Вариантное проектирование металлических конструкций

Обновлено: 02.07.2024

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Зубов А. П., Олейник М. М.

Рассмотрены системы решеток металлоконструкций козловых кранов, критерии и граничные условия эксплуатации и нагружения для выбора количества поясов и типа решеток. Представлены рекомендации для выбора метода оптимизации в зависимости от выбора системы конструкции.

ALTERNATIVE DESIGN OF TRELLISED CRANE DESIGNS FOR THE PURPOSE OF OBTAINING THE OPTIMUM DECISION, PROCEEDING FROM SERVICE CONDITIONS AND LOADING

The systems of metal gratings, criteria and boundary conditions of use and loading zones to select the number and type of grids. Recommendations are choosing the optimization method based on the choice of design.

Текст научной работы на тему «Вариантное проектирование решетчатых крановых конструкций с целью получения оптимального решения, исходя из условий эксплуатации и нагружения»

А.П. Зубов, М.М. Олейник

ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕШЕТЧАТЫХ КРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕШЕНИЯ, ИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ И НАГРУЖЕНИЯ

Металлические конструкции, оптимальное проектирование, решетки ферм, оптимизация

A.P. Zubov, M.M. Oleynik

ALTERNATIVE DESIGN OF TRELLISED CRANE DESIGNS FOR THE PURPOSE OF OBTAINING THE OPTIMUM DECISION, PROCEEDING FROM SERVICE CONDITIONS

Metal structures, optimal design, lattice trusses, optimization

Основное условие проектирования металлических конструкций - это создание рациональных конструктивных схем и установление областей их применения при наивыгоднейших значениях их геометрических параметров и размеров отдельных элементов[1]. Эти вопросы решаются методами оптимального проектирования. В качестве критерия оптимального проектирования обычно рекомендуется суммарная металлоемкость.

На первом этапе оптимального проектирования необходимо решить задачу структурной оптимизации с учетом условий эксплуатации и нагружения. Для ферменных конструкций необходимо прежде всего выбрать варианты типа систем решеток.

Величина массива возможных вариантов решетчатых крановых конструкций определяется следующими факторами:

- разновидностью и геометрией системы решетки;

- типом сечения стержней.

Из-за того, что металлические конструкции подъемно-транспортных машин испытывают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, плоские фермы неустойчивы и, как правило, из них образовывают пространственные системы из 3 или 4 поясов.

Треугольное поперечное сечение пространственной системы из трех ферм чаще всего применяется в конструкциях стрел, а прямоугольное же сечение, в свою очередь, наиболее характерно для ферм мостового типа, так как они обладают большим сопротивлением кручению и изгибу в горизонтальной плоскости. Применение решетчатых крановых ферм с большим количеством поясов не нашло на практике применения, так как в этом случае наиболее ярко проявляются их технологические недостатки: большая трудоемкость изготовления ферм (по сравнению с листовыми конструкциями) и более низкое значение сопротивления усталости.

И все же, если говорить об этом факторе с точки зрения вариантного проектирования, то такое деление должно быть условным, и при создании новых конструкций в расчет должны браться все возможные варианты.

Рис. 1. Возможные варианты систем решеток

Системы наиболее распространенных решеток ферм показаны на рис. 1. Основными критериями для выбора конкретного типа решетки являются:

- назначение ферменной конструкции (стрела, пролетное строение, консоль, башня и т.д.);

- плоскость расположения решетки (вертикальная или горизонтальная);

- наличие сосредоточенных нагрузок (давления ходовых колес, крепления оттяжек, вант и т.п.) и место их приложения (по верхнему или нижнему поясу).

Применяются фермы как с параллельными поясами, так и с полигональным очертанием поясов, с различными типами решеток, а также безраскосные. Основными типами решеток являются следующие: треугольная, треугольная со стойками, раскосная, полураскосная, крестовая, ромбическая. Для вертикальных ферм наиболее часто применяются первые три типа решеток, а для горизонтальных ферм - три последние. В ряде случаев (для уменьшения длины панели сжатого пояса, а также при работе пояса на местный изгиб от давления ходовых колес) идут на применение шпренге-лыюй решетки. При этом уменьшение длины панели часто осуществляется с помощью нулевых стержней (стоек), с помощью которых создаются дополнительные узлы.

Обычно для панелей ферм, работающих в горизонтальной плоскости, принимаются симметричные системы решеток, из-за того, что нагрузки в них могут быть приложены в противоположных направлениях - как к одному, так и к другому поясу. Однако для вертикальных панелей ферм такие системы решеток получаются более тяжелыми, чем треугольные решетки. В треугольных решетках для уменьшения длины панели сжатого пояса, а иногда и растянутого, применяются дополнительные стойки. При работе пояса на местный изгиб от давления ходовых колес, при большом пролете фермы, влияние местного изгиба становится весьма значительным, вследствие чего в этих случаях применяют дополнительную шпренгельную решетку.

С точки зрения рациональности конструирования и изготовления фермы для кранов мостового типа выполняются с четным числом панелей. При выборе длины панели после назначения высоты фермы исходят также из условий получения наименьшей массы конструкции. Определяющим является выбор угла наклона раскоса решетки.

Если говорить о консолях или башнях, то наиболее рациональны те системы решеток, в которых все раскосы работают только на растяжение, или только на сжатие [2].

Это достаточно упрощенный подход, в котором могут быть не учтены те или иные особенности конкретной конструкции, а также не приняты во внимание условия эксплуатации. Ведь надо знать не только как и в каком порядке расставить элементы системы решетки, но и определить значение и необходимость установки каждого отдельного элемента фермы.

Рис. 2. Возможные варианты составных сечений стержней

Сечения стержней ферм могут быть открытыми или замкнутыми, из одного элемента или составные. Наиболее простыми элементами являются одиночные уголки. Сечения из одиночного уголкового профиля применяются лишь для легких горизонтальных и вспомогательных ферм, так как в одиночном угольнике возникают дополнительные напряжения от изгиба. Частое применение находят симметричные профили. Для раскосов главных ферм, как правило, применяются они. Трубчатые профили обладают хорошими аэродинамическими свойствами, равнопрочны по осям, лучше воспринимают возникающие силовые факторы и поэтому получили более широкое распространение. Но наиболее часто встречающими являются составные сечения стержней ферм [2], показанные на рис. 2.

Выбор структуры фермы и варианта сечения поясов решается на стадии структурной оптимизации.

Несущая способность ферменной конструкции выбирается на стадии параметрической оптимизации варьированием размером сечения поясов и раскосов выбранной системы решетки и расстоянием между поясами в зависимости от значений воспринимаемых нагрузок.

Подбор сечений стержней ферм осуществляется в случае статически определимых конструкций после определения усилий в элементах расчетной схемы. Узлы фермы при расчете рассматриваются в виде идеальных шарниров. Нагрузки от веса конструкции, инерционные, ветровая распределяются между узлами фермы. В случаях, если сосредоточенная нагрузка приложена между узлами элемента, она также относится к узлам по правилу рычага и учитывается как узловая при определении усилий в стержнях ферм. Элемент же, воспринимающий непосредственно эту нагрузку, дополнительно рассчитывается на изгиб.

На полученный массив возможных вариантов решетчатых крановых конструкций необходимо наложить граничные условия, такие как прочность, усталость, статическая и динамическая жесткость. Также обязательно принимать во внимание степень ответственности, режим и климатические условия работы крана. А из них - прошедших отбор оставшихся вариантов - выбирается удовлетворяющий наилучшим образом условиям поставленной цели.

Из сказанного можно рекомендовать методы условной оптимизации, в которых в качестве условий решаются прочность, усталость, статическая и динамическая жесткости.

Из прямых методов оптимизации можно рекомендовать метод Хука-Дживса, который позволяет оптимизировать «овражные» функции, направление экстремума которых в процессе исследования меняет направление. Он применим для задач безусловной оптимизации и гладких неразрывных функций, поэтому его необходимо модифицировать с тем, чтобы можно было проверить все указанные выше условия. Это можно сделать, используя метод Хука-Дживса в основной программе, рассматривая только варианты решения, удовлетворяющие всем указанным условиям. Проверку условий необходимо проводить в разработанных для этого подпрограммах.

1. Справочник по кранам: в 2 т. / под ред. М.М. Гохберга. М.: Машиностроение, 19SS. Т. 1.

2. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин / М.М. Гохберг. М.: Машиностроение, 1969. 520 с.

Зубов Андрей Петрович -

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники технологии и управления

Ph.D., associate professor «Hoisting-and-transport, construction and road cars»

Balakovo Institute of Equipment of Technology and Management

Олейник Максим Михайлович -

аспирант, ассистент кафедры «Подъемнотранспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники, технологии и управления

Maxim M. Oleynik -

graduate student, assistant to «Hoisting-and-transport, Construction and Road Cars» chair Balakovo Institute of Equipment of Technology and Management

Вариантное проектирование в разделе «Металлические конструкции» дипломного проекта одноэтажного промздания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Текст научной работы на тему «Вариантное проектирование в разделе «Металлические конструкции» дипломного проекта одноэтажного промздания»

гражданского строительства. / Складнев Н. Н. - М., 1981. - С. 44 - 59.

5. Судаков В. В. Контроль качества и надежность железобетонных конструкций / Судаков В. В. - Л., 1980. - 168 с.

6. Савицкий Н. В. Основы расчета надежности железобетонных конструкций в агрессивных средах: Дисс. доктора техн. наук: 05.23.01, 05.23.05. / Н. В. Савицкий, 1994. -400 с.

7. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 85 с.

ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В РАЗДЕЛЕ «МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ» ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЗДАНИЯ

Н. Г. Братусь, к. т. н., доц.

Ключевые слова: одноэтажные промздания, металлические конструкции, вариантное проектирование

Постановка проблемы. Вариантная часть дипломного проекта и качество её выполнения характеризуют общий квалификационый уровень подготовки студента к решению нетиповых задач. Именно здесь студент может наиболее ярко раскрыть свои творческие способности, предлагая те или иные нестандартные решения [1]. В практике кафедры был пример, когда на два из четырех предложенных в дипломной работе вариантов были выданы авторские свидетельства на изобретения. В целом же вариантное проектирование имеет свои особенности. Как правило, оно должно содержать:

- патентный и литературный обзор решений по рассматриваемой тематике;

- определение (с помощью расчета) основных показателей и характеристик принятых к рассмотрению вариантов;

- сравнительный анализ вариантов.

Вариантная часть имеет большое значение для успешной защиты дипломного проекта. На кафедре по ряду наиболее часто встречающихся объектов сложились определенные направления исследований, которые могут быть использованы и при разработке вариантной части дипломного проекта.

Успешное выполнение выриантной части требует от студентов умения применять для расчетов универсальные программные комплексы. Вместе с тем, как правило, это связано с большими затратами времени. Поэтому многие студенты, дипломирующиеся по кафедре, начинают такие проработки уже при выполнении проектов по спецкурсу, которые предшествуют дипломированию. Все это требует от преподавательского состава кафедры постоянного внимания и полной мобилизации для решения рассмотренных здесь учебных задач.

Анализ исследований и публикаций. На данное время отсутствуют методические материалы для студентов по специальности ПГС относительно конкретных рекомендаций по вариантному проектированию металлических каркасов промышленных зданий или его отдельных элементов. В соответствии с отработанной методикой в дипломном проекте, кроме расчетов по вариантной части с использованием ЭВМ, студент разрабатывает один - два листа формата А1.

Преподавателям, которые только начали работать и вести дипломное проектирование, трудно дать студенту тему вариантной части дипломной работы. К тому же эти темы каждый год следует уточнять и приводить в соответствие с теми задачами, которые решает промышленность Украины.

Изложение основного материала. В данной статье рассматриваются некоторые предложения по вариантному проектированию применительно к стальным каркасам одноэтажных промышленных зданий. Подобные разработки имеются и по другим объектам: стальные резервуары, большепролетные покрытия, высотные здания и сооружения, крановые металлоконструкции.

1. Пространственная работа каркаса одноэтажного промздания при действии ветровой нагрузки

В нормах [2] указано, что учет пространственной работы каркаса должен стать обязательной нормой проектирования.

Пространственный каркас одноэтажного промздания состоит из плоских поперечных рам, продольного горизонтального диска и связей по торцам. Плоские поперечные рамы на уровне диска имеют жесткость, характеризуемую в терминах метода перемещений единичной реакцией г., которую получают при смещении верхушек колонн на S = 1. Здесь нужна развитая система связей продольного горизонтального диска; изгибную жесткость диска можно оценить параметром Шд. При количестве шагов рам более пяти можно с допустимой для

практики погрешностью «размазать» реакцию г. на шаг рам lP и получить для продольного диска коэффициент постели кП = ru / lP. Расчет каркаса при этом сводится к расчету балки с жесткостью EJд на упругом основании Винклеровского типа и упругими опорами на концах.

Жесткость упругих опор характеризуется единичной реакцией торца Г , возникающей при смещении торца на уровне диска на S = 1. При известной длине блока lб можно выполнить анализ работы каркаса с помощью безразмерного пареметра в* 1б , где коэффициент упругого

Исследования [3] показали, что для передачи как можно большей части ветровой нагрузки на жесткие торцы необходимо, чтобы параметр в*ІБ был бы ближе к единице и не более 1,5. 2,0. Это достигается или увеличением жесткости диска, или устройством жестких рам с

помощью ЭВМ. Расчеты при постояной жесткости диска и торцах произвольной жесткости студенты кафедры МиДК ПГАСА выполняли начиная с 1980 года.

2. Замена в конструкции покрытия решетчатого ригеля на сплошностенчатый

К достоинствам балок относятся: уменьшение трудоемкости изготовления, надежность в эксплуатации, снижение габарита покрытия и высоты здания.

Вариантная часть может иметь два направления:

2.1. Исследование закономерности изменения массы ригеля с плоской, волнистой, гофрированной или перфорированной стенкой

Здесь необходимо выполнить расчеты по подбору сечения балок, дать графики сравнения масс балок и обосновать закономерности изменения массы с использованием формулы пучка прямых [4]. Сравнить массы балок и стропильных ферм.

2.2. Использование сплошностенчатого ригеля с изменением конструктивной схемы поперечника здания

Для двухпролетного здания с шарнирным сопряжением колонн с ригелями и жесткой заделкой колонн в фундаментах наиболее удачным решением является установка на колонне среднего ряда двух подкосов (рис. 1). Балки по оси среднего ряда шарнирно соединены друг с другом.

Рис. 1. Двухпролетная рама с подкосами: а - конструктивная схема; б - расчетная модель

В этой схеме при симметричном нагружении каркаса достигается примерное равенство изгибающих моментов Мі и М2, а масса балки становится сравнимой с массой фермы. При этом сохраняется жесткость верхней части колонны и тем самым улучшается работа рамы на

горизонтальные нагрузки. Размер l1

L, при котором достигается условие М1 = М2 ,

3. Эффективность использования различных типов поперечных сечений и применения высокопрочных сталей в центрально сжатых элементах

Известно, что эффективность применения высокопрочных сталей растет с уменьшением гибкости, с повышением нагрузок или с понижением расчетной отрицательной температуры.

Формула (1), предложенная в работе [4] для вычисления площади центрально-сжатых стержней, пригодна и для анализа эффективности сталей различной прочности.

Первое слагаемое учитывает величину нагрузки и прочность стали, а второе - прочность стали и гибкость элементов. Расчетное сопротивление Ry (МПа) входит в параметр bR = 0,39 • (Ryj210) МПа. В формуле (1) обычный радиус инерции заменен на удельный. Такой

подход дает приемлемые результаты при ограничении гибкости до X = 100*210/R_F.

В зависимости от тонкостенности профилей удельный радиус инерции приближенно равен,

например, для сечения из парных равнополочных уголков iy = 70,0255 • Kw ; iz = ^0,0570 • Kw ;

для тонкостенной трубы i0 =^0,00398 • Kw .

Рис. 2. Обозначения расчетных параметров поперечных сечений

Безразмерный параметр Kw вычисляем по формулам, приведенным на рисунке 2. Для равнополочных одиночных уголков относительно минимальной оси у 0 и оси у

!0 =70,02085 • Kw ; iy = J0,053 • Kw .

На кафедре продолжаются работы по исследованию удельных характеристик для двутавров и других типов поперечных сечений.

Обычно требуемую площадь сжатых стержней находят, задаваясь величиной коэффициента р. Более разумно задаваться тонкостенностью профиля Kw.

Работа по сравнению эффективности сталей различной прочности оформляется в виде графиков и таблиц сравнения результатов.

4. О работе балочных стропильных ферм на крановые и ветровые нагрузки Эта задача важна особенно для зданий с «легкими» покрытиями (рис. 3).

Рис. 3. Нагружение стропильных ферм крановыми и ветровыми нагрузками

Горизонтальные ветровые нагрузки FB и крановые FR прикладываются к верхушкам колонн и и могут достигать таких значений, что в растянутых от вертикальной нагрузки нижних поясах могут появиться силы сжатия или дополнительные напряжения растяжения повлекут увеличение площади растянутого пояса. Эти факторы вынуждают выполнить

проверку нижних поясов на дополнительные усилия F и FK в плоскости и из плоскости фермы и устанавливать, при необходимости, дополнительные стойки или увеличивать сечения панелей ферм, расположенных у колонн [5].

Работая над этой задачей, студент видит многообразие нагрузок, действующих на, казалось бы, простую балочную ферму.

5. Совершенствование узлов колонн и подкрановых балок

В производственных зданиях базы колонн заглубляют на отметку ниже уровня чистого пола до 1 200 мм. На основании опыта обследования промзданий можно утверждать, что базы колонн следует располагать выше уровня чистого пола. А это вынуждает пересмотреть существующие конструктивные решения узлов, сделать их с возможно меньшими габаритами и с привлекательным внешним видом.

Это касается раздельных баз решетчатых колонн и внецентренно сжатых баз сплошностенчатых колонн.

5.2. Узлы опирания подкрановых балок на колонны

В балках большой высоты опорные узлы раскрываются при наезде мостовых кранов, что усложняет конструктивное решение. Опыт эксплуатации показывает, что узлы посадки балок на колонны должны быть такими, чтобы выверять и рихтовать не подкрановый рельс, а подкрановую балку. Здесь нужно проанализировать существующие конструктивные решения узлов, предложить и обосновать более совершенные разработки.

5.3. Узлы крепления балок и тормозных конструкций к колоннам

По этой теме следует выполнить обзор узлов креплений и разобраться в методике их расчета. Затем предложить свои варианты решения узлов.

6. Подкрановые балки с тормозными конструкциями и с более развитым верхним поясом

Обычно подкрановые балки воспринимают до 90 % вертикальных нагрузок. Для пролета балок 6 м и при нагружении кранами грузоподъемностью до 20 т верхний пояс балки может быть более развит в горизонтальной плоскости и воспринимать как вертикальные нагрузки, так

и боковые силы. В этом варианте резко снижается трудоемкость изготовления, монтажа и стоимости. Здесь нужно сравнить металлоемкость и трудоемкость изготовления балок с тормозным листом и швеллером и балок с более развитым верхним поясом.

7. Колонны со сплошностенчатой и решетчатой подкрановыми частями.\

Из-за большого объема вычислений, связанного с необходимостью расчета рамы, этот вариант в дипломном проекте рекомендуется выполнить только для колонны среднего ряда (двухпролетное здание) или в полном объеме для однопролетного здания.

Сплошностенчатую подкрановую часть колонны рекомендуется выполнить из сварного двутавра или из круглых труб.

Ветви решетчатой колонны могут быть решены из прокатных двутавров или из круглых труб.

На листе сравнения вариантов следует дать анализ металлоемкости и привести конструктивные решения узлов.

8. Здания с различным шагом колонн по крайним и средним рядам

Для выполнения производственного процесса шаг колонн по среднему ряду для двухпролетных зданий должен быть как можно больше. Например, при шаге колонн по крайнему ряду 6 м или 12 м шаг колонн среднего ряда может быть 12. 48 м. Расчет каркасов таких зданий можно выполнить только на ЭВМ. Для расчета вручную разработаны приближенные модели.

Заключение. Для успешной работы студентов над разделом вариантного проектирования необходимо овладение вычислительнымси комплексами и постоянное совершенствование методических разработок кафедры. Преподаватели обязаны иметь постоянную связь с производством и ведущими проектными институтами, вести поиск новых задач и включать их в раздел «Вариантное проектирование».

1. Лихтарников Я. М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. - М. : Стройиздат, 1979. - 319 с.

2. СНиП II-23-81* Стальные конструкции / Госстрой СССР. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 96 с.

3. Братусь Н. Г. Пространственная работа каркаса при действии ветровой нагрузки / Н. Г. Братусь // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Д.: ПГАСА. - 2004. - № 11. - С. 15 - 21.

4. Братусь Н. Г. Закономерности изменения массы несущих конструкций покрытия и их элементов / Н. Г. Братусь // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Д.: ПГАСА. - 2004. - № 9. - С. 15 - 22.

5. Кутухтин Е. Г. Легкие конструкции одноэтажных производственных зданий / Кутухтин Е. Г., Спиридонов В. М., Хромец Ю. Н. - [2-е изд., перераб. и доп.] - М. : Стройиздат, 1988. - 263 с. (Справочник проектировщика).

УДК 69.33: 62- 514.5

РОЗРОБКА МЕТОДУ РОЗРАХУНКУ І РАЦІОНАЛІЗАЦІЇ РОЗРІЗНОЇ КЕРМОВОЇ ТРАПЕЦІЇ АВТОМОБІЛЯ

М. В. Дячук, к. т. н., доц., О. В.Чорний, студент

Ключові слова: розрізна трапеція, рульове керування, векторна модель, раціоналізація, кінематика повороту

Постановка проблеми. Точність кінематики повороту забезпечує стійкий контрольований криволінійний рух, запобігає виникненню додаткових сил на колесах автомобіля й деталях рульового керування (РК), втрати потужності на кочення коліс і зношування шин. Строго певна залежність співвідношення кутів повороту керованих коліс диктується необхідністю організації їх руху по різних траєкторіях із загальним центром повороту .

Вимоги кінематичної дії визначають РУ як механічно зв'язану змінювану систему. Це обставина однозначно визначає функціональний зв'язок між поворотом внутрішнього і

Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. Лихтарников Я.М. 1979

Изложены основы вариантного проектирования стальных строительных конструкций: условия сопоставимости вариантов, критерии оценки, методы определения, и закономерности изменения технико-экономических показателей, а также вопросы оптимизации размеров и компоновки конструкций. Изложена методика оптимального проектирования основных конструкций — балок, колонн, ферм. Подробно рассмотрены конструкции из сталей повышенной и высокой прочности. Показана связь типизации конструкций с их серийностью при изготовлении. Книга предназначена для инженерно-технических работников проектных и исследовательских организаций.

Глава I. Вариантное проектирование и оптимизация, их значение в создании экономичных конструкций
Развитие методов вариантного проектирования и оптимизации
Основные принципы проектирования стальных конструкций
Значение и содержание вариантного проектирования и оптимизации конструкций
Постановка задачи оптимального проектирования

Глава II. Материал и сортамент стальных конструкций
Краткая характеристика сталей
Снижение массы, изменение трудоемкости и стоимости конструкций при применении сталей повышенной и высокой прочности
Технико-экономическая характеристика сортамента

Глава III. Определение и оптимизация показателей массы конструкций промышленных зданий
Общие сведения
Метод характеристик массы
Определение массы ферм с учетом конструктивного коэффициента в явной форме
Конструктивные и строительные коэффициенты конструкций
Показатели массы основных конструкций

Глава IV. Определение трудоемкости и стоимости изготовления и монтажа конструкций при вариантном проектировании, их оптимизация
Общие положения
Теоретические предпосылки зависимости трудоемкости изготовления от производственных показателей конструкции
Принцип разделения деталей на основные и вспомогательные. Строительные коэффициенты трудоемкости
Закономерности и метод определения трудоемкости и стоимости монтажа на стадии проектирования

Глава V. Оптимальное рабочее проектирование
Общие положения
Методы оптимального проектирования
Оптимизация параметров подкрановых балок
Оптимизация параметров внецентренно сжатых стальных колонн

Глава VI. Связь типизации стальных конструкций с производством
Общие вопросы типизации конструкций
Влияние серийности на трудоемкость и стоимость изготовления
Эффективность типизации. Основная техиико-экономическая задача
Решение техиико-экономической задачи типизации в частных случаях

Глава VII. Предварительно-напряженные стержневые конструкции
Общие положения и предпосылки оптимизации
Разрезные балки сплошного сечения
Разрезные фермы
Неразрезиые балки и фермы

Глава VIII. Фермы из гнутых профилей и труб и другие облегченные конструкции
Масса раскосных ферм
Фермы раскосного типа из гнутых замкнутых профилей
Безраскосиые фермы из гнутых замкнутых профилей
Фермы из круглых труб
Облегченные конструкции

Глава IX. Оптимизация компоновочных решений конструкций производственных зданий
Предпосылки оптимизации и целевые функции
Оптимизация компоновки балочных клеток
Оптимальный шаг ферм
Оптимальный шаг колонн

Глава X. Висячие и вантовые покрытия
Особенности висячих и вантовых покрытий
Типы висячих покрытий
Масса вант однослойных и двухслойных покрытий
Особенности и методика определения трудоемкости и стоимости изготовления вант висячих покрытий
Оптимизация висячих и вантовых покрытий

Глава XI. Листовые конструкции
Определение массы листовых конструкций по удельным показателям
Оптимизация размеров и массы вертикальных цилиндрических резервуаров
Трудоемкость и стоимость изготовления и монтажа вертикальных резервуаров
Оптимизация размеров стальных листов корпуса резервуара
Оптимизация применения стали повышенной и высокой прочности в корпусе резервуара
Гибкие бункера

Приложения
Список литературы

Предисловие

В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы предусмотрено значительное увеличение объема капиталовложений. Высокими темпами будут развиваться многие отрасли промышленности, в том числе и производство стальных конструкций. Выполнение этих задач требует совместных усилий проектировщиков, работников заводов и монтажных организаций. Одним из резервов повышения эффективности применения металлических конструкций является снижение массы и трудовых затрат при их изготовлении и монтаже. Теория проектирования экономичных конструкций в настоящее время интенсивно развивается. Разрабатываются методы вариантного проектирования и оптимизации конструкций.

В настоящей книге основное внимание уделено методам технико-экономического обоснования проектных решений, определению рациональных областей применения новых прогрессивных конструкций из эффективных материалов и профилей, предварительно-напряженных, висячих и листовых.

В книге на основе изучения закономерностей изменения показателей массы, трудоемкости и стоимости конструкций рассмотрено формирование целевых функций.

Многие материалы изложены в виде готовых рекомендаций, которые могут быть использованы при вариантном проектировании.

Автор выражает глубокую признательность чл.-корр. АН СССР проф. Н.П. Мельникову за ценные замечания, сделанные при рецензировании рукописи.

Металлические конструкции. Методы технико-экономического анализа при проектировании. Лихтарников Я.М. 1968

В монографии излагаются методы технико-экономического анализа металлических конструкций в процессе проектирования, Рассмотрены основные вопросы вариантного проектирования, условия сопоставимости и критерии оценки вариантов. Проанализирована экономичность применения в конструкциях сталей повышенной и высокой прочности и алюминиевых сплавов. Анализируются горячекатаные, холодноформованные, сварные и прессованные профили различных форм сечений и даны рекомендации по их применению.

Большое внимание уделено исследованию закономерностей изменения веса, трудоемкости и стоимости изготовления конструкций и методам их определения при проектировании. Результаты исследования доведены до рабочих формул и графиков. Приведены таблицы характеристик веса, строительных и конструктивных коэффициентов основных конструкций (балок, колонн, ферм) и графики, позволяющие определить трудоемкость их изготовления в зависимости от основных параметров — пролета (высоты) и нагрузки.

Изложен метод определения трудоемкости и стоимости монтажа в зависимости от веса и количества конструкций. Приведены результаты анализа экономичности новых, прогрессивных конструкций: предварительно напряженных, из гнутых профилей и труб, из алюминиевых сплавов — и определены границы их рационального применения. Рассмотрены вопросы выбора оптимальных размеров и компоновки конструкций с учетом трудоемкости изготовления и монтажа, а также их стоимости.

Излагаемый материал проиллюстрирован примерами, облегчающими пользование формулами и графиками. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием металлических конструкций, студентов и аспирантов строительных специальностей.

Глава I. Общие вопросы вариантного проектирования
§ 1. Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям
§ 2. Задачи и содержание вариантного проектирования
§ 3. Условия сопоставимости вариантов
§ 4. Критерии оценки вариантов
§ 5. Область применения металлических конструкций

Глава II. Материал металлических конструкций
§ 1. Свойства и назначение стали в зависимости от условий эксплуатации
§ 2. Технико-экономическая характеристика строительных сталей
§ 3. Свойства и назначение алюминиевых сплавов и их технико-экономическая характеристика

Глава III. Технико-экономическая оценка форм поперечного сечения профилей
§ 1. Горячекатаные профили общего назначения
§ 2. Тонкостенные гнутые (холодноформованные) и трубчатые профили
§ 3. Профили из алюминиевых сплавов
§ 4. Широкополочные сварные двутавры и тавры

Глава IV. Методы определения веса конструкций при вариантном проектировании
§ 1. Общие сведения о структуре весовых показателей сооружения. Строительные коэффициенты сооружения
§ 2. Строительные и конструктивные коэффициенты конструкций
§ 3. Определение веса конструкций с помощью характеристик веса
§ 4. Уточненная методика определения веса сжатых стержней и веса ферм
§ 5. Определение веса конструкций по найденным усилиям
§ 6. Пример определения веса конструкций промышленного здания

Глава V. Методы определения трудоемкости и стоимости изготовления при вариантном проектировании
§ 1. Зависимость трудоемкости изготовления от конструктивной формы и технологии
§ 2. Теоретические предпосылки зависимости трудоемкости от производственных показателей конструкции
§ 3. Строительные коэффициенты трудоемкости
§ 4. Опытные кривые зависимости трудоемкости от проектных показателей конструкции. Методика определения трудоемкости на стадии проектирования
§ 5. Стоимость изготовления конструкций
§ 6. Примеры определения трудоемкости и стоимости изготовления конструкций
§ 7. Закономерности изменения трудоемкости изготовления
§ 8. Технико-экономическая эффективность типизации конструкций

Глава VI. Методы определения трудоемкости и стоимости монтажа при вариантном проектировании. Стоимость конструкций в деле и приведенная стоимость
§ 1. Общие положения
§ 2. Методика определения трудозатрат и стоимости монтажа в процессе проектирования
§ 3. Стоимость конструкций в деле
§ 4. Определение приведенной стоимости конструкций
§ 5. Пример определения технико-экономических показателей монтажа здания при различной компоновке

Глава VII. Анализ прогрессивных металлических конструкций и рациональные границы их применения
§ 1. Конструкции из гнутых профилей
§ 2. Конструкции из труб
§ 3. Предварительно напряженные конструкции
§ 4. Конструкции из алюминиевых сплавов

Глава VIII. Примеры определения оптимальных размеров и компоновки конструкций с учетом трудоемкости и стоимости
§ 1. Оптимальная высота балок и ферм по стоимости
§ 2. Компоновка балочных клеток
§ 3. Оптимальный шаг ферм и выбор типа кровли в промышленных зданиях

Читайте также: