Федоряка Ю.В. Особливості урахування вітрового навантаження в оцінках стійкості сталевих вертикальних циліндричних резервуарів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. – Придніпровська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2007.
Дисертація присвячена теоретичному аналізу особливостей напружено-деформованого стану та стійкості сталевих вертикальних циліндричних резервуарів при дії вітрового навантаження на підставі використання універсальних програмних комплексів.
Встановлено, що головною особливістю деформованого стану циліндричної оболонки при дії вітрового тиску є виникнення хвилеподібних погинів поверхні, параметри яких є резонансними з параметрами власної форми втрати стійкості оболонки. Такі погини суттєво впливають на характер деформованого стану і визначають поведінку оболонки в граничних станах
Запропоновані нові значення коефіцієнта приведення вітрового навантаження до еквівалентного вакууму, які визначаються в залежності від геометричних параметрів резервуарів.
Розроблений інженерний алгоритм визначення критичного значення вітрового тиску оболонки з початковими недосконалостями. Застосування вказаного алгоритму дозволяє суттєво уточнити діагностичну оцінку стійкості резервуарів, що експлуатуються.
У дисертаційній роботі виконано теоретичний аналіз напружено-деформованого стану та особливостей граничних станів сталевих резервуарів під дією вітрового навантаження, що дало змогу одержати низку нових результатів і на підставі цього удосконалити розрахункові оцінки стійкості вказаних споруд.
Встановлено, що для одержання прийнятних результатів при розрахунку резервуарних оболонок на вітрове навантаження побудову скінченно-елементних моделей треба здійснювати в межах ефективних параметрів, які зводяться до наступного:
число скінченних елементів по периметру моделі оболонки повинно дорівнювати:
,
де - число хвиль випинання класичної форми втрати стійкості циліндричної оболонки, що розглядається;
- розподіл вітрового тиску по периметру треба представляти ординатами із кроком по кутовій координаті.
У всіх випадках навантаження резервуарних оболонок вітровим тиском основні компоненти напруженого стану залишаються далекими від розрахункового опору сталі, і тому з точки зору міцності цей вид навантаження не має суттєвого значення.
Виявлено, що головною особливістю деформованого стану оболонки, що знаходиться під дією вітрового тиску, є виникнення хвилеподібних погинів поверхні. Параметри цих погинів є резонансними з параметрами власної форми втрати стійкості оболонки. Встановлено, що такі погини суттєво впливають на характер деформованого стану і визначають поведінку оболонки в граничних станах.
З аналізу нелінійного деформування резервуарних оболонок встановлено, що існує два характерних критичних значення вітрового тиску: верхнє і нижнє . При цьому (0,580,65) - для шарнірно закріплених оболонок; (0,810,87) -для оболонок з жорстко затисненими торцями. Встановлено також, що критичний тиск , визначений за результатами розрахунку біфуркаційної задачі, у всіх випадках виявляється більше в порівнянні з і складає .
Величини радіальних переміщень і співвідношення критичних значень вітрового тиску , , дозволяють стверджувати, що в інженерних оцінках стійкості резервуарних оболонок в якості граничного значення вітрового навантаження слід приймати .
Результати проведених досліджень вказують на те, що коефіцієнт приведення вітрового тиску до еквівалентного вакууму треба визначати диференційно в залежності від геометричних параметрів сталевих вертикальних циліндричних резервуарів.
Застосування інженерного алгоритму оцінки стійкості, розробленого в дисертації за результатами виконаних досліджень, підтверджує його надійність та ефективність, і дозволяє уточнювати загальну оцінку стійкості сталевих вертикальних циліндричних резервуарів на 10-15% як убік її збільшення, так і убік зменшення в порівнянні з діючими нормами проектування.
Публікації автора:
Основні положення дисертації висвітлені в роботах, що опубліковані у виданнях, які відповідають переліку ВАК України:
Федоряка Ю.В. Решение линейной задачи устойчивости стальных резервуаров при ветровой нагрузке // Строительство, материаловедение, машиностроение / Сб. н. тр. - Днепропетровск, 2005. – Вып. 35. – с.25-30.
Егоров Е.А., Федоряка Ю.В. Исследование вопросов устойчивости стальных вертикальных цилиндрических резервуаров // Металлические конструкции. – 2006. – Т. 9, №1. – с. 89-97.
Егоров Е.А., Федоряка Ю.В. Учет ветровой нагрузки в инженерных оценках устойчивости стальных вертикальных цилиндрических резервуаров // Новини науки Приднiпров’я. Сер.: Інженерні дисципліни. – 2006. №2. – с. 13-17.
Федоряка Ю.В. Линейный и нелинейный анализ устойчивости стальных вертикальных цилиндрических резервуаров при ветровой нагрузке // Теоретические основы строительства / Сб н. тр. Приднепровской ГАСА и Варшавского технического университета. – Варшава-Вильнюс, 2006. – Вып. 14. – с.557-562.
Роботи, які додатково відображають результати досліджень:
Yegorov Y.A., Ismagulov B.G., Fedoryaka Y.V. Stability estimate of vertical cylinder-shaped tanks in service // Proc. International Conference on Design, Inspection, Maintenance and Operation of Cylindrical Steel Tanks and Pipelines. – Prague (Czech Republic). – Oct. 8 to 10, 2003. – P. 336-341.
Егоров Е.А., Кустовский А.А., Федоряка Ю.В. Инновационные технологии эффективного управления жизненным циклом стальных резервуаров, запроектированных по типовым проектам // Строительство, материаловедение, машиностроение / Сб. н. тр. - Днепропетровск, 2006. – Вып. 37. – с.135-139.
Егоров Е.А., Исмагулов Б.Г., Федоряка Ю.В. Оценка устойчивости стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации // Тезисы докладов коллоквиума 3-5 сентября 2003 г. «Совершенствование методов расчета, конструирования, сооружения и ремонта стальных резервуаров». – Киев: Международная ассоциация по оболочкам и пространственным конструкциям ИАСС. – 2003. – с. 19-21.
