має вигляд:
, (3)
де d –коефіцієнт, який визначає величину стріли підйому оболонки та
залежить від розміру поверхні в плані;
x, y - змінні значення координат у плані.
Вираз для кривини записується як:
, , (4)
Оболонка, яка отримана на основі рівняння зігнутої вісі вільно опертої балки під дією рівномірно розподіленого навантаження, описується рівнянням IV ступеня:
, (5)
де а –розмір оболонки у плані;
f –спільна стріла підйому над опорним планом;
x, y - змінні значення координат у плані.
Поверхня одержала назву - форма пружної лінії балки (ФПЛБ), вираз для
кривини якої записується у вигляді:
; ; (6)
Для розгляду були прийняті квадратні в плані оболонки розміром 2a=2b=36 м та стрілою над опорним планом 4.5 м. Враховуючі, що в цьому випадку , кривина оболонок визначалась за формулою (1).
2
1
1
Наведені на рисунку 1 графіки дозволяють зробити висновок, що нові форми оболонок значно відрізняються розподілом кривини. Характерною особливістю оболонки ланцюгової лінії є слабе зменшення кривини поверхні при переході від вершини до контуру. До того ж, за характером розподілу величин кривини оболонка ланцюгової лінії суттєво не відрізняється від оболонки еліптичного параболоїда. Графік кривини оболонки ФПЛБ описується рівнянням II ступеня та носить виражений криволінійний характер. Найбільша величина кривини простежується у центральній частині. По мірі наближення до опорного контуру вона зменшується, наближуючись до нульових значень.
X,
3
8
2. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук Тернопіль 2006 Ди
3. О Родовом Поместье и Родовых поселениях Настоящий проект разработан гражданами Российской Федерации
4. Лечение венозных заболеваний Применяемые типы операций Профилактика послеоперационного венозного тромбоза
5. Стаття 1 Визначення термінів 1
6. Содержание и цель изучения БЖД
7. История АИСИ стр
8. Пособие по безработице15 2
9. Экзюпери. Ну вообщето я еще собирался жить да жить Прекрасная предсмертная речь ~ воодушевлённ.
10. Расчет инвестиционных затрат Инвестиции ~ это долгосрочные вложения капитала направленные на повышен
11. механическими свойствами- сопротивлением статическим воздействиям ; сопротивлением динамическим воздейст
12. Монополия на водку в России
13. на тему- Неперервність функції в точці і в області.
14. Особенности и виды добровольного социального страхования
15. 72 ТЕОРЕТИКОМЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕДАГОГИКИ Только наука вносит сознательность и критическое о
16. Контрольная работа по маркетингу Вариант 1 Исполнитель- Борискина А
17. Деятельность сельскохозяйственных кооперативов
18. Психология семейных взаимоотношений
19. вне intro внутрь versio разворачивать обращать характеристика типических различий между людьми к
20. Спрощена схема електронного мікроскопу трансмісійного типу