УДК 624.04

НАХОЖДЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА УСИЛЕНИЯ ФЕРМ ПО СХЕМЕ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПОТЕРЕ УСТОЙЧИВОСТИ

Зернов Владимир Викторович1, Зайцев Михаил Борисович2, Толстенкова Инна Игоревна3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика»
3Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
Данная статья посвящена вопросу определения рационального способа усиления металлических ферм из условия устойчивости. Показано использование схемы деформаций при потере устойчивости для выявления слабых частей и элементов ферм.

Ключевые слова: , , , , , , , , , ,


НАХОЖДЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА УСИЛЕНИЯ ФЕРМ ПО СХЕМЕ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПОТЕРЕ УСТОЙЧИВОСТИ

Zernov Vladimir Victorovich1, Zaytsev Mihail Borisovich2, Tolstenkovа Inna Igorevna3
1Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor of department "Mechanics"
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor of department "Mechanics"
3Penza State University of Architecture and Construction, Student

Abstract
This article focuses on the question of determination of rational method for enhancing metal trusses from the stability conditions. Demonstrates the use of the scheme of deformation at the buckling to identify weak parts and truss elements.

Keywords: buckling, deformation, reconstruction of buildings and strengthening of structures, steel truss, ways of strengthening


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Зернов В.В., Зайцев М.Б., Толстенкова И.И. // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/51669 (дата обращения: 29.09.2017).

Реконструкция промышленных предприятий и их техническое перевооружение, как правило, связаны с увеличением эксплуатационных нагрузок на существующие конструкции зданий и сооружений. Обновление или модернизация оборудования приводят зачастую к значительному увеличению технологических нагрузок. Замена физически или морально устаревших ограждающих конструкций также иногда вызывает возрастание постоянных нагрузок. Увеличение нагрузок приводит к необходимости повышения несущей способности конструкций и является основной причиной их общего усиления.

Назначению схемы усиления конструкций, в частности металлических стропильных ферм, должна предшествовать проверка несущей способности существующей (не усиленной) фермы. С этой целью, прежде всего, требуется произвести ее статический расчет и расчет на устойчивость с учетом действительной расчетной схемы.

Выбор схемы усиления сжатых стержней стропильных металлических ферм определяется в общем случае видом предельного состояния их (по прочности, устойчивости или деформациям), условием загружения, соотношениями и величинами жесткостей. Теоретическим обоснованием выбора рациональной схемы усиления ферм с позиции устойчивости и максимального повышения критической нагрузки служит то, что различные сжатые элементы не одинаково эффективно участвуют в обеспечении общей устойчивости ее. Поэтому прежде чем решить, какую схему усиления наиболее выгодно выбрать, нужно выявить те части и элементы конструкции, усиление которых в наибольшей степени повлияет на повышение устойчивости всей фермы в целом, а значит и на повышение несущей способности фермы, определяемое критической нагрузкой.

Существуют несколько методов определения слабых частей и элементов ферм[1].Использование схемы деформаций фермы при потере устойчивости – наиболее простой и наглядный способ определения слабых частей конструкции.

На первом этапе выполняется расчет фермы на общую устойчивость с применением ПЭВМ[2], и определяются углы поворота узлов в критическом состоянии. По полученным значениям углов поворота строится и выводится на экран монитора схема деформаций, по которой легко определить наиболее слабые части(элементы) фермы.

На рис.1. изображена ферма покрытия одного из промышленных зданий Пензенской области и ее схема деформаций в критическом состоянии по устойчивости, полученная при и помощи ПЭВМ[2].

Рис. 1.

В таблице приведены характеристики стержней данной фермы.

Таблица 1.

Элементы фермы

E, ГПа

I, см4

A,
см2

Верхний пояс

210

964

75.8

Нижний пояс

210

648

67.4

Сжат. раскосы

210

234

46.8

Растян. раскосы

210

146.8

24.6

Опорный раскос

210

964

75.8

Стойки

210

146.8

24.6

Очевидно, что наиболее слабыми с точки зрения устойчивости являются сжатые стержни средних панелей фермы(элементы верхнего пояса и сжатые раскосы) и их усиление приведет к наибольшему увеличению критической нагрузки.

Рис. 2.

В результате исследования несущей способности фермы с точки зрения потери устойчивости при нескольких способах усиления (рис.2) при помощи ПЭВМ получены следующие результаты:

1 способ (рис.2, б). Увеличение жесткости элементов верхнего пояса дает довольно значительное увеличение Pкр. Так при увеличении жесткости стержней 5-6 и 6-7 в двое параметр критической нагрузки возрос на 17.97 %. На рис. 3 представлен график изменения параметра в зависимости от жесткости элементов и схема деформаций в критическом состоянии.

Рис. 3.

2 способ (рис.2, в). Установка дополнительных шпренгелей увеличила Pкр на 69.17 %. Схема деформаций при потере устойчивости усиленной фермы представлена на рис.4

Рис. 4.

3 способ (рис. 2, г). Увеличение же жесткости стоек приводит к незначительному увеличению критической нагрузки. Так, при увеличении жесткости вдвое Pкр увеличился всего на 1.16 %.


Библиографический список
  1. А.Н. Раевский, М.Б. Зайцев. Определение градиента условия критического состояния для рам и ферм и использование его для рационального усиления. Ж-л «Известия вузов», Строительство N4, 1999 г.
  2. М.Б. Зайцев, А.А. Коновалов. Определение критической нагрузки для стропильных ферм из условия общей формы потери устойчивости с применением ПЭВМ. Сб. материалов международной научно-технической конференции. “Актуальные проблемы современного строительства”. ПГУАС, Пенза, 2007.


Все статьи автора «Зайцев Михаил Борисович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: