Проектировании конструкции

При проектировании конструкций заданной надежности по жесткости для заменяющего закона распределения вероятности максимальных перемещений с учетом wmax = K*q будем иметь

13. Гайнуллина С.Х. Учет надежности при проектировании конструкций наименьшего веса // Проблемы надежности в строительной механике (Материалы 2-й Всесоюзной конференции по проблемам надежности в строительной механике), Вильнюс: Изд. Вильнюсского филиала Каунасского политехнического института, 1968. С. 41-43.

Предлагаемая вниманию читателя книга В. Прагера — одного из основоположников теории оптимального проектирования конструкций (широко известного также своими фундаментальными работами в теории пластичности), посвящена результатам в данной области, полученным за последнее десятилетие. Главная их часть основана на использовании в оптимальном проектировании конструкций классических вариационных принципов. Непосредственное применение методов вариационного исчисления к оптимальному проектированию конструкций приводит лишь к необходимым условиям стационарности оптимизируемого параметра, не гарантируя его локальной или глобальной минимальности (или максимальности). Достаточные условия оптимальности в ряде случаев можно получить, используя для рассматриваемого класса конструкций соответствующий вариационный принцип.

Почти все конструкционные металлы (например, углеродистые и низколегированные стали, латунь, нержавеющие стали, дюраль, магниевые, титановые и никелевые сплавы и многие другие) подвержены в определенных условиях КРН. К счастью, число химических сред, вызывающих подобные разрушения, ограничено, а требуемый для растрескивания уровень напряжений достаточно высок и нечасто достигается на практике. Накопив знания об условиях возникновения опасности коррозионного растрескивания (воздействие специфических сред, уровень допустимых напряжений), в дальнейшем при проектировании конструкций удастся исключить" возможность коррозионного растрескивания под напряжением. К сожалению, не все металлические конструкции, испытывающие большие напряжения, проектируются сейчас о учетом возможности растрескивания.

При проектировании конструкций, подверженных воздействию возмущающих сил, резонанс стараются устранить, например, изменяя параметры системы или частоту возмущающей силы, уменьшая амплитуду возмущающей силы, повышая выносливость деталей, подвергающихся воздействию переменной нагрузки.

структурным анализом стыков или механическими испытаниями. Однако несмотря на значительное количество публикаций на эту тему фактор механической неоднородности часто не учитывают при проектировании конструкций, установлении норм дефектности, анализе аварийных ситуаций.

Монтажные нагрузки подразделяются на нагрузки при монтаже самих конструкций и нагрузки при монтаже оборудования (аппаратов). Обе эти группы нагрузок действуют в разное время и должны быть соответственно учтены при проектировании конструкций здания. Открытые этажерки в некоторых случаях монтируют крупными пространственными блоками. При этом в проектах следует указывать все места строповок и максимальные силы в этих местах. В проекте должны быть проверены расчетом всевозможные положения монтируемых блоков при их монтаже.

При проектировании конструкций комплексов следует учитывать:

Влияние технологических параметров на интенсивность коррозионных процессов должно приниматься во внимание при проектировании конструкций и оборудования. Однако нередко возникает необходимость корректировки режимов эксплуатации уже на действующих объектах. В некоторых случаях бывает легче использовать какой-либо технологический прием, чем применять весьма дорогие средства зашиты от коррозии. Изменением технологических параметров (температуры, давления, состава и т. д.) можно добиться существенного снижения скорости коррозионного процесса.

структурным анализом стыков или механическими испытаниями. Однако несмотря на значительное количество публикаций на эту тему фактор механической неоднородности часто не учитывают при проектировании конструкций, установлении норм дефектности, анализе аварийных ситуаций.

Оценка любой конструкции зависит от предъявляемых к ней требований. Формулировке цели проектирования обычно предшествует ряд предварительных решений. Однако, как только цель проектирования определена, само проектирование превращается в итерационный процесс, использующий различные расчетные методы. К настоящему времени эти методы разработаны достаточно полно .и могут успешно применяться при проектировании конструкций из композиционных материалов.

Следует отметить, что при проектировании конструкции и их сварных соединений практически остались без внимания вопросы учета характера распределения механических свойств по объему разупрочнен-ных (мягких) участков (см. рис. 2.6). Достаточно подробно проработаны аспекты оптимального проектирования сварных соединений на примере рассмотрения простой условной схемы распределения свойств (в предположении об однородности свойств в мягких прослойках, см. рис. 2.6.а (1)). В связи с этим остаются открытыми вопросы конструктивно технологического проектирования сварных соединений оболочковых конструкций с более сложной картиной механической неоднородности.

Следует отметить, что при проектировании конструкции и их сварных соединений практически остались без внимания вопросы учета характера распределения механических свойств по объему разупрочнен-ных (мягких) участков (см. рис. 2.6). Достаточно подробно проработаны аспекты оптимального проектирования сварных соединений на примере рассмотрения простой условной схемы распределения свойств (в предположении об однородности свойств в мягких прослойках, см. рис. 2.6,<7 (1)). В связи с этим остаются открытыми вопросы конструктивно технологического проектирования сварных соединений оболочковых конструкций с более сложной картиной механической неоднородности.

При проектировании конструкции, когда некоторые характерные размеры должны быть назначены непосредственно из требования прочности, удобнее вести расчет по допускаемому напряжению, определяемому из выражения

Таким образом, анизотропия механических свойств стальных листов, вызывающая склонность к слоистому растрескиванию во время сварки конструкции, может приводить к снижению сопротивления конструкции усталостному разрушению. Проведенные исследования показали, что слоистое растрескивание — это не только сварочная технологическая проблема, но и явление, оказывающее влияние на безопасность конструкции, которое следует учитывать в прочностном анализе при проектировании конструкции заданной долговечности.

В целом стойкость нержавеющих сталей в зоне брызг достаточно высока. Обилие хорошо аэрированной морской воды позволяет без труда поддерживать металл в пассивном состоянии, если, конечно, при проектировании конструкции приняты меры к тому, чтобы по возможности избежать наличия щелей и экранированных (укрытых) поверхностей. Поскольку зона брызг располагается выше того уровня, на котором на поверхности металла еще могли бы поселяться морские организмы, то биологическое обрастание не относится к числу факторов, влияющих на коррозию в этой зоне.

Использование при проектировании конструкции и технологии вычислительных машин средней мощности типа СМ-3, СМ-4, Электроника-60 и др. предусматривает разработку гибкого математического обеспечения. Работоспособным АПМП делает большой предварительный инженерный труд по программированию, воплощенный в виде операционных и управляющих программ.

Газоплотная металлическая герметичная облицовка в современных конструкциях жестко соединяется анкерами с оболочкой. При расчете конструкции на основные воздействия металл облицовки в запас прочности не учитывается. Облицовку целесообразно учитывать при проектировании конструкции на все воздействия. При учете в расчетах облицовки арматурная сетка у внутренней поверхности оболочки может быть облегчена, при этом экономия ненапрягаемой арматуры может составить 10— 20%. Интересной проблемой является создание облицовки с компенсаторами деформаций. В этом случае облицовка может быть выполнена из тонкой стали толщиной 2—6 мм, что позволит существенно снизить расход металла и одновременно уменьшить затраты на ее анкеровку.

конструкций идет не по пути детального изучения вопросов, а по пути создания определенны^ «излишних» запасов надежности в конструкции, учитывающих недостаточный уровень знаний о поведении сооружений. При проектировании конструкции, рассчитанной на многократное повторное применение в промышленных объектах, целесообразны значительные затраты на ее детальное исследование; при разработке индивидуального объекта разового применения, наоборот, может оказаться экономически более целесообразным идти на создание излишних запасов прочности, поскольку проведение дорогостоящих исследований может не оправдаться.

на сжатие при отсутствии возможности продольного изгиба *. Таким образом, дорогая арматура при такой нагрузке не оправдывается — здесь она экономически невыгодна. Поэтому при проектировании конструкции из слоистых пластиков надо избегать применения элементов, которые в напряженном состоянии работают на сжатие, а если этого невозможно избежать, то надо брать элементы, у которых гибкость была бы К > 40.

Изготовленные элементы фундамента подлежат перевозке от полигона (завода) до места монтажа. Транспортировка их затрудняется вследствие большого веса и значительных габаритов; при этом требуются специальные приспособления и средства. Элементы могут доставляться по железной дороге на четырехосных платформах или на лафетах, прицепляемых к трактору. Минимальный вес элемента составляет 13 т, а максимальный — 38 т. Длина элементов колеблется в пределах от 310 до 875 см при сечении 2—3 м2. Разгрузка и погрузка элементов могут производиться одним иди двумя подъемными кранами в зависимости от их грузоподъемности. Для строповки в небольших элементах оставлялись специальные отверстия с продетыми в них трубами, в которых укреплялся грузоподъемный канат. Некоторые элементы поднимались строповкой в двух точках по длине, причем канат охватывал сечение элемента по периметру. Следует отметить, что вопросу строповки надо уделить серьезное внимание при проектировании конструкции, так как неправильный подъем элементов на место может вызвать откалывание бетона и повреждение выпусков арматуры. Для подъема в элементы большого веса необходимо заложить специальные приспособления для крепления к подъемному оборудованию. Элементы, доставляемые на место монтажа, могут 318

Надо подчеркнуть, что значения показателей для количественной оценки ремонтопригодности машин являются не только функцией конструктивного совершенства последних в отношении приспособленности к работам, выполняемым при техническом обслуживании и ремонте, но и функцией совершенства системы технического обслуживания и ремонта и в первую очередь уровня организации, технологии и технической оснащенности работ, выполняемых в рамках этой системы. Отсюда вытекает, что при проектировании конструкции машины и разработке системы технического обслуживания и ремонта должна быть обеспечена их взаимная увязка. Такую задачу, можно например, решать исходя из условия обеспечения максимума эффективности использования машины при заданных затратах на ее изготовление и эксплуатацию.