ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Если сравнить статически определимые мостовые и строительные конструкции с аналогичными им внешне статически неопределимыми, то окажется, что и те, и другие имеют и свои положительные качества, и свои недостатки. Преимуществом статически определимых конструкций является то, что в них не возникают температурные напряжения и на­пряжения от неравномерных осадок опор. В бетонных и железобетонных статически определимых конструкциях меньшую величину имеют напряже­ния от ползучести и усадки бетона. Меньшая жесткость - это большой недостаток статически определимых конструкций по сравнению со ста­тически неопределимыми. Статически неопределимые конструкции имеют большую жесткость и меньшие значения изгибающих моментов в сечениях, но в них имеют место значительные температурные напряжения, напря­жения от неравномерных осадок опор и напряжения от ползучести и усадки бетона.

Конструкции, включающие положительные качества внешне статичес­ки определимых и статически неопределимых, мы называем конструкция­ми, близкими к внешне статически неопределимым. Проблема создания таких конструкций решается за счет того, что вместо стержней, прев­ращающих конструкции в внешне статически неопределимые, ставятся особые приспособления, которые являются жесткими в отношении усилий от временной нагрузки, приближая конструкции в отношении такой нагрузки к статически неопределимым, и в то же время являясь подат­ливыми усилиями от колебаний температуры, неравномерных осадок опор, ползучести и усадки бетона, превращая конструкции в отношении их в статически определимые. К числу подобных приспособлений относится фильтр усилий (АС№ 414350)и подвижные опорные части, придающие балочным конструкциям распор, который приближает работу статически определимых балок к работе один раз статически неопределимых двух­шарнирных арок (АС № 414352).

В результате исследований установлен критерий оптимальности конструкций, близких к внешне статически неопределимым: усилия от одной и той же нагрузки в стержнях, превращающих конструкцию во внеш­не статически неопределимую, находясь в функциональной зависимости от очертания поясов, соотношения длин и площадей поперечного сечения элементов конструкции имеют максимум, при достижении которого полу­чаются оптимальные балочные, арочные, рамные, висячие и другие строи­тельные и мостовые конструкции, приближенные к работе внешне статически неопределимых с помощью особых приспособлений, поставленных вместо стержней, превышающих конструкцию во внешне статически неопределимую.

Оптимальные параметры конструкций, близких к внешне статически неопределимым в ряде случаев выходят из уравнения, получаемого при­равниванием нулю производной от усилия по аргументу, определяющему очертание нижнего пояса конструкции.

Этим путем получено несколько уравнений.

На рис.1 приведена балочная разрезная ферма, применяемая вмес­те с приспособлением 9, приближающим работу статически определимой конструкции к работе один раз внешне статически неопределимой. Опти­мальность конструкции определяется уравнением:

гдеa-угол наклона концевых раскосов к горизонтали (рис.1);

d- угол наклона элементов нижнего пояса 8 к горизонтали;

- длина участка нижнего пояса от узла 0 до узла 3 (рис.1);

- длина участка верхнего пояса от узла 0 до узла1(рис.1);

f ₁, f ₂ -площадь поперечного сечения нижнего пояса и верхнего пояса.

Имеется уравнение и для балочной фермы (рис. 2), из которого можно получить оптимальные размеры и сечения ферм.