WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Рис 14.

Рис 15.

В раме L=52,8 м, Ps рамы уменьшается значительно в 3-ем ветровом районе при шаге 12–24м (Ps0,9999). В остальных случаях вероятность безотказной работы рамы уменьшается незначительно (Ps1). В зданиях пролетом L=32,6 м отмечено влияние ветра во всех ветровых районах. В зданиях L=48 м, 52,8 м влияние ветра отмечается в 3-ем, 4-ом ветровых районах, а в I-ом, II-ом ветровых районах влияние ветра незначительно, поэтому опасная комбинация нагрузок для расчета является постоянной и нагрузка от людей, оборудования на перекрытия – переменной.

Рис 16.

примечание: А: замкнутый профиль; Б: двутавровое сечение.

В зданиях пролетами L=48 м и L=52,8 м, запасы прочности и напряжения всех элементов одинаковы (например, напряжение в элементах), вероятность безотказной работы рамы с использованием ЗТП меньше, чем с использованием ДС.

В пятой главе представлена экономическая оценка эффективности конструктивных рам в СРВ при различных вариантах конструктивных форм. Рассматривается экономическая эффективность выбора конструктивных форм бескрановых зданий с учетом параметров их надежности. В главе рассмотрены показатели эффективности и уровни надежности конструктивных решений стальных бескрановых зданий в СРВ.

При вариантах проектирования конструктивных форм используются ДС, ЗТП и ССУЛ элементов рам зданий.

На рис 17, 18, 19 показана стоимость рам зданий при различных пролетах (L=32,6 м, L=48 м и L=52,8 м), при различных шагах рам и в различных ветровых районах.

Для здания с пролетом 32,6 м (H/L0.8) при использовании ЗТП стоимость здания меньше на 86–90% с использованием ДС при шаге 12 м в II-ом, III-ем, IV-ом ветровых районах. Для здания с пролетом 48 м (H/L0.18) при использовании ЗТП стоимость здания меньше на 82–87% с использованием ДС при шаге 9 м. При шаге 12 м стоимость снижается на 81%. Для здания с пролетом 52,8 м (H/L0.25) при использовании ЗТП стоимость здания меньше на 93–95% с использованием ДС при шаге 12 м.

Рис 17

Рис 18

Для повышения экономической эффективности можно использовать ЗТП в зданиях, имеющих малые и нормальные высоты (H/L=0,15–0,23).

Методами теории надежности строительных конструкций решаются задачи оценки надежно­сти (вероятность отказа ) и проектирования инженерных конструкций с заданным уровнем надежности, когда необходимо вы­полнить условие: (20)

Рис 19

Проблема нормирования самого значения выходит за рамки тео­рии надежности и строительной механики в целом. Без решения этой проблемы невозможно эффективное практическое применение вероятностных методов расчета. Несмотря на существенное продвижение в решении про­блемы нормирования, она продолжает оставаться актуальной.

Если любой ущерб, возникающий вследствие отказов, имеет стоимост­ное выражение, то решение вероятностно-оптимизационной задачи сводит­ся к определению максимума целевой функции:

(21)

где U – функция полезности конструкции; П(Т) – прибыль, ожи­даемая от эксплуатации конструкции в течение ее расчетного срока службы T; С0 – единовременные затраты на возведение конструкции; m – количество различных видов отказа; – ожидаемая скорость накопления ущерба в результате от­каза j-го вида; – коэффициент, учитывающий перспективные затраты; t – время, прошедшее с момента изготовления кон­струкции; T — срок службы сооружения.

Если учет ожидаемой прибыли П(Т) не представляется возможным и учитывается лишь один вид четкого отказа, а вероятностью повторных отказов можно пренебречь, то при вероятностно-экономической оптимиза­ции ставится задача отыскания минимума функции полных ожидаемых за­трат или функции произведенных затрат: (22)

Определение Сэкспл (эксплуатационные затраты) на стадии проектирования часто бывает затрудни­тельно. Поэтому целесообразно осуществить переход к относительным ве­личинам. Целевую функцию в выражении (5.9) преобразуем к виду:, (23)

где = – коэффициент экономической ответственности конструкции.

Можно использовать выражение (5.10) для того, чтобы получить оптимальную вероятность отказа для конструкции, при определенных уровнях обеспечения качества. Результат зависит от эффективности и стоимости, при определенном обеспечении качества, также как при соотношении.

Рис 20. График зависимости стоимости С, Со, Cf от Ps здания пролетом 32,6 м

Рис 21. График зависимости стоимости С, Со, Cf от Ps здания пролетом 48 м

Примечание: – единовременные затраты на возведение конструкции; – текущие затраты при =100; – произведенные затраты при =100;

Уравнение (5.10) установлено для определение зависимости С–Pf.

для здания 32,6 м ;

для здания 48 м ;

для здания 52,8 м

Рис 22. График зависимости стоимости С, Со, Cf от Ps здания пролетом 52,8 м

Из графиков 2022 видно, что для рассматриваемых конструкций стальных рам найдены оптимальные значения уровня надежности (вероятность безотказной работы) даже для больших значений коэффициентов экономической ответственности. Как показано в главе 5, вероятность безотказной работы данных конструкций составляет.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ марок стали, производимой предприятиями СРВ и климатических условий продемонстрировал, что имеющиеся в распоряжения конструкторов и проектировщиков полуспокойные стали обычной прочности (=220, 240, 260МПа) могут применяться при проектировании бескрановых зданий, а в малых зданиях можно использовать кипящие стали.

2. На основании результатов обработки данных впервые составлены карты районирования территорий СРВ для проектирования бескрановых стальных зданий в соответствии со значениями ветровых нагрузок, температуры и влажности воздуха. Проведен статистический анализ колебаний внешних воздействий на территории СРВ (статистическая со­ставляющая давления ветра, температурных перепадов, относительной влажности воздуха).

3. На основании анализа различных типов конструктивных решений в бескрановых зданиях во всех ветровых районах предложено использовать двухшарнирные рамы для зданий средних и меньших пролетов (48 м, 52,8 м)(отношение высоты на пролет H/L0,25; 0,18). Для зданий (пролетом 32,6 м) высоких и меньших пролетов (H/L0,8) во всех ветровых районах предложено использовать рамы с жестким соединением.

4. Разработан расчет сечения ЗТП на прочность и устойчивость. Определены оптимальные сечения ЗТП для стальных бескрановых зданий при толщине стенки t=4 мм; 5 мм; 6 мм.

5. Проведен сравнительный анализ по расходу и весу рам в зданиях при применении предлагаемых и двутаврового сечений, ССУЛ. Рекомендуется использовать в зданиях пролетом 32,6 м (Н/L0,8) с применением ЗТП с шагом рам 12 м во всех ветровых районах. Возможно применение в зданиях (Н/L0,25) с сечением ЗТП с шагом рам 12 м в первом, втором, третьем ветровом районе; с шагом рам 9 м и с сечением ЗТП – в четвертом ветровом районе. В зданиях, имеющих наименьшую высоту (Н/L0,18), во всех ветровых районах возможно применение рамы с шагом 12 м и с сечением ЗТП.

6. Выявлено среднее значение и стандартное отклонение скорости ветра и температуры в разных районах СРВ, проведена оценка рам бескрановых зданий различных пролетов под воздействием ветра. В зданиях (H/L0,8) влияние ветра значительно при расчете рам в III-ем ветровом районе; в зданиях пролетами L=48 м; L=52,8 м (H/L0,18; 0,25) с шагом 6–9 м влияние ветра на безотказность рам зданий незначительно, но чувствительно, если шаг рамы увеличивается. Влияние температуры на определение вероятности отказа зданий незначительно, его можно не учитывать. При приращении предела стали до 10%, вероятность безотказной работы рамы практически не изменяется (0,99751). Если приращение предела стали превышает 10%, вероятность безотказной работы рамы значительно снижается (до 12% 0,993). Дефекты при изготовлении и монтаже стальных конструкций, ошибки в размерах сечений оказывают влияние на рам здания в зависимости от увеличения толщины, высоты, ширины полки сечения (t, H, B) по сравнению с площадью A. Больше всего на рам здания влияет отклонение толщины сечения (при 0,995, t понижается 7,5%), а также отклонение высоты сечения (при 0,995, А понижается 9,38%) и ширина полки сечения (при 0,995, В понижается 23%).

7. На базе вероятностных расчетов элементов стальных конструкций предлагается выбор сечения для элементов рам зданий. Предлагается методика расчета для определения вероятности безотказной работы рам.

8. Определяется вероятность отказа или вероятность безотказной работы рам зданий под воздействием случайных параметров. В высоких зданиях Н=26 м и пролетом L=32,6 м (Н/L0,8) вероятность безотказной работы рамы 0,9999. В зданиях с высотой Н=12 м и пролетом L=52,8 м (Н/L0,25), рамы значительно уменьшается в 3-ем и 4-ом ветровых районах (Ps0,9999), остальные Ps1. В зданиях с высотой Н=8,5 м и пролетом L=48 м (Н/L0,18), рамы уменьшается в 3-ем ветровом районе при шаге 12–24 м (Ps0,9999), Ps остальных рам 1.

В зданиях пролетом L=32,6 м отмечено влияние ветра во всех ветровых районах. В зданиях L=48 м, 52,8 м влияние отмечено в 3-ем, 4-ом ветровых районах, а в I-ом, II-ом ветровом районе опасная комбинация нагрузок для расчета является постоянной, как и нагрузка от людей, оборудо­вания на перекрытия. В зданиях пролетами L=48 м и L=52,8 м, запасы прочности, напряжения всех элементов одинаковы, вероятность безотказной работы рамы с использованием ЗТП меньше, чем с использованием ДС.

9. На основе экономической эффективности в ветровых районах предлагается применение для бескрановых зданий рам с шагом 12 м. Для здания с пролетом 32,6 м (H/L0,8) при использовании ЗТП экономия на стоимости рам здания составит 12–13% с ДС. В зданиях пролетами L=48 м и L=52,8 м (H/L0,18, 0,25), имеющих малые высоты (H/L 0,18), можно использовать ЗТП в 1-ом и 2-ом ветровых районах, экономия на стоимости рам здания составит 20%. В зданиях при нормальных высотах (H/L 0,25) с использованием ЗТП и ДС экономия на стоимости рам здания составит 15% во всех ветровых районах. Рекомендуется использовать ССУЛ в зданиях, имеющих средние высоты (H/L 0,25), с использованием ДС экономия на стоимости рам здания составит 12%-13%. Отдельные составляющие стоимости стальных конструкций находятся в следующих соотношениях, %: сталь – 60–65%; изготовление – 20–21%; монтаж – 13–19%.

10. Установлена связь стоимости и вероятности отказа для того, чтобы найти оптимальные значения уровни надежности; определены оптимальные значения уровня надежности. С уровнем надежности рамы 0,9973–0,9981 стоимость здания будет более экономично (90% и 92%) при использовании ЗТП, ССУЛ по сравнению с использованием ДС для зданий пролетами 32,6 м и 52,8 м. Для здания пролетом 48 м с уровнем надежности рамы 0,9957–0,9969 при использовании ЗТП, ССУЛ экономия на стоимости составит 91,4% (ЗТП) и 94% (ССУЛ) по сравнению с использованием двутаврового сечения.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Орешкин С.В., Хоанг Бак Ан. Применение замкнутых треугольных профильных балок во Вьетнаме. Четвертая международная (IX традиционная) научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов. Сборник докладов. МГСУ – 2006.

2 Орешкин С.В., Хоанг Бак Ан. Связь стоимости и уровни надежности конструктивных решений стальных зданий. Юбилейная десятая международная межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов. Сборник докладов. МГСУ – 2007.

3 Орешкин С.В. Хоанг Бак Ан. Надежность и экономичность бескрановых стальных зданий в СРВ. Строительная механика и расчет сооружений. – № 3. – 2007.

4. Орешкин С.В. Хоанг Бак Ан. Конструктивные решения стальных бескрановых зданий во Вьетнаме. Промышленное и гражданское строительство. – № 12. – 2007. – С. 43–44.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»