Анотація до роботи:

Северин В.О. Імовірнісний розрахунок сталевих конструкцій на сумісну дію випадкових навантажень. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. – Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2001.

Дисертацію присвячено питанню розробки загальної методики оцінки надійності будівельних конструкцій в різній імовірнісний техніці, що дозволило отримати дані про надійність сталевих конструкцій промислових будівель та споруд та обґрунтувати пропозиції по вдосконаленню нормативних розрахунків. Розроблені моделі атмосферних навантажень у формі стаціонарних випадкових процесів з узагальненим річним розподілом ординат, чисельні імовірнісні моделі снігового, вітрового та кранового навантажень на ПЕОМ, уточнені моделі тимчасових навантажень у формі абсолютних максимумів, схеми незалежних випробувань та дискретного представлення. Розроблений загальний алгоритм оцінки надійності сталевих конструкцій в різній імовірнісній техніці реалізовано на ПЕОМ комплексом програм у середовищі математичного програмування MathCAD. Проведений об’ємний математичний експеримент по оцінці надійності сталевих конструкцій промислових будівель та споруд дав змогу визначити групи конструкцій з недостатнім рівнем надійності та випадки, у яких слід уточнювати нормативні розрахунки.

Результатом проведеної роботи є подальший розвиток імовірнісних розрахунків сталевих конструкцій будівель та споруд на основі системних досліджень випадкових атмосферних та кранових навантажень, представлених в різній імовірнісній формі, та аналізу їх сумісної дії на сталеві конструкції.

Проведені дослідження дали змогу отримати наступні результати.

1. На основі статистичної обробки матеріалів спостережень за реальними процесами навантаження та статистичного моделювання процесів навантаження на ПЕОМ були класифіковані та уточнені вихідні дані за тимчасовими випадковими навантаженнями: крановому, сніговому та вітровому.

2. Для основних тимчасових випадкових навантажень (кранового, снігового та вітрового) розроблені чисельні імовірнісні моделі на ПЕОМ з урахуванням їх особливостей, законів розподілу, частотної структури.

3. Одержані параметри імовірнісних моделей атмосферних та кранових навантажень у формі випадкового процесу, абсолютних максимумів, схеми незалежних випробувань та дискретного представлення. Розроблені моделі придатні для вирішення широкого кола задач в рамках теорії надійності.

4. Проведений аналіз сумісної дії випадкових навантажень на сталеві конструкції будівель та споруд, який показав складність законів розподілу ординат та частотних характеристик. Виявлена досить складна частотна структура як окремих навантажень, так і їх суми, яка в розрахунках надійності врахована коефіцієнтом широкополосності b_w.

5. Отримані компактні формули для оцінки надійності сталевих конструкцій в різній імовірнісній техніці та в будь-якому просторі якості (у просторі зусиль, напружень, прогинів і т.п.), що дозволило при досить високому ступені точності значно скоротити процес імовірнісного розрахунку.

6. В результаті проведеного масштабного чисельного експерименту (більше 12000 варіантів оцінки надійності) було виявлено, що чинні норми проектування в деяких випадках не забезпечують необхідний рівень надійності сталевих конструкцій, у тому числі сталевих підкранових балок прольотом 6 м промислових будівель та споруд з 4-колісними мостовими кранами; сталевих кроквяних конструкцій та т.п. Були виявлені потенційно небезпечні групи сталевих конструкцій та випадки, в яких слід уточнювати нормативні розрахунки.

7. Виявлена нерівнонадійність як окремих груп сталевих конструкцій (до них відносяться сталеві конструкції, що мають однакову ступінь відповідальності та параметри навантажень), так і сталевих конструкцій однієї групи (якщо вони розташовані в різних снігових чи вітрових районах України). Снігове навантаження має найбільший вплив на відмови сталевих конструкцій, порівняно з вітровим та крановим навантаженнями. Це пояснюється тим, що розрахункове значення снігового навантаження за діючими нормами має найнижчу забезпеченість серед даних навантажень.

8. Уточнені розрахункові значення навантажень від мостових кранів на сталеві конструкції зі строком експлуатації t<50 років (розрахунок конструкцій на стадіях монтажу, тимчасового підсилення, реконструкції та т.п.) шляхом введення в нормативні розрахунки коефіцієнту g_KP, який знаходиться в межах 0.69 – 1.00.

9. Для забезпечення необхідного рівня надійності сталевих конструкцій в розрахунки за чинними нормами запропоновано вводити коефіцієнт рівнонадійності g_P. Для сталевих підкранових балок прольотом 6 м та 12 м значення коефіцієнтів рівнонадійності g_P відповідно знаходиться в межах 1.000 – 1.103 та 0.732 – 0.855; для сталевих кроквяних конструкцій – в межах 0.824 – 1.355 в залежності від снігового району України та типу покрівлі.

Публікації автора:

1. Пичугин С.Ф., Северин В.А. К оценке статической составляющей ветровой нагрузки // Вісник ДонДАБА: Інженерні питання впливу вітру на споруди. – Макіївка, 1999. – Вип. 20, Т 2. – С. 18-25. (Особистий внесок: автором отримані практичні оцінки надійності сталевих елементів під дією вітрового навантаження).

2. Пашинский В.А., Пичугин С.Ф., Северин В.А. Применение линейной комбинации распределений в задачах сочетания нагрузок // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. – Вип. 4. – Рівне: Рівн. держ. техн. ун-т. – 2000. – С. 227-233.(Особистий внесок: автором виконано порівняння композицій розподілів з їх лінійними комбінаціями)

3. Пічугін С.Ф., Северин В.О. Питання частотного аналізу випадкових навантажень на будівельні конструкції // Зб. наук. праць (галузеве машинобудування, будівництво) / Полт. держ. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка. – Вип. 6. – Ч.2. – Полтава: ПДТУ ім. Юрія Кондратюка. – 2000. – С. 64-67. (Особистий внесок: автором отримані практичні значення коефіцієнтів широкополосності випадкових процесів навантаження).

4. Северин В.О. Імовірнісне моделювання випадкових навантажень на будівлі та споруди // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. – Вип. 5. – Рівне: Рівн. держ. техн. ун-т. – 2000. – С. 275-282.

5. Северин В.О. Статистичні характеристики швидкості вітру та вітрового навантаження // Зб. наук. праць (галузеве машинобудування, будівництво) / Полт. держ. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка. – Вип. 5. – Полтава: ПДТУ ім. Юрія Кондратюка. – 2000. – С. 161-169.

6. Пічугін С.Ф., Северин В.О. Особливості імовірнісного розрахунку елементів на вітрове навантаження // Вісник ДонДАБА: Інженерні питання впливу вітру на споруди. – Макіївка, 2001. – Вип. 29, Т 2. – С. 91-96. (Особистий внесок: автором отримані чисельні імовірнісні моделі швидкості вітру та вітрового напору).

7. Пічугін С.Ф., Северин В.О. Оцінка надійності сталевих елементів під дією кранового навантаження, представленого у вигляді абсолютних максимумів // Современные строительные конструкции из металла и древесины: Сборник научных работ ОГАСА. – Одесса: Город мастеров. – 2001. – С. 56-64. (Особистий внесок: автором отримані практичні оцінки надійності сталевих конструкцій під дією навантажень від мостових кранів у техніці абсолютних максимумів).