Стальні попередньо напружені перфоровані арки - Автореферат

Висунуті на даний час вимоги до надійності конструкцій, за одночасного збільшення їх ресурсу і зниження маси, ставлять ряд задач в області удосконалення старих та створення нових конструктивних форм та методів їх розрахунку, а також вивчення дійсної роботи конструкцій. Поєднання різних видів конструкцій, таких як суцільні балки, кроквяні ферми, рамні та арочні конструкції, кожна з яких має свої переваги та недоліки залежно від умов роботи та геометричних параметрів, дозволяє створити більш економічну конструктивну форму порівняно з існуючими. Найбільш поширений розрахунок перфорованих елементів, який наведений у нормах проектування стальних конструкцій, використовує елементарну теорію згину і передбачає, що напруження в них обчислюються як у звичайній балці, послабленій отвором, з урахуванням додаткового згину поясу поперечною силою, яку сприймає цей пояс. Загальний прогин верхнього поясу арки складається з місцевого прогину самого поясу, а також з прогину, який виникає внаслідок деформації всієї конструкції за рахунок зміщення шарнірно рухомої опори: , (6) де - загальний прогин верхнього поясу арки; - місцевий прогин верхнього поясу; - прогин, який виникає внаслідок деформації всієї арки. , (7) де , - кут повороту та прогин в перерізі, що розглядається; , - кут повороту та прогин елемента на початку системи (початкові параметри); , , - відповідно зосереджені моменти, зосереджені сили та величина рівномірно розподіленого навантаження, які діють на конструкцію; - відстань від початку системи до перерізу, в якому обчислюється деформація; , , - відстані від початку системи до точок прикладання відповідно зосереджених моментів, зосереджених сил та до початку ділянок прикладання розподіленого навантаження; - момент інерції перерізу (для перфорованих елементів це момент інерції у послабленому отвором перерізі, що домножується на коефіцієнт 0,95, який враховує деяке збільшення прогину за рахунок податливості перемичок); - модуль пружності сталі.Запропонована і обґрунтована деформаційна схема арки в цілому і її перфорованого поясу зокрема, яка враховує зміщення осі поясу і виникнення внаслідок цього додаткових напружень від дії поздовжнього зусилля. Пропонується визначати загальні деформації як суму деформацій арки, що виникають внаслідок зміщення шарнірно-рухомого вузла і місцевого прогину перфорованого поясу між точками його закріплення. Розроблений алгоритм і методика розрахунку напружено-деформованого стану арки з перфорованим верхнім поясом постійної по довжині жорсткості і попередньо напруженої розпірки з урахуванням деформаційної схеми їх роботи в якому обґрунтовані: висота розташування розпірки f1; ексцентриситет зміщення затяжки e0; величина попереднього напруження розпірки P2 і запропоновані формули для визначення розрахункових зусиль М, Q i N. Результати експериментальних досліджень арки з перфорованим поясом підтвердили основні теоретичні передумови її розрахунку за деформаційною схемою. Виявлено, що відхилення експериментальних значень напружень від теоретичних в характерних перерізах напівпоясу арки з розпіркою склало до 20% в запас міцності.