CC BY
66
Вісник ПДАБА
Для машини періодичної дії запропонована модель дозволяє оцінювати різні регламенти завантаження компонентів.
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА
1. Пат. 56265 UA, МКІ В02С 15/06, В28С 1/10. Активатор: Болотських М. С., Савченко О. Г., Федоров Г. Д., Крот О. Ю., Волков В. І. - № 2000042077; Заявл. 11.04.2000; Опубл. 15.05.2003. Бюл. № 5, 2003 р.
2. Патент України на винахід №92642 за заявкою а200814754 від 22.12.2008 р. “Барабанно-валковий агрегат безперервної дії”. Опубліковано 25.11.2010 бюлетень № 22, Автори: Болотських М. С., Федоров Г. Д., Савченко О. Г., Крот О. Ю., Супряга Д. В., Буцький В. О., Супряга А. В.
3. Крот О. Ю. Дослідження впливу механоактивації матеріалів на основі силікатів у барабанно-валковій машині на процес мінералоутворення // Науковий вісник будівництва. -Харків : ХДТУБА. - 2008. - Вип.46. - С. 140 - 153.
4. Кафаров В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, С. Ю. Арутюнов. - М., 1985. - 440 с.
5. Конструирование и расчет машин химических производств / под. ред. Э. Э. Кольман-Иванова. - М., 1985. - 408 с.
6. Макаров Ю. И. Основы расчета процессов смешения сыпучих материалов. Исследование и разработка смесительных аппаратов: автореф. дисс. ... д-ра техн. наук / Ю. И. Макаров. - М., 1975. - 35 с.
7. Першин В. Ф., Однолько В. Г., Першина С. В. Переработка сыпучих материалов в машинах барабанного типа. - М. : Машиностроение, 2009. - 220 с.
8. Александровский А. А. Исследование процесса смешения и разработка аппаратуры для приготовления композиций, содержащих твердую фазу: автореф. дисс. ... д-ра техн. наук / А. А. Александровский. - Казань, 1976. - 48 с.
9. Кафаров В. В. Математическая модель кинетики смешения бинарных смесей, содержащих твердую фазу / В. В. Кафаров, А. А. Александровский, И. Н. Дорохов // Доклады АН СССР. - 1975. - Т. 224, № 5. - С. 1134 - 1137.
10. Крот О. Ю. Аналітичне моделювання процесу руху матеріалу в барабанно-валковому активаторі безперервної дії. // Вісник Національного Технічного Університету „ХПІ”. Зб. наук. пр. Тематичний випуск „Хімія, хімічна технологія та екологія”. - Харків : НТУ „ХПІ”, 2009. -№ 46 - С. 26-43.
11. Селиванов Ю. Т. Расчет и проектирование циркуляционных смесителей сыпучих материалов без внутренних перемешивающих устройств / Ю. Т. Селиванов, В. Ф. Першин. -М. : Изд-во Машиностроение-1, 2004. - 120 с.
УДК 624.012.3:311.214
ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С БОЛЬШИМИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТАМИ
Н. В. Савицкий, д. т. н, проф., Т. Ю. Шевченко, к. т. н., доц., В. В. Гончаренко, студ.
Ключевые слова: надежность, линеаризация, прочность, математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение, коэффициент безопасности
Постановка проблемы. В наше время определение надежности в строительстве является одним из самых важных направлений [3]. С течением времени методики расчета на надежность менялись в связи с изменениями методов расчета конструкций.
Методика определения надежности конструкции должна наиболее полно учитывать те факторы, которые влияют на конструкцию. В значительной мере надежность зданий и сооружений зависит от того, насколько точно и полно при проектировании были учтены внешние факторы, воздействующие на конструкцию. Использование вероятностных методов расчета позволяет наиболее полно учитывать эти факторы.
28
№ 8 серпень 2011
Анализ работ. В области применения вероятностных методов в расчетах железобетонных конструкций широко известны труды М. Б. Краковского [5], Н. Н. Складнева [6], Н. В. Савицкого [7].
Цель работы. Исследование надежности железобетонного внецентренно сжатого элемента с большими эксцентриситетами.
Методы, которые используются в работе. При определении надежности используется аппарат теории вероятности. В его основе лежит представление о прочности здания как о вероятностном воздействии различных факторов и событий на конструкцию. Существует множество различных подходов определения прочности вероятностным методом.
Изложение основного материала. Надежность строительного объекта - это свойство строительного объекта выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени.
Наиболее известны методы решения задач надежности строительных конструкций [1]:
- линеаризации;
- последовательной замены случайных аргументов;
- численной линеаризации;
- статистических испытаний.
Вышеперечисленные методы различаются экономичностью и точностью получаемых результатов. Недостатком методов последовательной замены случайных аргументов и статистических испытаний является то, что без специального анализа нельзя определить значимость того или иного параметра в обеспечении прочности конструкции; при вариации любого параметра возникает необходимость повторных вычислений.
Этим критериям удовлетворяют методы линеаризации и метода численной линеаризации. Метод линеаризации может применяться, если функция прочности является близкой к линейной . Суть метода заключается в разложении исходной функции в ряд Тейлора в точке математического ожидания, если функция не описывается в явном виде, используется метод численной линеаризации.
В данном исследовании был использован метод линеаризации.
Суть метода заключается в представлении исходной функцииy = y (x1, x2,..., xn) линейной с помощью разложения ее в ряд Тейлора в точке математического ожидания.
Расчет ведется в следующем порядке:
1. Вводятся исходные данные: математическое ожидание геометрических характеристик поперечного сечения /і, прочностные характеристики R3 и бетона Rb, среднеквадратическое
отклонение Су; геометрических параметров и элемента и прочностных характеристик Rs и R ь.
2. Рассчитывается математическое ожидание М и среднеквадратические отклонения функции прочности, нормальных К продольной ОСИ внецентренно нагруженных элементов Ом
по методу линеаризации.
3. Результатом расчета программы является прочность внецентренно нагруженных элементов по сечениям нормальных к продольной оси, с обеспеченностью 0.99865 и 0.95. При условии распределения прочности железобетонных элементов по нормальному закону:
Ма.99365 = М — 3 Ом, (1)
где: - соответственно, прочность по сечениям, нормальным к продольной оси
элемента с обеспеченностью 0.99865;
М - математическое ожидание прочности по сечениям, нормальным к продольной оси железобетонного элемента;
Ом - среднее квадратическое отклонение прочности по сечениям, нормальным к
продольной оси железобетонного элемента.
4. Надежность конструкции определяется как отношение:
(2)
где: С - коэффициент безопасности.
Сравнивая полученный коэффициент с приведенными нормативными значениями по [2], можно оценить надежность конструкции.
В качестве образца был использован железобетонный элемент со следующими характеристиками (рис. 1):
29
Вісник ПДАБА
Рис. 1. Геометрические размеры исследуемого железобетонного элемента
Результаты расчетов железобетонного элемента при внецентренном нагружении с эксцентриситетом в 20 см и арматуре А400С диаметром 12 мм и площадь 2,26 см2.
Результаты расчетов
Т а б л и ц а 1
Класс бетона Вариант 1, Н Обеспеченность 0.99865, Н Вариант 2 Обеспеченность 0.95, Н Вариант 2 Обеспеченностью 0.99865, Н Вариант 3 Обеспеченностью 0.95, Н Вариант 3 Обеспеченностью 0.99865, Н Вариант 4 Обеспеченностью 0.95, Н Вариант 4
В20 45 453,75 45 436,73 49 575,9 44 457,42 49 040,54 38 091,17 45 560,33
В25 46 711,75 46 465,6 50 565,73 45 465,35 50 018,93 39 040,24 46 506,53
В30 47 396 46 645,82 50 989,29 45 686,79 50 465,02 39 425,56 47 042,21
- Вариант 1. Полувероятностный метод;
- Вариант 2. Вероятностный при нормируемых изменчивостях бетона и арматуры;
- Вариант 3. Вероятностный при нормируемых изменчивостях бетона и арматуры и геометрических характеристик;
- Вариант 4. Вероятностный при фактических изменчивостях бетона и арматуры и геометрических характеристик.
Рис. 1. Расчет при нормируемых изменчивостях бетона и арматуры
30
№ 8 серпень 2011
Рис. 2. Расчет при нормируемых изменчивостях бетона и арматуры и геометрических характеристик
Рис. 3. Расчет при фактических изменчивостях бетона и арматуры и геометрических характеристик
Вывод. Сравнивая данные, полученные вероятностным методом, и данные, полученные полувероятностным методом, можно сделать вывод, что расчет. При учете нормируемых изменчивостей бетона и арматуры надежность внецентренно сжатого железобетонного элемента с большими эксцентриситетами обеспечена. Запас составляет не более 5 %.
При учете нормируемых и фактических изменчивостей бетона и арматуры и геометрических характеристик надежность элемента не обеспечивается. Таким образом, для обеспечения надежности внецентренно сжатого железобетонного элемента с большим эксцентриситетом необходимо строгое соблюдение требований проекта. При возведении таких конструкций должны контролироваться геометрические размеры сечений, а также прочности используемых материалов.
ИСПОЛЬЗОВАНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Аугусти Г. Вероятностные методы в строительном проектировании / Аугусти Г., Баратта A., Кашнати Ф. - М., 1988. - 384 с.
2. Ройтман А. Г. Надежность конструкций эксплуатируемых зданий / Ройтман А. Г. - М., 1985. - 175 с.
3. Райзер В. Д. Теории надежности в строительном проектировании / Райзер В. Д. -М., 1998. - 304 с.
4. Складнев Н. Н. Особенности применения вероятностных методов для расчета и оптимизации железобетонных конструкций // Железобетонные конструкции промышленного и
31
Вісник ПДАБА
гражданского строительства. / Складнев Н. Н. - М., 1981. - С. 44 - 59.
5. Судаков В. В. Контроль качества и надежность железобетонных конструкций / Судаков В. В. - Л., 1980. - 168 с.
6. Савицкий Н. В. Основы расчета надежности железобетонных конструкций в агрессивных средах: Дисс... доктора техн. наук: 05.23.01, 05.23.05. / Н. В. Савицкий, 1994. -400 с.
7. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 85 с.
УДК 624.014.2
ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В РАЗДЕЛЕ «МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ» ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЗДАНИЯ
Н. Г. Братусь, к. т. н., доц.
Ключевые слова: одноэтажные промздания, металлические конструкции, вариантное проектирование
Постановка проблемы. Вариантная часть дипломного проекта и качество её выполнения характеризуют общий квалификационый уровень подготовки студента к решению нетиповых задач. Именно здесь студент может наиболее ярко раскрыть свои творческие способности, предлагая те или иные нестандартные решения [1]. В практике кафедры был пример, когда на два из четырех предложенных в дипломной работе вариантов были выданы авторские свидетельства на изобретения. В целом же вариантное проектирование имеет свои особенности. Как правило, оно должно содержать:
- патентный и литературный обзор решений по рассматриваемой тематике;
- определение (с помощью расчета) основных показателей и характеристик принятых к рассмотрению вариантов;
- сравнительный анализ вариантов.
Вариантная часть имеет большое значение для успешной защиты дипломного проекта. На кафедре по ряду наиболее часто встречающихся объектов сложились определенные направления исследований, которые могут быть использованы и при разработке вариантной части дипломного проекта.
Успешное выполнение выриантной части требует от студентов умения применять для расчетов универсальные программные комплексы. Вместе с тем, как правило, это связано с большими затратами времени. Поэтому многие студенты, дипломирующиеся по кафедре, начинают такие проработки уже при выполнении проектов по спецкурсу, которые предшествуют дипломированию. Все это требует от преподавательского состава кафедры постоянного внимания и полной мобилизации для решения рассмотренных здесь учебных задач.
Анализ исследований и публикаций. На данное время отсутствуют методические материалы для студентов по специальности ПГС относительно конкретных рекомендаций по вариантному проектированию металлических каркасов промышленных зданий или его отдельных элементов. В соответствии с отработанной методикой в дипломном проекте, кроме расчетов по вариантной части с использованием ЭВМ, студент разрабатывает один - два листа формата А1.
Преподавателям, которые только начали работать и вести дипломное проектирование, трудно дать студенту тему вариантной части дипломной работы. К тому же эти темы каждый год следует уточнять и приводить в соответствие с теми задачами, которые решает промышленность Украины.
Изложение основного материала. В данной статье рассматриваются некоторые предложения по вариантному проектированию применительно к стальным каркасам одноэтажных промышленных зданий. Подобные разработки имеются и по другим объектам: стальные резервуары, большепролетные покрытия, высотные здания и сооружения, крановые металлоконструкции.
1. Пространственная работа каркаса одноэтажного промздания при действии ветровой нагрузки
32
