Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций icon

Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций




Скачати 51.95 Kb.
НазваМеханика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций
Дата03.07.2012
Розмір51.95 Kb.
ТипДокументи

механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций


Торкатюк В.И., д-р техн. наук, проф., Скала Г.Ф., канд. техн. наук,

Муфтах Ахмади, Никбин Фархат, Аль Атеш Ахмад

Харьковская национальная академия городского хозяйства

61002, г. Харьков, ул. Революции, 12

E-mail: skala@ksame.kharkov.ua


Класс тонкостенных конструкций в строительной механике определён соотношениями толщин к другим размерам. Учитывая это, можно заключить, что большинство строительных конструктивных композиций, являются тонкостенными или составленными из тонкостенных конструктивных элементов, чаще всего это тонкостенные стержни. Такие конструкции, как пролётные строения мостов, другие балочные элементы, вышки, башни, лифтовые и другого назначения шахты, ядра жёсткости высотных сооружений и многие другие можно отнести к тонкостенным стержням. Как очевидно, все эти конструкции, реализуя свои функциональные назначения, имеют сложные очертания и изобилуют различными конструктивными и технологическими особенностями. В поперечных сечениях они могут быть закрытого, открытого профиля, а так же других сложных конфигураций. Такие особенности обуславливают не однозначно сложный характер напряжённо-деформированного состояния (НДС). Изменяясь по текущим координатам x, y, z и контурной координате s, компоненты НДС меняют знаки, что обуславливает наличие локальных пиковых значений.

Качество конструктивных решений определяется уровнем включения в работу всего использованного в конструкции материала, т.е. необходимо минимизировать расход материала конструкции, что при наличии различных конструктивных ограничений проблематично. Загрузить же материал необходимо таким образом, чтобы напряжения в нём были близки к расчётным сопротивлениям. В значительной степени, этого можно достичь регулированием НДС с помощью предварительного напряжения.

Предварительное напряжение, как способ изменения характера НДС конструктивных композиций и составляющих их элементов известно давно. Много веков тому назад идея предварительного напряжения имела отражение в повседневной жизни, она использовалась при постановке палаток, кибиток в зонтах и т.д. В строительстве предварительное напряжение можно наблюдать в «Римской арке», которая имеет предварительные сжимающие усилия. От распора арок в стойках возникает изгиб, вызывавший растяжение некоторых зон поперечного сечения, которое компенсируется расположенным в верхней части каменной кладки пригрузом.

В металлически конструкциях предварительное напряжение начало использоваться в первой половине XIX века. Одними из первых конструкций этого типа были чугунные ноги собора в городе Шартре. Выполнение их относится к 1836-1838 гг. Металлическая ферма перекрытия вокзала в Бирмингеме имела элементы нижнего пояса с предварительным напряжением (1850 г.). Далее, вплоть до настоящего времени предварительное напряжение все шире применялось в строительстве, машиностроении и других областях техники и инженерной практики.

В последнее время предварительное напряжение используется чрезвычайно широко и стало предметом глубоких исследований. Большой вклад в исследование вопросов связанных с применением предварительного на­пряжения внесли советские ученые Е.И. Беленя, В.Н. Вахуркин, Ю.В. Гайдаров, Г.С. Ведеников, Г.Д. Попов, В.В. Бирюлев и др.

За рубежом изучение этого вопроса началось 40-х годах. Профессор Гентского университета в Бельгии Г.Маньёль является одним из основателей теории предварительно напряженных стальных конструкций. В этой области исследования были проведены также англичанами Д.Самуэлем.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций приобрело массовый характер и исследованиями этих конструкций занимались учёные ведущих научных школ В.Н. Байкова, А.Л. Шагина, В.С. Шмуклера. Ними были исследованы новые характеристики композитных конструкционных материалов на основе разнообразных бетонных смесей при их предварительном напряжении. Разработанные ними конструкции используются практически во всех сферах строительной индустрии.

Предварительное напряжение тонкостенных конструкций изучено в меньшей степени и представляет, как научный, так и практический интерес. Применение их в разнообразных технических решениях постоянно расширяется. Это обусловлено малой материалоёмкостью этого класса конструкций, а так же весьма специфичным характером напряжённо-деформированного состояния (НДС). В таких конструкциях при приложении внешних поперечных силовых воздействий вне линии центров изгиба, или продольных силовых воздействий в текущих контурных координатах , возникают депланации сечений и бимоменты, вызывающие дополнительные нормальные и касательные напряжения. Эту особенность тонкостенных конструкций можно использовать для регулирования характера и уровня НДС, созданием локальных предварительных силовых воздействий.

В качестве примера можно рассмотреть балочные конструкции пролётного строения, представляющие собой тонкостенные стержни открытого профиля рис. 1. Конструкции в общем случае предназначены для работы под поперечными силовыми воздействиями, линии действий которых не проходят через линию центров изгиба. В этом случае компоненты напряжений описываются известными зависимостями:

; (1)

Как видно из (1), нормальные напряжения зависят от значений изгибающих моментов и бимоментов в текущей координате z (рис. 2) и в рассматриваемом случае имеют максимальные значения в середине пролёта, и кроме того, нормальные напряжения от кручения зависят и от контурных координат и соответствуют эпюре секториальных характеристик рис. 3.






Рис. 1 – Общие схемы конструкций





В


Рис. 2




Рис. 3


Анализируя изложенное, можно сказать, что приложив внешние продольные силы к поперечным сечениям в направлении продольной оси конструкции в зоне контура, где , получим предварительные бимоменты обратного знака, снижающие значения бимоментов от кручения при внешних нагрузках. Эпюра суммарных значений бимоментов приведена на рис. 4.





В

Рі


Рис. 4


По анализу эпюры очевидно снижение абсолютных значений бимоментов и как следствие, нормальных напряжений от кручения.

Для решения задачи снижения уровня НДС принимаются конструктивные решения, заключающиеся в использовании высокопрочных напрягающих элементов, выполненных из стальных канатов с контролируемым усилием натяжения на дискретно установленные цанговые анкеры рис. 5.




Рис. 5 – Закрепление канатов в цанговых анкерах


С точки зрения технологии исполнения следует придерживаться последовательностей обеспечивающих создание требуемых усилий на каждом участке конструкции, создавая требуемое предварительное НДС.

Схожі:

Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций icon“Фиксация коронок и мостовидных протезов”
Знать технологии фиксации несъёмных конструкций различными видами цементов для фиксации (цинк-фосфатными, поликарбоксилатными, стеклоиономерными,...
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconУдк 621. 311 Цифровая система управления автономным трехуровневым инвертором напряжения с односторонней шим выходного напряжения
Цифровая система управления автономным трехуровневым инвертором напряжения с односторонней шим выходного напряжения
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconГосударственный стандарт союза сср арматурные и закладные изделия сварные, соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций общие технические
Настоящий стандарт распространяется на сварные арматурные и заклад­ные изделия железобетонных конструкций и сварные соединения арма­туры...
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconУдк 621. 314 Исследование тепловых режимов работы силового модуля импульсного стабилизатора напряжения
Введение. При эксплуатации преобразователя собственных нужд дизель-электропоезда “дэл 02” возникла проблема тяжелого теплового режима...
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconМетодические указания и исходные данные к выполнению курсовой работы (ргз) по дисциплине "Механика грунтов, основания и фундаменты"
Ргз) по дисциплине “Механика грунтов, основания и фундаменты”(для студентов специальностей ов,вв )
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconЭкспериментальные исследования качества электрической энергии в основных цехах ОАО «амк». Анализ гармонического состава сетевого напряжения
Ем единичной мощности и количества энергоёмких потребителей электроэнергии, авторами на основании собственных разработок впервые...
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций icon«техника и технологии: пути инновационного развития»
Инструментальные средства информационной поддержки жизненного цикла изделий (ипи/cals технологии)
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций icon«техника и технологии: пути инновационного развития»
Инструментальные средства информационной поддержки жизненного цикла изделий (ипи/cals технологии)
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconГосударственный стандарт союза сср сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций технические условия гост 5781-82 издательство стандартов москва государственный стандарт союза сср
Настоящий стандарт распространяется на горячекатаную круглую сталь гладкого и периодического профиля, предназначенную для армирования...
Механика, конструктив, технологии предварительного напряжения тонкостенных конструкций iconВопросы к контрольной работе по дисциплине «Основы круизного бизнеса» для 4-го курса дневной формы обучения специальности «Менеджмент организаций» кандидат экономических наук, доцент Демьянченко Алиса Геннадьевна
Необходимость и краткая характеристика систем предварительного бронирования круизов
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи