WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 


«ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ И ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФЕРМ С УЧЕТОМ ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ ...»

На правах рукописи

Калаш Оксана Александровна

ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ И ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛИ

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФЕРМ С УЧЕТОМ ФИЗИЧЕСКОЙ

НЕЛИНЕЙНОСТИ

Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные

методы и комплексы программ



АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Братск, 2009

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции» ГОУ ВПО «Братский государственный университет»

кандидат технических наук, доцент

Научный руководитель:

Коваленко Галина Владимировна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Огар Петр Михайлович доктор технических наук, профессор Копаница Дмитрий Георгиевич ГОУ ВПО «Новосибирский государственный

Ведущая организация:

архитектурно-строительный университет»

Защита диссертации состоится «28» мая 2009 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 212.018.01 ГОУ ВПО «Братский государственный университет» по адресу: 665709, Иркутская обл., г. Братск, ул. Макаренко, д. 40.

Ваши отзывы в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять ученому секретарю диссертационного совета Д 212.018.01 Игнатьеву И.В.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Братский государственный университет»

Автореферат разослан «24» апреля 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент И.В. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: В настоящее время большинство исследований в области строительства направлено на проблемы обеспечения надежности зданий и сооружений. Надежность зданий, прежде всего, зависит от надежности их конструктивных элементов. Применительно к промышленным зданиям ими являются колонны, стропильные фермы, плиты и стеновые панели. Большое значение приобретает выбор математических моделей, адекватно описывающих напряженно-деформированное состояние перечисленных конструкций.

Математические модели для исследования поведения железобетонных конструкций при нагружении делятся на две основные группы: детерминированные и вероятностные. При применении детерминированных моделей все расчетные параметры принимаются в соответствии с нормами проектирования железобетонных конструкций, и сама расчетная модель основывается на вполне определенных аналитических зависимостях, описывающих напряженнодеформированное состояние конструкций на всех этапах нагружения. Но поскольку все основные величины прочностных, деформативных свойств материалов, геометрических параметров, действующих нагрузок и др. имеют случайную природу, т.е. зависят от ряда факторов и подчиняются определенным законам распределения, целесообразно для более объективной и достоверной оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций использовать вероятностные модели.

При применении вероятностных моделей используются статистические характеристики основных расчетных параметров, учитывающие их фактическую изменчивость. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций на основе выбранной вероятностной модели дает возможность определять расчетные значения предельного усилия, воспринимаемого конструкцией, прогиба и ширины раскрытия трещин с учетом их статистической изменчивости. Вероятностные модели позволяют оценить адекватность выбранной математической модели по исследованию напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций и получить показатели надежности, по которым оценивается их эксплуатационная пригодность на разных этапах жизненного цикла: стадии проектирования, изготовления и эксплуатации.

Актуальность диссертационной работы обоснована необходимостью создания программного комплекса с применением вероятностных алгоритмов по оценке напряженно-деформированного состояния и надежности железобетонных ферм на основе адекватной математической модели.

Целью диссертации является разработка математических моделей на детерминированной и вероятностной основе для исследования напряженного состояния и оценки надежности железобетонных ферм с учетом нелинейности конструкционных материалов.





Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основании анализа исследований в области математического моделирования железобетона под нагрузкой разработать детерминированную математическую модель и программу по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности конструкционных материалов.

2. Разработать вероятностные математические модели и программы по оценке начальной надежности исследуемых железобетонных конструкций с учетом влияния изменчивости технологических факторов.

3. Выполнить проверку адекватности разработанных математических моделей на основе численных и натурных экспериментов.

4. С помощью разработанной программы на основе нелинейнодеформационной математической модели оценить влияние эксцентриситетов усилия обжатия бетона в нижнем поясе ферм на характер изменения их напряженного состояния.

5. Разработать практические рекомендации по оценке напряженнодеформированного состояния и начальной надежности преднапряженных железобетонных ферм с помощью разработанного программного комплекса.

Научная новизна работы:

- разработана математическая детерминированная модель и программа по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности конструкционных материалов;

- разработана вероятностная математическая модель, реализующая нелинейные свойства материалов, и программа по оценке надежности железобетонных ферм на стадии изготовления на базе накопленной статистической информации, полученной при обработке экспериментальных данных;

- на основании численного и натурного экспериментов получены закономерности по оценке влияния неравномерности преднапряжения арматуры на начальную надежность исследуемых конструкций заводского изготовления;

- предложена методика по применению вероятностных моделей для оценки начальной надежности железобетонных ферм с учетом статистической изменчивости контролируемых технологических параметров.

Практическая значимость работы:

- разработанный комплекс программ по оценке напряженнодеформированного состояния и надежности железобетонных ферм на основе предложенных математических моделей позволяет ежесменно учитывать изменчивость технологического процесса и является основой для внедрения автоматизированной системы неразрушающего заводского контроля на заводах железобетонных изделий;

- учет нелинейного характера деформирования материалов, реализованный в разработанном программном комплексе, дает возможность научно обоснованно решать вопросы снижения материалоемкости конструкций, контролировать влияние точности натяжения арматуры на трещиностойкость нижнего пояса.

Реализация результатов работы:

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «БрГУ» при изучении дисциплин «Основы теории надежности», «Железобетонные и каменные конструкции», «Математическое моделирование в расчетах строительных конструкций» для студентов и магистрантов по направлению «Строительство». Программы DIAF и NADFER используются проектным институтом ОАО «Сибирский энергетический научно-технический центр» для оценки напряженно-деформированного состояния и надежности железобетонных ферм эксплуатируемых зданий по результатам их обследований.

Апробация работы:

Результаты работы были доложены и обсуждены на всероссийских научнотехнических конференциях «Естественные и инженерные науки – развитию регионов», г. Братск, 2005-2009 гг.; 63-й научно-технической конференции НГАСУ, г. Новосибирск, 2006 г.; международных научно-технических конференциях «Эффективные строительные конструкции: теория и практика», г.

Пенза, 2006-2007 гг.; V и VI межрегиональной научно-технической конференции по направлению «Строительство», г. Братск, 2006-2008 гг.; международной научной конференции «Фундаментальные исследования», Российская Академия естествознания, г. Москва, 2008г.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 2 в журналах, входящих в перечень ВАК, и зарегистрировано 2 программы в Роспатенте (свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2008610403, № 2008611566) по оценке напряженно-деформированного состояния и надежности преднапряженных железобетонных ферм.

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции» ГОУ ВПО «Братский государственный университет» 2004-2009 гг. при поддержке гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «Повышение надежности и долговечности строительных материалов, изделий и конструкций» (№ 5180р/7457), 2007-2009 г.

На защиту выносятся:

1. Детерминированная математическая модель по оценке напряженнодеформированного состояния железобетонных ферм при кратковременном нагружении, позволяющая учитывать физическую нелинейность конструкционных материалов.

2. Алгоритм и программный комплекс по исследованию напряженнодеформированного состояния железобетонных ферм при нелинейной работе конструкционных материалов.

3. Критерии эксплуатационной пригодности преднапряженных железобетонных ферм на разных стадиях их работы.

4. Вероятностная математическая модель и программа, используемая при оценке начальной надежности исследуемых конструкций заводского изготовления.

5. Анализ результатов численного моделирования по разработанным программам и экспериментальных данных, полученных при проведении натурных испытаний железобетонных ферм.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных источников из 145 наименований, приложений и содержит 162 страницы, в том числе 65 рисунков, 22 таблицы.

<

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности выбранной темы исследования, определена цель диссертационной работы, изложена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор методов моделирования напряженнодеформированного состояния строительных конструкций на основе современной теории железобетона. Учитывая, что дальнейшее совершенствование методов расчета направлено на сближение расчетной и физической моделей, необходимо для более точной оценки напряженно-деформированного состояния производить расчеты конструкций с учетом нелинейности деформирования железобетона. Физическая модель железобетона при кратковременном действии нагрузки характеризуется быстронатекающими деформациями ползучести и представляется нелинейными зависимостями между напряжениями и деформациями. Диаграммы, полученные при одноосном сжатиирастяжении, трансформируются с учетом различных факторов и используются в расчетах железобетонных конструкций с разным напряженнодеформированным состоянием.

По результатам многочисленных опытов к настоящему времени как в нашей стране, так и за рубежом разработано большое количество различных способов описания диаграмм деформирования бетона и арматуры, выдвинуто множество предложений по их построению. В работах В.В. Адищева, В.Н Байкова, А.А. Бармотина, В.М. Бондаренко, С.В. Бондаренко, А.В. Боровских, В.И.

Веретенникова, К.З. Галустова, Н.Ф. Давыдова, Ю.

П. Гуща, М.И. Додонова, М.Л. Зака, А.С. Залесова, А.И. Звездова, Н.И. Карпенко, Г.В. Марчукайтиса, В.М. Митасова, Т.А. Мухамедиева, В.Г. Назаренко, Б.С. Расторгуева, Р.С. Санжарского, И.А. Узуна, Е.А. Чистякова, А.В. Яшина и др. были предложены аналитические зависимости для описания диаграмм деформирования материалов f ( ). На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований был сделан вывод, что наиболее удовлетворительно производится аппроксимация реальных диаграмм деформирования с помощью сплайнфункций, предложенных В.Н. Байковым, С.А. Мадатяном, Л.С. Дудоладовым, В.М. Митасовым или по способу переменных секущих модулей, рассмотренного в работах Н.И. Карпенко.

Проектирование железобетонных конструкций с учетом нелинейных свойств материалов позволяет вскрыть дополнительные резервы и в итоге повысить технико-экономическую эффективность их изготовления. Поэтому целесообразно применение математических моделей на основе реальных диаграмм деформирования в качестве неразрушающих методов контроля качества конструкций заводского изготовления. На комбинате «Братскжелезобетон» и на кафедре «Строительные конструкции» была предложена физическая модель автоматизированного контроля качества выпускаемой продукции, которая относится к неразрушающим интегральным методам контроля. Предложенная модель позволяет обобщать ежесменные результаты технического контроля, заменяя испытания нагружением расчетом на вероятностной основе. Основные положения ее были разработаны и изложены в работах Ю.А. Самарина, Г.В.

Коваленко. Дальнейшее развитие и внедрение данной модели рассмотрено в диссертационной работе И.В. Дудиной. Учитывая эффективность данного метода, возникает необходимость в разработке программного комплекса по оценке эксплуатационной пригодности железобетонных ферм на основе вероятностных моделей.

Общие принципиальные вопросы применения вероятностных моделей к анализу надежности конструкций получили развитие в фундаментальных исследованиях В.В. Болотина, И.И. Гольденблата, Н.С. Стрелецкого, А.Р. Ржаницына, В.Д. Райзера. Значительный вклад в совершенствование методов расчета надежности конструкций внесли российские ученые: Б.И. Беляев, Г.П. Дорощук, А.Я. Дривинг, М.М. Застава, Л.И. Иосилевский, М.Б. Краковский, А.П.

Кудзис, О.В. Лужин, А.С. Лычев, С.А. Семенцев, Н.Н. Складнев, А.Ф. Смирнов, Ю.Д. Сухов, К.Э. Таль, В.П. Чирков и др. Из зарубежных исследований известны работы Ф. Аугусти, А. Баратта, Ф. Кашиати, А.М. Фрейденталя, Г.

Шпете и др.

Для определения показателей надежности конструкций предварительно устанавливаются контрольные нормативы по прочности и трещиностойкости при кратковременном нагружении и статистические характеристики, получаемые в результате ежесменного технологического контроля.

Для реализации вероятностных моделей сформулированы критерии пригодности конструкций по каждому предельному состоянию:

по прочности Р F 0 P R F 0 P T, (1) по жесткости Р f 0 P f f 0 P T, (2) Р a 0 P a a 0 P T, по трещиностойкости (3) где R, f, a – прочность конструкций, прогиб, ширина раскрытия трещин; F0, f0, a0 – заданное значение несущей способности, прогиба, ширины раскрытия трещин; Р – вероятность безотказной работы; РТ – требуемый уровень надежности конструкций.

С учетом вышесказанного, необходимо выполнить выбор математической модели по исследованию напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм, на основе которой базируется вероятностный алгоритм оценки их начальной надежности и эксплуатационной пригодности в целом.

Во второй главе описаны математические модели, с помощью которых оценивалось напряженно-деформированное состояние преднапряженных железобетонных ферм. Для исследования принимались железобетонные фермы сегментного очертания пролетом 18 м (рис.1) и 24 м.

В качестве основных математических моделей для железобетонных конструкций целесообразно использовать нормативную модель согласно современных норм проектирования железобетонных конструкций и модели расчета железобетона на основе реальных диаграмм деформирования материалов.

–  –  –

При расчете предварительно напряженного нижнего пояса фермы на первом этапе определяют самоуравновешенное напряженно-деформированное состояние конструкций после отпуска предварительно напряженной арматуры.

Усилие обжатия при этом рассматривается как внешняя сжимающая сила. Результаты расчета на каждом этапе являются исходными данными для следующего этапа расчета. Корректировка модуля деформаций происходит на каждом шаге и для каждого дискретного элемента по диаграммам деформирования материалов. Критерием выхода из итерационного цикла принято относительное среднеквадратическое приращение элементов вектора деформаций на двух смежных итерациях на величину не более 0,001.

Выбранная математическая модель на основе нелинейных свойств материалов является универсальной, поскольку может использоваться при расчетах конструкций с любым напряженным состоянием: от простого сжатия, растяжения до косого внецентренного сжатия, растяжения и изгиба. Это особенно важно при моделировании напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм, поскольку все элементы фермы как раз испытывают разное напряженно-деформированное состояние.

Используя математический аппарат нелинейно-деформационной модели и численные методы, автором был составлен алгоритм программы DIAF по оценке напряженно-деформированного состояния преднапряженных железобетонных ферм. При разработке программы был использован язык программирования Visual Basic. Алгоритм программы представлен на рис.3. В результате расчета по разработанной программе на основе нелинейно-деформационной модели можно оценить трещиностойкость растянутых элементов на каждом этапе кратковременного загружения, получить распределение напряжений по сечению с учетом влияния эксцентриситетов и определить несущую способность элементов и фермы в целом.

В третьей главе проведен анализ вероятностных моделей при оценке надежности строительных конструкций и определена целесообразность использования выбранных методов применительно к разным математическим моделям железобетона.

Теоретические исследования оценки надежности железобетонных конструкций показывают, что наиболее эффективными методами разработки вероятностных алгоритмов являются методы: линеаризации функций, статистических испытаний, статистического моделирования (Монте-Карло). Применительно к математической модели на основе норм проектирования железобетонных конструкций целесообразно для разработки вероятностного алгоритма использовать метод линеаризации функций, поскольку каждое предельное состояние конструкций рассматривается отдельно и описывается своими аналитическими зависимостями. Согласно этого метода любую аналитическую зависимость Z (X1, X2,...,Xn ) можно представить в виде ряда Тейлора (полинома), сохраняя в разложении члены не выше второго порядка, при этом X1, X 2,..., X n – случайные независимые аргументы.

–  –  –

Рисунок 3 – Алгоритм программы по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм на основе нелинейно-деформационной модели

Математическое ожидание функции определяется по аналитической зависимости на основе математических ожиданий аргументов ( m1, m 2,..., m n ). Среднеквадратическое отклонение исследуемой функции (прочности, трещиностойкости и др.) на основе метода линеаризации функции примет вид:

–  –  –

Коэффициенты этого полинома соответствуют частным производным в окрестностях центра распределения случайных величин. Исходя из зависимости (10), устанавливаются коэффициенты весомости разных параметров.

Они являются коэффициентами влияния изменчивости контролируемого параметра на изменчивость самой функции и определяются по следующей зависимости:

–  –  –

где (x ) – интеграл Лапласа; N u – предельное внутреннее усилие, воспринимаемое элементом; N – усилие от расчетной нагрузки; S N – среднеквадратиче- u ское отклонение N u.

Также определяются показатели надежности фермы в момент передачи усилия обжатия бетона в нижнем поясе ( Н 0 ) после отпуска напрягаемой арматуры и по трещиностойкости ( Н 2 ), которая устанавливается для растянутых элементов. При оценке начальной надежности ферм на момент завершения процесса заводского изготовления расчетное усилие N считается детерминированной величиной, т.е. без учета статистической изменчивости. В стадии эксплуатации действующие нагрузки считаются случайными величинами, поэтому при определении показателя эксплуатационной надежности необходимо учитывать их статистические характеристики.

На основании вероятностного алгоритма (рис.4) разработана и зарегистрирована в Роспатенте программа NADFER по оценке надежности ферм на основе нелинейно-деформационной модели с учетом изменчивости технологических параметров. Расчетом по данной программе оценивается эксплуатационная пригодность ферм вместо их испытаний силовым нагружением.

Ввод исходных i=1 данных

–  –  –

Рисунок 4 – Вероятностный алгоритм программы по оценке надежности преднапряженных ферм по методу статистического моделирования В четвертой главе приведены методика и результаты экспериментальных исследований железобетонных ферм пролетом 18 и 24 м. Целью экспериментальных исследований является проверка адекватности принятых расчетных моделей по описанию фактического напряженно-деформированного состояния исследуемых конструкций, получение данных об изменчивости контролируемых параметров (прочностных и деформативных характеристик арматурной стали, бетона, геометрических параметров, уровня преднапряжения арматуры и т.д.), проверка достоверности интегральной оценки эксплуатационной пригодности конструкций, полученной на основе вероятностных моделей. Экспериментальные данные получены при натурных испытаниях железобетонных ферм на комбинате «Братскжелезобетон» за период с 1985 по 1995 г.г. при участии руководителя диссертационной работы.

Испытания исследуемых конструкций проводились в соответствии с ГОСТ 8829-94, при этом регистрировались нагрузка, ширина раскрытия трещин, боковой выгиб. Для получения полной диаграммы деформирования бетона с нисходящей ветвью проводились испытания бетонных призм на типовом прессе П-50 при постоянной скорости деформирования d dt const. При испытании стали на растяжение для построения диаграммы деформирования арматуры А-III и К-7 фиксировались основные прочностные и деформативные характеристики E s, s,el, 02, su, p.

При обработке результатов испытаний бетона и арматуры был использован способ описания диаграмм деформирования по методу секущих модулей, который удобно реализовать в машинных программах по выбранной модели. Число экспериментальных точек, попадающих в границы доверительных интервалов при обеспеченности 0,98, подтверждает адекватность принятой аппроксимации диаграмм деформирования материалов.

Оценка адекватности исследуемых математических моделей по описанию напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм проводилась по несущей способности элементов и по трещиностойкости растянутых элементов. На рис.5 представлена кинетика развития трещин для нижних поясов испытанных ферм, полученных по разным расчетным моделям: по нормам проектирования железобетонных конструкций и по нелинейно-деформационной модели на основе реальных диаграмм деформирования. Для каждой модели показаны границы доверительных интервалов при обеспеченности 0,98, полученные на основании вероятностных расчетов.

Сопоставление показывает, что нелинейно-деформационная модель, реализованная в программе DIAF, более точно описывает напряженнодеформированное состояние конструкций, чем зависимости нормативной модели. При высоких уровнях загружения нормативная модель занижает ширину раскрытия трещин в среднем в 1,5…2 раза. Число экспериментальных точек, попадающих в границы доверительных интервалов, подтверждают адекватность нелинейно-деформационной математической модели. Оценка прочности ферм по математическим моделям дает близкие к фактическим результаты, а имеющиеся отклонения находятся в диапазоне 5-10%.

–  –  –

При значительном увеличении эксцентриситета меняется картина напряжений и на одной из граней сечения (например, нижней) возникают растягивающие напряжения, которые являются причиной появления начальных трещин в момент отпуска напрягаемой арматуры. Такие трещины были зарегистрированы при осмотре некоторых ферм пролетом 18 и 24 м перед началом их испытаний силовым нагружением согласно ГОСТ 8829-94.

На рис.7 представлено влияние эксцентриситета е y на усилие трещинообразования. Результаты численного эксперимента подтверждают тот факт, что смещение усилия преднапряжения относительно центра тяжести сечения нижнего пояса приводит к значительному снижению несущей способности элемента на 25-30 % и усилия трещинообразования более чем 30 %.

–  –  –

При моделировании напряженно-деформированного состояния ферм в качестве расчетного также принимался случай обрыва одного из стержней, при этом в момент отпуска натяжения арматуры нижний пояс испытывает сложное напряженно-деформированное состояние – косое внецентренное сжатие. В процессе численного эксперимента определялись напряжения в элементарных участках бетона, в результате чего было выявлено положение нейтральной оси (рис. 8).

Таким образом, предложенная математическая модель на основе реальных диаграмм деформирования позволяет учитывать влияние эксцентриситетов на несущую способность и трещиностойкость нижнего пояса ферм, появление которых обусловлено наличием многообразия технологических факторов на стадии изготовления.

–  –  –

С помощью разработанных программ производилось компьютерное моделирование влияния основных расчетных параметров (прочность бетона, прочность арматуры и процент армирования) на несущую способность и трещинообразование в элементах ферм. Проведенные численные исследования позволяют установить, что при одинаковых прочностных характеристиках материалов нормативная модель дает достаточно заниженный результат несущей способности в пределах 15-18 %. Данный факт объясняется тем, что расчет по нормам проектирования железобетонных конструкций содержит много эмпирических зависимостей, но при этом остаются неучтенными нелинейные свойства материалов.

Также была проведена проверка адекватности принятых математических моделей по оценке напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм на основе вероятностных расчетов. Согласно информации из таблицы 1 все исследуемые фермы пролетом 18 м не удовлетворяют требованиям эксплуатационной пригодности, так как все показатели надежности по прочности H1 имеют величину меньше требуемого уровня, равного 0,9986. Причина отрицательного результата, полученного при испытаниях исследуемых ферм и при вероятностной оценке их эксплуатационной пригодности, заключается в недостаточно корректном назначении контрольных нагрузок по прочности.

На основании вероятностного расчета по оценке надежности для ферм пролетом 18 м, не выдержавших испытания силовым нагружением, принято увеличение площади преднапряженной арматуры нижнего пояса на 12,5% (на 1 15 К-7). Поэтому далее приведены показатели надежности ферм по прочности Н1 с учетом нового армирования (табл. 1). Показатели надежности по прочности при обжатии бетона Н0 и по трещиностойкости H2 были обеспечены до изменения армирования ( Н 0 0,95, Н 2 0,9 ), поэтому не пересчитывались. Результаты вероятностных расчетов по разным моделям отличаются незначительно, начальная надежность всех исследуемых конструкций по прочности (H10,9986) после уточнения армирования обеспечена с большим запасом.

–  –  –

€ 2 n 2 где n – число испытаний.

Моделирование влияния изменчивости наиболее значимых факторов на показатели начальной надежности железобетонных ферм выполнено по нелинейно-деформационной модели, наиболее удовлетворительно описывающей напряженно-деформированное состояние преднапряженных железобетонных ферм на всех этапах их кратковременного загружения. Коэффициенты весомости контролируемых параметров определены с помощью метода линеаризации функций по нормативной модели. Результаты моделирования представлены на рис.9.

При контроле качества железобетонных конструкций для получения достоверных результатов об их эксплуатационной пригодности необходимо уделять повышенное внимание регистрации отклонений тех параметров, которые в большей мере влияют на начальную надежность. Включение ЭВМ в производственный процесс позволяет не только оценивать отдельные показатели и их изменчивость, но и регулировать весь технологический процесс, добиваясь заданных параметров.

а) по прочности преднапряженного нижнего б) по прочности верхнего пояса и сжатых пояса раскосов

в) по прочности нижнего пояса в момент г) по трещиностойкости нижнего пояса обжатия бетона Рисунок 9 - Влияние изменчивости контролируемых параметров на показатели надежности ферм

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основании анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований по работе железобетонных конструкций разработаны математическая модель, учитывающая нелинейные свойства материалов, и программа для исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм при кратковременном загружении.

2. На базе накопленной статистической информации по обработке экспериментальных данных разработаны вероятностные математические модели и программы по оценке начальной надежности исследуемых конструкций с учетом влияния изменчивости технологических факторов.

3. Доказана адекватность предложенной нелинейно-деформационной математической модели по исследованию напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм путем сопоставления экспериментальных данных с учетом их изменчивости и границ доверительного интервала, построенного для данной модели с обеспеченностью 0,98 на основе вероятностного алгоритма.

Отклонения между численным и натурным экспериментом находятся в диапазоне 5-10%.

4. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования показывают:

- предложенная нелинейно-деформационная математическая модель на основе диаграмм деформирования материалов более удовлетворительно описывает прочность и трещиностойкость исследуемых конструкций во всем диапазоне кратковременного нагружения по сравнению с моделью на основе норм проектирования железобетонных конструкций, которая в предельном состоянии занижает несущую способность на 6-12 %, а величину раскрытия трещин – на 15-25 %;

- вероятностный расчет ферм по разным математическим моделям, выполненный с помощью программ по оценке надежности, обладает такой же достоверностью, что и испытания натурных конструкций нагружением.

5. С помощью компьютерного моделирования получены закономерности влияния неравномерности натяжения арматуры в нижнем поясе ферм на их надежность по трещиностойкости. Выявлено, что смещение усилия преднапряжения относительно центра тяжести сечения нижнего пояса приводит к появлению бокового выгиба и значительному снижению несущей способности элемента на 25-30 %; усилия трещинообразования – более чем 30 %; начальной надежности ферм – на 22-28 %.

6. Разработаны практические рекомендации по применению математических моделей для оценки напряженно-деформированного состояния и начальной надежности преднапряженных железобетонных ферм с учетом экспериментальных данных. Использование разработанного программного комплекса при автоматизированном контроле качества конструкций заводского изготовления способствует созданию экономичных проектных решений. Предоставляется возможность управления технологическим процессом изготовления сборных железобетонных конструкций в зависимости от варьирования технологических параметров.

Основные положения диссертации изложены в работах:

Статьи в журналах, включенных в перечень ВАК

1. Калаш, О.А. Нелинейная модель напряженно-деформированного состояния применительно к оценке надежности железобетонных конструкций заводского изготовления / Г.В Коваленко, Н.С. Меньщикова, О.А. Калаш // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2007. – №4(16). – с. 52-56.

2. Калаш, О.А. Анализ технологических факторов, влияющих на прочность железобетонных конструкций / О.А. Калаш, И.В. Дудина // Фундаментальные исследования. Российская Академия естествознания. – 2008. – №4. – с.

99-101.

Статьи в других печатных изданиях

3. Калаш, О.А. Обеспечение эксплуатационной надежности преднапряженных железобетонных ферм / И.В. Дудина, О.А. Калаш // Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы межрегиональной научнотехнической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2004. – с. 20-24.

4. Калаш, О.А. Влияние прочностных и технологических факторов на надежность ферм / Г.В. Коваленко, О.А. Калаш // Труды Братского государственного университета. – Том 2. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. – 285с. – (Естественные и инженерные науки – развитию регионов). – с. 251-254.

5. Калаш, О.А. Исследование пригодности преднапряженных ферм к нормальной эксплуатации / И.В. Дудина, О.А. Калаш // Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы III Межрегиональной научнотехнической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. –с. 85-87.

6. Калаш, О.А. Анализ натурных испытаний железобетонных ферм при оценке их эксплуатационной пригодности / Г.В. Коваленко, О.А. Калаш // Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы IV Межрегиональной научно-технической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. – с. 20-23.

7. Калаш, О.А. Анализ напряженно-деформированного состояния нижнего пояса преднапряженных ферм / Г.В. Коваленко, О.А. Калаш, Р.П. Курамшина // Эффективные строительные конструкции: Теория и практика: сборник статей V Международной научно-технической конференции. – Пенза, 2006. – с. 45-47.

8. Калаш, О.А. Вероятностная модель оценки надежности железобетонных ферм / О.А. Калаш, Г.В. Коваленко, Р.П. Курамшина // Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: межвуз. темат. сб. тр.

Вып.12 / СПбГАСУ. – СПб., 2006. – с. 96-101.

9. Калаш, О.А. Оценка эксплуатационной пригодности железобетонных ферм на основе экспериментальных данных / Г.В. Коваленко, О.А. Калаш, В.С.

Шпаков // Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы V Межрегиональной научно-технической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. – с. 16-18.

10. Калаш, О.А. Алгоритм описания программы по исследованию НДС железобетонных ферм с учетом нелинейного характера их деформирования / О.А.

Калаш, Г.В. Коваленко, Р.П. Курамшина // Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: межвуз. темат. сб. тр. Вып.13 / СПбГАСУ. – СПб., 2007. – с. 26-29.

11. Калаш, О.А. Основы вероятностного расчета железобетонных ферм / О.А. Калаш, И.В. Дудина // Эффективные строительные конструкции: Теория и практика: Сборник статей VI Международной научно-технической конференции. – Пенза, 2007. – с. 12-14.

12. Калаш, О.А. Состояние вопроса по оценке напряженнодеформированного состояния и оценке эксплуатационной пригодности железобетонных ферм / О.А. Калаш, В.С. Шпаков // Строительство: материалы, конструкции, технологии: Материалы VI Межрегиональной научно-технической конференции. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2008. – с. 94-97.

13. Калаш, О.А. Принципы расчета железобетонных конструкций с учетом нелинейности материалов / Г.В. Коваленко, О.А. Калаш; Братск. гос. ун-т. – Братск, 2008. – 11 с.: ил. – Библиогр.: 9 назв. – Рус. – Деп. в ВИНИТИ 13.02.2008 № 122 – В2008.

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

14. Калаш, О.А. Оценка напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейности материалов (DIAF v. 1.00) / О.А. Калаш, Г.В. Коваленко, В.С. Шпаков. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008610403, М.: Роспатент. – 2008.

15. Калаш, О.А. Оценка надежности железобетонных ферм с учетом физической нелинейности материалов (NADFER v. 1.00) / О.А. Калаш, В.С. Шпаков.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008611566, М.: Роспатент. – 2008.

Подписано в печать Формат 60х84 1/16 Печать трафаретная Уч.-изд. л. 1,1 Усл. печ. л. 1,1 Тираж 110 экз. Заказ Отпечатано в издательстве БрГУ 665709, г. Братск, ул. Макаренко, 40





Похожие работы:

«СЕМИКОЛЕНОВ Максим Владимирович Решение проблемы собственности на земли государственных крестьян в Сибири в проектах землеустроительных комиссий второй половины XIX века 07.00.02 – Отечественная история АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Кемерово – 2016 Работа выполнена в Новокузнецком институте (филиале) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кемеровский...»

«УДК 519.21 Муравлёв Алексей Анатольевич ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ РАЗЛИЧЕНИЕ ГИПОТЕЗ ДЛЯ БРОУНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ С РАЗЛАДКОЙ И ФРАКТАЛЬНОГО БРОУНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ 01.01.05 — теория вероятностей и математическая статистика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико–математических наук Москва, 2013 г. Работа выполнена в отделе теории вероятностей и математической статистики Федерального...»

«Клочко Алексей Константинович Разработка концепции рационального проектирования газораспределительных сетей методом итерационного поиска 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 г. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный...»

«УДК 622.684:629.114.42 + + 622.271.4:621.879.033 Фурин Виталий Олегович ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УГЛУБОЧНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ДОРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность 25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая, строительная) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург 2009 Работа выполнена в Институте горного дела УрО РАН Научный руководитель доктор технических наук, член-корр. РАН В.Л. Яковлев...»

«МАКАРОВ ДМИТРИЙ БОРИСОВИЧ БИТУМНЫЕ ЭМУЛЬСИИ ДОРОЖНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АНИОНАКТИВНЫХ ЭМУЛЬГАТОРОВ Специальность 05.23.05 «Строительные материалы и изделия» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань 2003 Диссертация выполнена на кафедре технологии строительных материалов, изделий и конструкций Казанской государственной архитектурно-строительной академии Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент А.В. Мурафа Научный...»

«ПОЗДНЯКОВА Ирина Юрьевна ЦЕРКОВНАЯ АРХИТЕКТУРА ТАМБОВСКОЙ ЕПАРХИИ В СИНОДАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (традиция строительства по образцу) Специальность 05.23.20 – «Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия» Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 201 Работа выполнена в Московском архитектурном институте (государственной академии) на кафедре...»

«БАРАНОВ ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ДОБАВОК ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА 05.23.05– Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иваново 2015 Работа выполнена на кафедре «Строительство автомобильных дорог» ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс» кандидат технических наук, доцент, Научный руководитель:...»

«Лазарева Наталья Валериевна КЛАСТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА КОРПОРАТИВНОМ УРОВНЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Специальность 05.02.22 – Организация производства (строительство) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2015 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования (ФГБОУ ВО) «Национальный исследовательский Московский государственный строительный...»

«Савичев Виталий Валерьевич Разработка системы вентиляции с регенерацией газового состава воздушной среды административного здания 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 г. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный...»

«Лютиков Кирилл Владимирович УПРАВЛЕНИЕ АДГЕЗИОННЫМИ И РЕОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ УСЛОВНО-БЕЗГЛИНИСТЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ В СЛАБОЛИТИФИЦИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОДАХ Специальность 25.00.15 — Технология бурения и освоения скважин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ухта 2015 Диссертация выполнена на кафедре бурения ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет» Научный руководитель: Уляшева Надежда Михайловна, кандидат...»

«СУЛЕЙМАНОВ АЗАТ МАРАТОВИЧ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА ГАЗА Специальность 25.00.19 – «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 200 Работа выполнена на кафедре теплоэнергетика» «Промышленная Уфимского государственного нефтяного технического университета. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Байков Игорь...»

«Кудрявцев Сергей Владимирович НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ БАЛОК С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ, ОСЛАБЛЕННОЙ КРУГОВЫМ ОТВЕРСТИЕМ Специальность 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург – 2011 Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина». Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Рогалевич Виктор...»

«КУТУКОВ СЕРГЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ Специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа – 2003 Работа выполнена на кафедре транспорта и хранения нефти и газа Уфимского государственного нефтяного технического университета Научный консультант доктор технических...»

«Рассказова Надежда Анатольевна ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ 05.08.04 Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владивосток – 2006 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Морской государственный университет...»

«ОВЧИННИКОВ Владимир Дмитриевич АДМИРАЛ Ф.Ф. УШАКОВ: ВЛИЯНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ОТЕЧЕСТВЕННОГО ФЛОТА И РАЗВИТИЕ ВОЕННО-МОРСКОГО ИСКУССТВА (ВТОРАЯ ПОЛОВИНА XVIII – НАЧАЛО XIX в.) Специальность 07.00.02 – Отечественная история Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора исторических наук Москва – 2015 Работа выполнена в Военной академии Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации Научный консультант – доктор исторических наук, доктор...»

«КОЗЛОВ Никита Викторович ГИПСОКЕРАМЗИТОБЕТОН ПОВЫШЕННОЙ ВОДОСТОЙКОСТИ 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет». Научный руководитель доктор технических наук Панченко Александр Иванович Официальные...»

«Дюндик Елена Петровна Управление человеческим капиталом в интересах инновационного развития предприятий оборонно-промышленного комплекса Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Специальность 08.00.05. – Экономика и управление народным хозяйством (п. 2. Управление инновациями) Москва, 2015 г. Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский институт судостроительной...»

«КОНДРАТЬЕВА МАРИЯ АЛЕКСАНДРОВНА СТИЛИСТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ КОМПОНЕНТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СЕМАНТИЧЕСКОГО ПОЛЯ СРАВНЕНИЯ В НЕМЕЦКОМ ЯЗЫКЕ (НА МАТЕРИАЛЕ ПУБЛИЦИСТИЧЕСКИХ ТЕКСТОВ) 10.02.04 – германские языки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Москва – 2014 Работа выполнена на кафедре немецкого языка Института филологии и иностранных языков факультета иностранных языков ФГБОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет»...»

«Уварова Татьяна Эриковна ИСТИРАЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДРЕЙФУЮЩЕГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА НА МОРСКИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ 05.23.07 – Гидротехническое строительство АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Владивосток Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ФГАОУ ВПО «ДВФУ») на кафедре гидротехники, теории зданий и...»

«НГУЕН Нгок Ныонг МЕТОДЫ ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗОН г. ТХАЙНГУЕН (ВЬЕТНАМ) Специальность: 05.23.22 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата архитектуры Санкт– Петербург – 2015 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно–строительный университет» Научный руководитель: доктор архитектуры, профессор Нефедов Валерий Анатольевич...»







 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.