
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Численное исследование работы термопрофилей, закрепленных на опоре, при действии местной поперечной нагрузки на дне полки

Работа №	63554
Тип работы	Магистерская диссертация
Предмет	строительство
Объем работы	103
Год сдачи	2018
Стоимость	4920 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	220

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

Аннотация 1
Введение 3
1 Обзор литературы 4
1.1 Краткая классификация легких стальных тонкостенных профилей. Особенности их
работы 5
1.2 Понятие об устойчивости элементов тонкостенных профилей 7
1.3 Обзор актуальных источников в области проведения практических испытаний для
изучения местной устойчивости стенки холодногнутых профилей 10
1.4 Поиск актуальных методик для расчета местной устойчивости стенки при
закреплении профиля двумя полками на опоре 20
1.4.1 Анализ методики расчета по СП 260. 1325800.2016 20
1.4.2 Анализ методики расчета по Еврокод 3. Часть 1-3 23
1.4.3 Анализ альтернативных методик расчета 25
2 Создание базы данных с результатами испытаний 30
3 Построение расчетных моделей испытанных гнутых профилей в программном комплексе ANSYS 36
4 Верификация конечно-элементных моделей испытанных гнутых профилей в программном комплексе ANSYS 47
4.1. Анализ результатов 49
4.1.1. Сравнение экспериментальных данных с результатами расчета 49
5 Построение моделей термопрофилей в программном комплексе ANSYS 58
5.1. Построение модели 61
6 Параметрические исследования. Исследование влияния внутреннего радиуса изгиба, длины
участка действующей нагрузки и предела текучести на несущую способность 64
6.1 Влияние внутреннего радиуса изгиба на несущую способность термопрофиля 66
6.2 Влияние длины участка действующей нагрузки на несущую способность
термопрофиля 71
6.3 Влияние предела текучести на несущую способность термопрофиля 75
7 Разработка рекомендаций по расчету 79
7.1 Определение расчетной формулы для определения несущей способности 79
7.2 Разработка методики расчета термопрофилей 83
Заключение 87
Библиографический список 88
Приложение

Введение

В данной работе проведено исследование работы стенки термопрофилей и предложены рекомендации по расчету.
Объект исследования - холодногнутые С-образные термопрофиля.
Предметом исследования - потеря местной устойчивости стенки термопрофиля, закрепленного на опоре, в условиях действия местной поперечной нагрузки.
Цель работы следующая: на основе численных исследований оценить влияние параметрических характеристик (внутреннего радиуса изгиба, длины участка действующей нагрузки, предела текучести) на несущую способность стенки термопрофиля и ввести соответствующий поправочный коэффициент в формулу для расчета.
В задачи исследования входит:
1. Построить и верифицировать модели С-образных холодногнутых профилей в программном комплексе ANSYS, используя материалы публикации.
2. С помощью построенных конечно-элементных моделей исследовать работу стенки сплошного и перфорированного профиля при различных параметрах (внутренний изгиб, длина участка действующей нагрузки, предел текучести).
3. Оценить работу исследуемой стенки профиля при различных параметрах и разработать рекомендации по расчету.
Актуальность проведенного исследования состоит в том, что на сегодняшний день нет достаточного количества проведенных испытаний работы стенки при потери устойчивости от локальной нагрузки. Недостаточное количество информации по расчетам таких конструкций препятствует развитию такой технологии профилей.
Рассматриваемая проблема актуальна не только в пределах РФ, но и в целом мире.
Практическая значимость данной работы заключается в использовании данных, полученных в результате исследования работы стенки С-образных холодногнутых термопрофилей, при прочностном расчете таких конструкций, применяемых в проекте.
Работа состоит из Введения, семи глав, Заключения, Библиографического списка и Приложения. Общий объем работы - страниц. Библиографический список содержит 69 наименований.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

В ходе проведенных исследований были проанализированы сплошные тонкостенные холодногнутые С-образные профили, а также в особенности термопрофили, закрепленные на опоре, при действии местной поперечной нагрузке на две полки.
По результатам работы получены следующие результаты:
1. Оценена применимость формулы для нахождения разрушающей нагрузки при данном типе нагружения (соединения, крепления) из проведенным параметрическим исследованием тонкостенных холодногнутых С-образных профилей.
2. Найдены, проанализированы и одобрены экспериментально полученные коэффициенты для нахождения разрушающей нагрузки рассматриваемого типа нагружения. Данные коэффициенты проверены результатами построенных в программном комплексе ANSYS моделями тонкостенных С-образных профилей.
3. Проанализирована работа термопрофилей при данном типе нагружения и введен коэффициент редукции kred, учитывающий ослабление стенки рассматриваемого типа профиля. Также предложен вариант введения измененных определяющих коэффициентов в рассматриваемую формулу отечественных норм [1] для нахождения разрушающей силы на термопрофиль при данном типе нагружения.
Выделено основное направление дальнейшего развития:
1. Для усовершенствования методик расчета отечественных норм в области ЛСТК необходимо проведения экспериментальных испытаний термопрофилей при различных условиях работы.
Выполненная работа позволила создать достаточно основательную базу для дальнейших исследований в этой области, дала большое количество опыта при моделировании такого рода численных моделей в программном комплексе ANSYS, позволила грамотно подойти к оценке работе конструкций в данной области

Литература

1. СП 260.1325800.2016. Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования. - М.: Стандартинформ, 2016.
2. Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций. Часть 1-3. Общие правила. Дополнительные правила для холодноформованных элементов и профилированных листов. - М.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь. 2010.
3. Eurocode 3: Design steel structures — Part 1-3: General rules — Supplementary rules for cold-formed members and sheeting.
4. North American Specification (NAS). Specification for the design of cold-formed steel structural members, Washington, DC, 2007.
5. Egyptian Code of Practice for Steel Construction (ECP-LRED). Load and Resistance Factor Design, (205) Ministerial Decree No 359. Cairo, Egypt; 2007.
6. British Standards Institution (BS 5950). Structural use of steelwork in building: Part 5, Code of practice for design of cold formed sections, London, UK; 1998.
7. Australian/New Zealand standard (AS/NZS 4600). “Cold-formed steel structures”, Sydney, Australia; 1996.
8. EOCT P 7.0.11-201E Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. -М.: Стандартинформ, 2012.
9. СТО 42481025-006-2007. Термопрофили стальные гнутые для строительных конструкций. Технические условия. - Взамен ТУ 5285-001-42481025-04; введ. 2007-01-18. - Челябинск, 2007. - 16 с.
10. Рыбаков В. А., Молчанова Н.В. Местная устойчивость элементов стальных тонкостенных балочных перекрытий. СПб.: Изд-во СПбЕПУ, 2015 -93с.
11. Рыбаков В.А., Трубина Д.А. Местная устойчивость стальных тонкостенных профилей в условиях поперечного изгиба. СПб.: Изд-во СПбЕПУ, 2014.-88с.
12. Рыбаков В. А. Основы строительной механики легких стальных тонкостенных конструкций. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2011. - 207 с.
13. Ватин Н. И., Попова Е. Н. Термопрофиль в легких стальных строительных конструкциях. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2006. - 63 с.
14. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах // Под общ. ред. Д. Г. Красковского. — М: КомпьютерПресс, 2002. - 224 с.
15. Брудка, Я. Легкие стальные конструкции / Я. Брудка, М. Лубиньски : под ред. С.Е. Кармилова. М. : Стройиздат, 1974. - 342 с.
16. Кузьмин Н.А., Лукаш П.А., Милейковский И.Е. Расчет конструкций из тонкостенных стержней и оболочек / М.: Изд-во Госстройиздат, 1960. -264 с.
17. Конюхов А.В. Основы анализа конструкций в ANSYS // Казань: КГУ, 2001.- 102 с.
18. Nguyen V. V. Direct Strength Method for the Design of Cold-Formed Steel Sections Under Localised Loading // University of Sydney, Faculty of Engineering & Information Technologies, School of Civil Engineering. August, 2017. - 310 p.
19. Dara M. L. Direct Strength Method for Web Crippling of Cold-formed Steel C and Z Sections Subjected to Interior One Flange Loading and End One Flange Loading // Master of Science (Engineering Systems-Mechanical Systems), University of north Texas. December, 2015. - 74 p.
20. Gunalan S., Mahendran M. Web crippling tests of cold-formed steel channels under two flange load cases // Journal of Constructional Steel Research. Vol. 110. July 2015. - 48 p.
21. Morelli, M., et al., Bearing capacity of cold-formed steel channels with web stiffeners subjected to interior one-flange loading // School of Civil Engineering, Bachelor of Engineering Thesis, The University of Sydney. 2014. - 89 p.
22. Bearing capacity of channels with web stiffeners subjected to two-flange loading / Khatale G.D., Papangelis J.P., Pham C.H. // in School of Civil Engineering, Master of Engineering Thesis, The University of Sydney. 2014. - 69 P-
23. Praveen Kumar Reddy Seelam. Direct strength method for web crippling of cold-formed steel C-sections// Master of Science (Engineering Systems- Mechanical Systems), University of north Texas. May, 2013. - 68 p.
24. Holesapple M. W., LaBoube R. A. Overhang effects on end-one-flange web crippling capacity of cold-formed steel members // AISI-Specifications for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members. 2002. Rev. 2006. - 72 p.
25. Kaitila O. Web crippling of cold-formed thin-walled steel cassettes // Helsinki University of Technology Laboratory of Steel Structures Publications 30, TKK- TER-30. Espoo. 2004. - 189 p.
26. Avci O. Web Crippling Strength of Multi-web Steel Deck Sections Subjected
to End One Flange (EOF) Loading // Thesis Submitted to the faculty of the
Virginia Polytechnic Institute and State University In partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in civil engineering. Blacksburg. April, 2002. - 90 p.
27. Еалкина А. А., Кикоть А. А. Влияние параметров сечения на
эффективность центрально-сжатого тонкостенного холодногнутого с- образного профиля // ползуновский альманах, Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, г. Барнаул. № 2, 2017. С. OS-OS.
28. Местная потеря устойчивости стальных холодногнутых профилей в
условиях поперечного изгиба / Трубина Д.А., Кононова Л.А., Кауров А.А., Пичугин Е.Д., Абдулаев Д.А. // Журнал "Строительство уникальных зданий и сооружений". 2014. №4 (19). С. 109-127.
29. Шатов Д. С. Конечно-элементное моделирование перфорированных стоек открытого сечения из холодногнутых профилей // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 3. С. 32-35.
30. Ватин Н. И., Рыбаков В. А. Расчет металлоконструкций: седьмая степень свободы // Стройпрофиль. 2007. № 2. С. 60
31. Web crippling behaviour of cold-formed steel channel sections with web holes subjected to interior-one-flange loading condition - part II: parametric study and
proposed design equations / Lian Y., Uzzaman A., Lim J. В. P., Abdelal G., Nash
D. , Young B. // Thin-Walled Structures .May, 2018. Vol. 114. Pp. 92-106.
32. Cold formed steel lipped zed section with and without web holes -web crippling behaviour / Kumar N. A., Yogesh D. A., Akshay K., Swinton H. A. L. // International Research Journal of Engineering and Technology. Vol. 5, Issue 4. April, 2018. Pp. 997-1001.
33. Sakalysa G., Danmnas A. Numerical investigation on web crippling behaviour of cold-formed C-section beam with vertical stiffeners // Procedia Engineering.
2017. Vol. 172. Pp. 1102-1109.
34. Maheswari R., K.Soundhirarajan M.E. Web Crippling Behaviour of Cold- Formed CSection with and Without FRP Wrapping // International Journal of Engineering Trends and Technology. Vol. 47, Issue 4. May, 2017/ Pp. 230-235.
35. Azeem M., Mathews M., Dileep K. PG. Web Buckling Analysis of Cold Formed Built-Up I Section // - Global Research and Development Journal for Engineering. Vol. 2, Issue 6. May, 2017. Pp. 177-182.
36. Soundharya T., Gowsika D., Kamalambigai R. Cold-formed steel Back to Back Lipped Channel Section with and without web holes-Web crippling Behavior // International Journal of Engineering Development and Research. Vol. 5, Issue 1. 2017. Pp. 192-197.
37. Web Crippling of Cold-Formed Steel with Web Swage Stiffeners subject to Interior-Two-Flange Loading / Bartlett, A.D., Nguyen K.H., Pham C.H. // School of Civil Engineering, Bachelor of Engineering Thesis, The University of Sydney. Australia. 2016.
38. Htet, A.K., Pham C.H. Bearing capacity of cold-formed steel channels subjected to End two flanges loading // School of Civil Engieering, Master of Engineering Thesis, The University of Sydney. Australia. 2016.
39. Lian, Y. Effect of web holes on web crippling strength of cold-formed steel channel sections under end-one-flange loading condition - Parti:Tests and finite element analysis // Thin Walled Structures. №107. Pp. 443-452. 2016.
40. Revisiting Web Compression Buckling for Wide Flange Sections / Menkulasi F., Farzana N., Moen C. D., Eatherton M. R. // Proceedings of the Annual Stability Conference Structural Stability Research Council. Orlando, Florida. April, 2016. -
16 p.
41. Experimental studies of lipped channel beams subjected to web crippling under ETF and ITF load cases / Sundararajah L., Mahendran M., Keerthan P. // Eighth International Conference on Advances in Steel Structures. Lisbon, Portugal. 2015.
42. Bearing capacity of cold-formed steel channels subjected to interior one flange loading / Efendy W., Riyadi D., Pham C.H. // School of Civil Engineering, Bachelor of Engineering Thesis, The University of Sydney. Australia. 2015.
43. Development of the thin-wall-2 program for buckling analysis of thin-walled sections under generalised loading / Nguyen V. V., Hancock G. X, Pham С. H. // 8th International Conference on advances in steel structures. Lisbon, Portugal, July, 2015. - 20 p.
44. Bearing capacity of cold-formed steel channels subjected to exterior one flange loading / Hadchiti, M., Dalton J.C., Pham C.H. // School of Civil Engineering., Bachelor of Engineering Thesis, The University of Sydney. Australia. 2015.
45. Gunalan, S & Mahendran, M. Web crippling studies of Duragal channel sections - ETF and ITF load. In ST Smith (ed.), 23rd Australasian Conference on the Mechanics of Structures and Materials (ACMSM23), vol. I, Byron Bay, NSW, 9-12 December, Southern Cross University, Lismore, 2014.
46. Bock M., Real E. Strength curves for web crippling design of cold-formed stainless steel hat sections // Thin-Walled Structures. Vol. 85. December, 2014. Pp. 93-105.
47. Poologanathan K., Mahendran M. Web crippling tests of hollow flange channel beams: ETF AND ITF load cases // Australasian Structural Engineering Conference Sky City, Auckland. July, 2014. - 9 p.
48. Bock M., Real E., Mirambell E. Strength curves for web crippling design: First approach for stainless steel hat sections based on numerical analyses // Proceedings
of the 7th European conference on steel and composite structures. September, 2014. Naples, Italy. Pp. 2-41
49. Resistance of cold-formed steel sections to combined bending and web crippling / Mohamed S. Soliman, Anwar B. Badawy Abu-Sena, Emad E. H. Darwish, Mohamed S. R. Saleh // Ain Shams Engineering Journal.September 2013. Vol. 4. Issue 3. Pp. 435-453.
50. Zhou F., Young B. Web crippling behaviour of cold-formed duplex stainless steel tubular sections at elevated temperatures // Engineering Structures. Vol. 57. December, 2013. Pp. 51-62.
51. Cold-formed steel sections with web openings subjected to web crippling under two-flange loading conditions - part I: Tests and finite element analysis. / Uzzaman A., James В. P., Nash D.; Rhodes J., Young B. // Thin-Walled Structures, Vol. 56, June, 2012. Pp. 38-48.
52. Uzzaman A. Web crippling behaviour of cold-formed steel channel sections with offset web holes subjected to interior-two-flange loading // Thin-Walled Structures. 2012. Pp. 76-86.
53. Asraf Uzzaman, James B.P. Lim, David Nash, Jim Rhodes, Ben Young. Web crippling behaviour of cold-formed steel channel sections with offset web holes subjected to interior-two-flange loading. Department of Mechanical and Aerospace Engineering, The University of Strathclyde, Scotland, Glasgow, UK, 2011.
54. Macdonald M., Heiyantuduwa Don M.A., Rhodes J. Web crippling behaviour of thin-walled lipped channel beams subjected to EOF and ETF loading // 19th International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures. St. Louis, Missouri, USA. 2008.
55. Zhou F.,Young B. Experimental investigation of cold-formed high-strength stainless steel tubular members subjected to combined bending and web crippling // Journal of Structural Engineering. 2007. Pp. 34-1027.
56. Stephens S.F., LaBoube R.A. Web crippling and combined bending and web crippling of coldformed steel beam headers // Thin-Walled Structures. Vol. 41. 2003. Pp. 1073-1087.
57. Avci О., Easterling S. W. Web Crippling Strength of Multi-web Steel Deck Sections Subjected to End One Flange Loading // 16th International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures, Missouri University of Science and Technology, Session 3, 5. November, 2002. Pp. 187-198.
58. Young B., Hancock G.J. Design of Cold-Formed channels subjected to Web crippling // Journal of Structural Engineering (ASCE). 2001. № 127(10). Pp. 1137- 1144.
59. Hofmeyer H. Combined web crippling and bending moment failure of firstgeneration trapezoidal steel sheeting [dissertation] // The Netherlands: Eindhoven University of Technology. 2000.
60. Beshara B., Schuster R.M. Web crippling of cold formed steel C- and Z- sections // 15th International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures. Baltimore, Maryland, USA. 2000. - 21 p.
61. Web Crippling Behaviour of Cold-formed Unlipped Channels / Young B., Hancock, Gregory J. // Fourteenth International Specialty Conference on Cold- Formed Steel Structures, St. Louis, Missouri U.S.A., October 15-16, 1998.
62. Gerges R. R., Schuster R. M. Web Crippling of Single Web Cold Formed Steel Members Subjected to End One-flange Loading // 14th International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures, St. Louis, Missouri U.S.A., October, 1998. Pp. 165-192.
63. Prabakaran K., Schuster R. M. Web Crippling of Cold Formed Steel Members // 14th International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures, Missouri University of Science and Technology, Session 3, 2. October, 1998. Pp. 151-164.
64. Some aspects of Web Crushing Behaviour in Thin-Walled Beams / Rhodes J., Nash D., Macdonald M. // Thin-Walled Structures. Vol. 32. Issue l. September, 1998. Pp. 207-230.
65. Buckling experiments: experimental methods in buckling of thin-walled structures, Vol. 1, Basic concepts, columns, beams, and plates / Singer J., Arbocz
J., Weller T. // John Willey & Sons, Inc., New York. 1998. Pp. 561-564.
66. Studnicka J. Web Crippling of Multi-web Deck Sections 11 Thin-Walled Structures. Vol. 11. 1991. Pp. 219-231.
67. Santaputra C., Parks M.B., Yu W. W. Web Crippling Strength of Cold-formed Steel Beams // Journal of Structural Engineering. Vol. 115. 1989. Pp. 111-139.
68. Santaputra C., Parks M.B., Yu W. W. Web Crippling Strength of High Strength Steel Beams // Eight International Specialty Conference on Cold-formed Steel Structures. 1986. - 111 p.
69. Wing B. A., Schuster R. M. Web Crippling of Decks Subjected to Two Flange Loading // 6th International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures, Missouri University of Science and Technology, Session 3, 2. November, 1982. Pp. 157-178.