На правах рукописи

Хоанг Бак Ан

ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ СТАЛЬНЫХ БЕСКРАНОВЫХ

ЗДАНИЙ ВО ВЬЕТНАМЕ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и

сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

Московском государственном строительном университете

Защита состоится У29Ф октября 2008г. в __ час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.138.04 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337 Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан У....Ф сентября 2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Каган П.Б

Актуальность работы

В СРВ строительство производстнвенных зданий современного типа ведётся из легких стальных конструкций. Подавляющее большинство этих зданий - одноэтажные бескрановые. Основными несущими конструкциями являются однопролетные рамы. Во Вьетнаме в настоящее время построено большое количество бескрановых зданий (БЗ) в различных отраслях народного хозяйства (машиностроение, производство строительных материалов, пищевая, текстильная промышленность, сельское хозяйство и др.).

Основной задачей строителей СРВ в настоящее время является дальнейшее наращивание производственного потенциала страны на новой технической основе. Эта задача требует повышения эффективности капитальных вложений вастроительство, ускорения научно-технического прогресса в области строительства, что может быть достигнуто прежде всего за счет совершенствования прогреснсивных конструктивных решений, уменьшения удельных расходов материалов, обоснованного выбора и повышения надежноснти и долговечности зданий и сооружений.

Большое технико-экономическое значение имеет и проблема повышения эффективности применения легких конструкций в СРВ. Вопросы повышения эффективности бескрановых зданий мало изучены в условиях, схожих с условиями СРВ, являются в какой-то степени специфическими в строительной науке и экономике. Изучая некоторые особенности строительства и эксплуатации бескрановых зданий в условиях СРВ, необходимо и целесообразно изыскать эффективные способы создания и применения новых рациональных конструктивных форм бескрановых зданий в соответствии с природно-климатическими условиями и технико-экономическими возможностями СРВ. Основное внимание должно быть обращено на повышение надежности и эффективности вновь создаваемых конструктивных форм.

Главным показателем конструктивных решений является надёжность их работы, которая характеризуется параметрами вероятности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости. Наиболее важной характеристикой является безотказность работы элементов стальных конструкций рам. Большое внимание уделяется вопросам проектирования сооруженний с учетом статистической случайности различных расчетных факторов. Существенной изменчивостью обладают нагрузки и конструкции одноэтажных бескрановых зданий. Проектировать конструкции надежными и экономичными возможно, только учитывая взаимодействия указанных случайных факторов, т.е. используя механизм теории надежности строительных конструкций, основанный на вероятностных методах. На основании технико-экономических оценок анализа определяется вероятность показателей надежности проектируемых зданий.

Цель работы

Целью работ является разработка рациональных конструктивных форм рам стальных конструкций бескрановых зданий в условиях Вьетнама и обеспечение их надежности (вероятность безотказной работы), а также разработка анализа экономической эффективности вариантов предлагаемых конструктивных форм.

Для выполнения поставленной цели решаются следующие задачи:

- обоснование возможности применения стальных бескрановых зданий в условиях СРВ;

- изучение существующих конструктивных форм стальных бескрановых зданий в СРВ;

- проведение анализа климатических факторов (ветер, температура) в условиях Вьетнама, и установление значений нагрузок и их влияние при расчете стальных рам;

- предложение рациональных конструктивных форм стальных бескрановых зданий в СРВ;

- разработка методики расчета конструкции рам со случайными характеристиками (ветер, температура, предел текучести стали) и определение вероятности безотказной работы этих рам;

- оценка экономической эффективности рассматриваемых вариантов;

- оценка связи показателя эффективности и уровня надежности конструктивных решений стальных бескрановых зданий в СРВ.

Научная новизна:

- предложено рациональное сечение и эффективный тип зданий в условиях СРВ;

- рекомендовано использование стальных конструктивных типов зданий в различных ветровых районах СРВ;

- разработано районирование климатических данных (ветер, температура) для расчета рассматриваемых задач;

- разработано применение метода двух моментов для вероятностного расчета конструкции рам стальных бескрановых зданий со случайными характеристиками в условии СРВ.

- определено обеспечение надежности рам здания в соответствии с показатели эффективности и уровни надежности конструктивных решений стальных бескрановых зданий во СРВ.

Практическое значение работы:

- предложены новые рациональные формы для конструктивных рам стальных бескрановых зданий в СРВ.

- полученные результаты позволяют при анализе характеристики стоимости бескрановых стальных зданий типов с использованием разных сечений более точно определить эффективность применения этих зданий с различными шагами рам в разных ветровых районах.

- разработанная методика для вероятностного расчета рам со случайными ханрактеристиками позвонляет производить оценку надежности стальных конструктивных рам зданий. В дальнейшем надеемся применить эти результаты варазработке норм строительства СРВ.

- определены оптимальные значения вероятности безотказной работы конструкции с соответствующим уровнем экономии.

Апробация

Основные положения работы доложены на III и IV Международной (IX и X межвузовской) научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и докторантов Строительство-формирование среды жизнедеятельности (М., 2006 и 2007).

Публикации

Результаты научных исследований опубликованы в четырех статьях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, общих выводов, списка использованной литературы (119 наименований) и приложений. Объем - 212 страниц текста с 119 рисунками и 42 таблицами, 6 страниц списка литературы и 6 приложений общим объемом 28 cтраниц.

Во введении обоснованы актуальность поставленной в работе задачи и ее научная новизна, практическая ценность, изложено ее практическое содержание.

В первой главе дается обзор стали, используемой в СРВ. В соответствии с условиями эксплуатации и требованиями к бескрановым конструкциям в СРВ, возможно использование кипящей стали с обычной прочностью (предел текучести МПа CT38, СТ42 Вьетнам).

Проведен статистический анализ изменчивости внешних воздействий на территории СРВ (ветер, температура). По результатам климатических численных данных для проектирования строительства (издание 1997 г.), предложено районирование территории СРВ на три зоны: Северная (I); Центральная (II); Южная (III) (рис. 12). Каждая из этих зон имеет специфические условия колебаний темнпературы и отнонсительной влажности воздуха.

Рис 1. Стальные рамы с пролетами 32,6 м, 48 м,52,8 м

На основании данных о ветровых нагрузках предлагается применение следующих конструктивных решений в бескрановых зданиях для соответствующих ветровых районов СРВ: (первый (I), второй (II), третий (III), четвертый (IV) ветровой район) (рис. 11).

В СРВ, при проект ировании стальных бескрановых зданий следует учитывать воздействующие нагрузки в соответствии с TCVN 2737-1995 (рис 1).

Рассмотрен метод теории надежности и теории вероятностей, применяемый при вероятностных расчетах в задачах строительных конструкций.

Общие принципиальные вопросы применения вероятностных метондов в анализе надежности сооружений получили развитие в фундаменнтальных исследованиях В.В. Болотина, А.Р. Ржаницына и В.Д. Райзера.

Научные основы теории надежности в строительном проектированнии разработаны В.Д.аРайзером, Г.аАугусти, А.аБаратта, Ф.аКашиати. Эффективность повышения и оценка показателей надежности металлических конструкций разработаны С.В. Орешкиным, Г.У. Бельским. Проблемы надежности констнрукций, лежащих на статистически неоднородном основании рассмотрены в работах Д.Н.аСоболева и Н.Н.аСкладнева. Анализу надежности железобетонных конструкций посвящены работы В.Д. Райзера, О.В. Мрктычева.

Рассмотрим профили, изготовленные из листовой стали класса СТ42, пояса в виде треугольника, с толщиной стенки t=4, 5, 6 мм.

С помощью преобразования, получены значения B и H, и, соответственно, максимальное значение момента сопротивления при площади сечения А. При толщине приближенная функция отношения и А проведена:

(1)

При толщине :

(2)

В зависимости от площади А можно определить и (рис. 4). Результаты исследований показывают, что изменяются незначительно 0...3%, но значения изменяются сильно (до 60%), при увеличении или уменьшении значения углаа.

Сравнительный анализ разных типов конструктивных решений (рис.5) позволяет выявить достоинства и недостатки, влияющие на их использование в стальных бескрановых зданиях.

Рис 5. Схема различных типов конструктивных рам

В раме 4-го типа общая жесткость по сравнению с остальными рамами более высокая и лучше подходит для районов тайфунов.

Для рам зданий пролетом 48 м (малых высоких и малых пролетов, H/L=0,18) и зданий пролетом 52,8 м (средних высоких и средних пролетов, H/L=0,25), можно использовать рамы 2-го типа, расход стали рам здания являются наименьшими. Отношение расхода рам зданий 2-ого типа на 1-ый и 4-ый типы рам уменьшается 2Ц3%. Рекомендуется применять шарнирнные конструктивные схемы для однопролетных бескрановых зданий в СРВ.

Для стальных бескрановых зданий проведен сравнительный анализ по расходу стали рам здания пролетами 32,6 м; 48 м; 52,8 м при применении ЗТП и ДС и ССУЛ, рекомендуется использование сечения в различных ветровых районах СРВ. В результате был показан расход стали при применениb ДС, ЗТП и ССУЛ здания в пролетах L=32,6 м; L=48 м; L=52,8 м, шагах рамы 624м.

Сечения рам с использованием замкнутых профилей

Сечения рам с использованием составного профиля с уголками и листами

Рис 7. Поперечная рама здания пролетом 32,6м, 48м, 52,8м с использованием ЗТП и ССУЛ