Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.
Москва: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 2000. — 370 с.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Горпинченко В.М.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Одесский П.Д. Целью исследований является выявление резервов несущей способности и повышение сопротивления хрупким разрушениям стальных строительных конструкций на основе совершенствования методов их расчета и проектирования, а также рационального применения традиционных и новых материалов. Научную новизну работы составляют следующие результаты, защищаемые автором.
- Разработаны методики и составлены программы расчета на ЭВМ колонн составного двутаврового сечения с устойчивой стенкой, работающих в пределах упругих деформаций, и гибкой стенкой, позволяющие компоновать сечение минимальной
площади.
- Предложены расчетные и конструктивные подходы, определяющие возможность дальнейшего использования стальных балочных конструкций в реконструируемых зданиях старинной постройки при обеспечении их несущей способности и эксплуатационной надежности.
- Экспериментально исследована физическая природа перехода элементов конструкций из вязкого состояния в хрупкое. Предложено область вязко-хрупкого перехода делить на две области - собственно квазихрупкого разрушения и разрушения после деформационного упрочнения. Дано определение обеих областей.
- Определены основные «сильные» факторы охрупчивания, выдвинута и подтверждена гипотеза о том, что хрупкое разрушение, как правило, происходит при одновременном действии не менее четырех основных факторов охрупчивания. Действие трех основных факторов охрупчивания не приводит к хрупкому разрушению. В последнем случае допустимая температура эксплуатации лежит около температуры нулевой пластичности Тнп и сама конструкция может быть изготовлена из малоуглеродистой стали.
- Показано, что сосредоточенное относительное удлинение в шейке 5с является наиболее представительной характеристикой пластичности строительных сталей, особенно для оценки пластичности материала при действии отрицательных температур.
- Разработана схема взаимодействия фазы неметаллических включений и металлической
матрицы при различной чистоте материалов и различных механизмах упрочнения. Установлено, что повышая чистоту металла по вредным примесям и увеличивая степень глобулированности неметаллических включений можно повысить величину сосредоточенного относительного удлинения до уровня 5с 15%, при этом относительное удлинение 55 25% и относительное сужение 15% независимо от прочности проката (в диапазоне =
235. .440 Н/мм^).
- Разработаны научные основы новых предложений по назначению проката в строительные стальные конструкции. В основу предложенной концепции положена разработка новых требований к прокату, позволяющих применить обеспеченный современной металлургической промышленностью широкий круг экономически эффективных сталей с пониженным содержанием дефицитного в России марганца. Сформулировано понятие о современной малоуглеродистой стали для металлических
конструкций. Практическая ценность работы состоит в следующем.
1. Разработан расчет колонн минимальной площади составного двутаврового сечения с устойчивой стенкой, работающих в пределах упругих деформаций, и гибкой стенкой, при этом экономия металла в колоннах, спроектированных по новым принципам, составит 10.25%. Составлены предложения в новую редакцию норм проектирования стальных конструкций к разделу по расчету колонн составного двутаврового сечения при усилении и ремонте конструкций.
2. Предложены инженерные методы и нормативные подходы обеспечения несущей способности балочных конструкций, в первую очередь междуэтажных перекрытий, при рациональном использовании старинных сталей. Разработаны пред ложения в новую редакцию норм проектирования стальных конструкций в раздел
по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции.
3. Разработаны предложения для новой редакции норм проектирования стальных конструкций в части уточнения расчета неразрезных балок постоянного двутаврового
сечения с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов.
4. Показаны практические рациональные пути обеспечения хладостойкости конструкций из малоуглеродистых сталей при температуре эксплуатации ниже минус 40*^0 за счет уменьшения действия в конструкции количества сильных факторов охрупчивания. Как предложения в новую редакцию норм составлены общие положения, которые необходимо учитывать при расчете конструкций на прочность при опасности хрупкого разрушения.
5. Разработаны гармонизированные с Евростандартами предложения для новой редакции норм проектирования стальных конструкций в части рационального назначения и выбора марок сталей для металлических конструкций. Сделанные предложения в отличие от действующих норм существенно расширяют область применения малоуглеродистых сталей.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Горпинченко В.М.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Одесский П.Д. Целью исследований является выявление резервов несущей способности и повышение сопротивления хрупким разрушениям стальных строительных конструкций на основе совершенствования методов их расчета и проектирования, а также рационального применения традиционных и новых материалов. Научную новизну работы составляют следующие результаты, защищаемые автором.
- Разработаны методики и составлены программы расчета на ЭВМ колонн составного двутаврового сечения с устойчивой стенкой, работающих в пределах упругих деформаций, и гибкой стенкой, позволяющие компоновать сечение минимальной
площади.
- Предложены расчетные и конструктивные подходы, определяющие возможность дальнейшего использования стальных балочных конструкций в реконструируемых зданиях старинной постройки при обеспечении их несущей способности и эксплуатационной надежности.
- Экспериментально исследована физическая природа перехода элементов конструкций из вязкого состояния в хрупкое. Предложено область вязко-хрупкого перехода делить на две области - собственно квазихрупкого разрушения и разрушения после деформационного упрочнения. Дано определение обеих областей.
- Определены основные «сильные» факторы охрупчивания, выдвинута и подтверждена гипотеза о том, что хрупкое разрушение, как правило, происходит при одновременном действии не менее четырех основных факторов охрупчивания. Действие трех основных факторов охрупчивания не приводит к хрупкому разрушению. В последнем случае допустимая температура эксплуатации лежит около температуры нулевой пластичности Тнп и сама конструкция может быть изготовлена из малоуглеродистой стали.
- Показано, что сосредоточенное относительное удлинение в шейке 5с является наиболее представительной характеристикой пластичности строительных сталей, особенно для оценки пластичности материала при действии отрицательных температур.
- Разработана схема взаимодействия фазы неметаллических включений и металлической
матрицы при различной чистоте материалов и различных механизмах упрочнения. Установлено, что повышая чистоту металла по вредным примесям и увеличивая степень глобулированности неметаллических включений можно повысить величину сосредоточенного относительного удлинения до уровня 5с 15%, при этом относительное удлинение 55 25% и относительное сужение 15% независимо от прочности проката (в диапазоне =
235. .440 Н/мм^).
- Разработаны научные основы новых предложений по назначению проката в строительные стальные конструкции. В основу предложенной концепции положена разработка новых требований к прокату, позволяющих применить обеспеченный современной металлургической промышленностью широкий круг экономически эффективных сталей с пониженным содержанием дефицитного в России марганца. Сформулировано понятие о современной малоуглеродистой стали для металлических
конструкций. Практическая ценность работы состоит в следующем.
1. Разработан расчет колонн минимальной площади составного двутаврового сечения с устойчивой стенкой, работающих в пределах упругих деформаций, и гибкой стенкой, при этом экономия металла в колоннах, спроектированных по новым принципам, составит 10.25%. Составлены предложения в новую редакцию норм проектирования стальных конструкций к разделу по расчету колонн составного двутаврового сечения при усилении и ремонте конструкций.
2. Предложены инженерные методы и нормативные подходы обеспечения несущей способности балочных конструкций, в первую очередь междуэтажных перекрытий, при рациональном использовании старинных сталей. Разработаны пред ложения в новую редакцию норм проектирования стальных конструкций в раздел
по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции.
3. Разработаны предложения для новой редакции норм проектирования стальных конструкций в части уточнения расчета неразрезных балок постоянного двутаврового
сечения с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов.
4. Показаны практические рациональные пути обеспечения хладостойкости конструкций из малоуглеродистых сталей при температуре эксплуатации ниже минус 40*^0 за счет уменьшения действия в конструкции количества сильных факторов охрупчивания. Как предложения в новую редакцию норм составлены общие положения, которые необходимо учитывать при расчете конструкций на прочность при опасности хрупкого разрушения.
5. Разработаны гармонизированные с Евростандартами предложения для новой редакции норм проектирования стальных конструкций в части рационального назначения и выбора марок сталей для металлических конструкций. Сделанные предложения в отличие от действующих норм существенно расширяют область применения малоуглеродистых сталей.