ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Цель. Для устройства перекрытий сооружений промышленного назначения широко применяются фермы. Преимущество ферм проявляется при необходимости перекрытия больших пролетов. В связи с этим ставится задача исследовать напряженное и деформированное состояния несущих конструкций конкретного сооружения промышленного назначения (цех для металлообработки, склад) и на этой основе спроектировать рациональную компоновку конструкций. Несущие конструкции представляют собой пространственные фермы.  Методы. Для расчета напряженного и деформированного состояний применяется метод конечных элементов. Результаты. В результате расчетов характерного фрагмента сооружения (угол стыка двух взаимно перпендикулярных участков) получено, что максимальное напряжение в стержне конструкции равно 139,6 МПа, максимальное вертикальное перемещение – 10,51 мм, а масса характерного объема – 51112,72 кг. Для практической реализации рассмотренной конструкции рекомендовано использовать трубы стальные квадратные 70×70×5 (мм) ГОСТ 8639-82,  трубы стальные прямоугольные 150×100×8 (мм), 100×70×5 (мм) ГОСТ 8645-82, трубы стальные электросварные прямошовные 273×9 (мм), 219×8 (мм) ГОСТ 10704-91. Обсуждение. Разработанная математическая модель несущих конструкций сооружения адекватно отражает их напряженно-деформированное состояние. Так, рабочие напряжения, равные 139,6 МПа, меньше допускаемых напряжений 142,4 МПа и, следовательно, прочность конструкции обеспечена. Максимальное вертикальное перемещение в конструкции равно 10,51 мм, что меньше предельного вертикального прогиба 64 мм, определенного нормами проектирования. Следовательно, необходимая жесткость конструкции обеспечена. Расчеты стержней, испытывающих сжатие, на устойчивость показали, что условие устойчивости выполняется для всех стержней. В частности, для наиболее нагруженного элемента − колонна  диаметром 219 мм, толщиной стенки 8 мм, длиной  1900 мм,  рабочие напряжения 40,9 МПа меньше допускаемых напряжений на устойчивость 205,2 МПа. Разработанная конструкция удовлетворяет условиям прочностной надежности (условиям прочности, жесткости и устойчивости). По результатам расчетов характерного фрагмента сооружения разработан эскизный проект с необходимой конструкторской документацией (в статье не рассматривается).

Список литературы
1. Спицына Д.Н. Строительная механика стержневых машиностроительных конструкций / под ред. С.Д. Пономарева. – М.: Высшая школа, 1977. – 248 с.

2. Строительная механика. Стержневые системы / А.Ф. Смирнов, А.В. Александров, Б.Я. Лащеников, Н.Н. Шапошников; под ред. А.Ф. Смирнова.– М.: Стройиздат, 1981. – 512 с.

3. Айрумян Э.Л., Беляев В.Ф. Эффективные холодногнутые профили из оцинкованной стали – в массовое строительство // Монтажные и специальные работы в строительстве. – 2005. – № 11. – С. 10–17.

4. Атапин В.Г., Скиба В.Ю. Численное моделирование бескаркасных арочных покрытий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 4 (57). – С. 23–27.

5. Кузин Н.Я. Проектирование и расчет стальных ферм покрытий промышленных зданий: учебное пособие. – М.: АСВ, 1998. – 184 с.

6. Металлические конструкции: в 3 т.: т. 1: Элементы стальных конструкций: учебное пособие для строительных вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый, Л.В. Енджиевский, И.И. Крылов, Я.И. Ольков, В.Ф. Сабуров; под ред. В.В. Горева. – Изд. 3-е, стер. – М.: Высшая школа, 2004. – 551 с. – ISBN 5-06-003695-2 (т. 1).

7. Металлические конструкции: в 3 т.: т. 2: Конструкции зданий: учебное пособие для строительных вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый, В.Н. Валь, Л.В. Енджиевский, И.И. Крылов, Я.И. Ольков, В.Ф. Сабуров; под ред. В.В. Горева. – Изд. 2-е, испр. – М.: Высшая школа, 2002. – 528 с. – ISBN 5-06-003696-0 (vol. 2)

8. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: справочник / под общ. ред. В.И. Мяченкова. – М.: Машиностроение, 1989. – 520 с. – ISBN 5-217-00401-0.

9. Метод конечных элементов / П.М. Варвак, И.М. Бузун, А.С. Городецкий, В.Г. Пискунов, Ю.Н. Толокнов; под ред. П.М. Варвака. – Киев: Вища школа, 1981. – 176 с.

10. Gallagher R.H. Finite element analysis: fundamentals. – New Jersey, Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1974. – 420 p.

11. Атапин В.Г., Пель А.Н., Темников А.И. Сопротивление материалов. Базовый курс. Дополнительные главы: учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 508 с. – (Серия «Учебники НГТУ»). – ISBN 978-5-7782-1750-8.

12. СНиП II–23–81. Стальные конструкции. – Актуализированная редакция. – М.: ЦПП, 2011. – 173 с.

13. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. – Актуализированная редакция. – М.: ЦПП, 2011. – 85 с.

14. ГОСТ 8639–82. Трубы стальные квадратные. Сортамент. – Взамен ГОСТ 8639–68; введен 01.01.1983. – Переиздание с изменениями № 1, 2, 3, утвержденными в июне 1987 г., ноябре 1989 г., сентябре 1992 г. (ИУС 10-87, 2-90, 12-92). – М.: Стандартинформ, 2006. – 6 с.

15. ГОСТ 8645–68. Трубы стальные прямоугольные. Сортамент. – Введен 01.01.1969; взамен ГОСТ 8645-57. – Переиздание с изменениями 1–4. – М.: Издательство стандартов, [2010]. – 10 с. – Изменение № 4 введено 01.06.2010.

16. ГОСТ 10704–91. Трубы стальные электросварные прямошовные. – Взамен ГОСТ 10704–76; введен 01.01.1993. – Переиздание. – М.: Издательство стандартов, 1996. – 7 с.