Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительная механика

Диссертационная работа:

Галаева, Наталья Леонидовна. Расчет надежности несущих элементов при ограниченной информации о параметрах модели предельных состояний : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.17 / Галаева Наталья Леонидовна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Вологда, 2010.- 136 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/750

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Обоснование актуальности проблемы теории и практики расчетов надежности строительных конструкций и темы диссертационной работы начнем с высказываний известных ученых в этой области.

А.Р. Ржаницын в работе «Теория расчета строительных конструкций на надежность» пишет, что: “В настоящее время вероятностные методы расчета широко проникли во все разделы строительной механики и теории расчета инженерных конструкций”.

“Вызывают затруднения лишь ограниченные возможности существующего математического аппарата применительно к решению многих задач, встречающихся в инженерной практике. В советской литературе пока ещё мало обобщающих монографий по проблемам надежности и вероятностного расчета строительных конструкций, несмотря на большой интерес к ним инженерных и научных кругов”.

В.В. Болотин в работе «Прогнозирование ресурса машин и конструкций» отмечает, что “особый интерес представляет проблема прогнозирования индивидуального ресурса конструкций по результатам наблюдений за их состоянием в процессе эксплуатации”.

В.Д. Райзер в работе “Теория надежности в строительном проектировании” утверждает, что в настоящее время “Сложившуюся ситуацию в нормировании правил расчета, строительных конструкций можно охарактеризовать следующим образом - проектировщик почти ничего не знает о том, насколько успешно он выполнил свою главную задачу - проектное обеспечение нормального функционирования конструкции”.Т.е. “Существующие методы проектирования не позволяют оценивать надежность конструкций, и тем более проектировать их с заданным уровнем надежности”.

В. А. Клевцов и Д.В. Кузеванов в журнале “Бетон и железобетон” № 2 за 2010 г. пишут, что “Надежность лишь декларируется, но количественного выражения не обретает. Проектировщик, выполнив расчет, так и не имеет строгого представления о результатах своей работы, о надежности и запасах созданной им конструкции.”

Подтверждением актуальности поднимаемой проблемы служит появление в нашей стране нового стандарта СТО 36554501-014-2008 «Надежность строительных конструкций и оснований», а также проекта СНиП «Надежность строительных конструкций и оснований». Однако, методы расчетов надежности при ограниченной статистической информации на стадиях проектирования и эксплуатации в нормативной литературе отсутствуют.

Активности исследований в области надежности строительных конструкций способствовал ряд разрушений, аварий и катастроф в Российской Федерации и во всем мире. Достаточно привести следующие примеры: обрушение покрытия спортивно-развлекательного комплекса в на Юго – Западе Москвы (Погибло 28, пострадало 193 человека, 2004 г.), в 2005 г. произошло обрушение металлических ферм плавательного бассейна спортивно-оздоровительного комплекса “Дельфин” в г. Чусовой, Пермского края (погибло 14 человек), обрушение конструкций Бассманного рынка в Москве (Погибло 66 человек, 2006 г.), обрушение части межэтажного перекрытия в супермаркете сети "Меркур" в г.Баден, Австрия (2009) и т.д. На сегодняшний день многие здания и сооружения выработали свой ресурс, но продолжают эксплуатироваться. Все приведенные примеры аварий свидетельствуют об актуальности проблемы расчетов надежности строительных конструкций на стадии проектирования и особенно на стадии эксплуатации для предупреждения опасных последствий.

В предлагаемой диссертационной работе сделана попытка восполнить существующие пробелы в методах расчета надежности в области строительных конструкций в виде разработки методов и частных методик расчетов надежности несущих элементов при наличии ограниченной информации о некоторых базовых параметрах в математических моделях предельных состояний, когда применение вероятностно-статистических методов является некорректным.

Основная часть диссертации выполнялась по программе фундаментальных исследований в области технических наук Министерства образования и науки РФ по направлению “Разработка теории надежности строительных элементов и конструкций в целом при ограниченной информации в условиях эксплуатации”, выполняемой в Вологодском государственном техническом университете под руководством профессора В.С. Уткина. В отчеты за 2009-2010 гг., которые были приняты экспертной комиссией Министерства образования и науки РФ, вошли работы диссертации. Часть разработок включены в монографию “Расчет надежности механических систем при ограниченной статистической информации” в 2008 г. и в учебное пособие “Расчет надежности строительных конструкций при различных способах описания неполноты информации” в 2009 г. профессора В.С. Уткина.

Цель работы. Целью работы является разработка комбинированных методов и на их основе частных методик расчетов надежности несущих элементов в составе конструкций, находящихся в условиях эксплуатации, при ограниченной статистической информации о некоторых базовых параметрах в математических моделях предельных состояний, когда применение вероятностно-статистических методов становится некорректным, а при использовании известного возможностного метода расчета надежности результат расчета может оказаться малоинформативным (размытым).

Научная новизна:

  1. Разработан новый модернизированный метод расчета надежности несущих элементов строительных конструкций на основе вероятностно-статистической теории А.Р. Ржаницына для математических моделей предельных состояний, которые содержат одновременно случайные величины (в терминах теории вероятностей) и нечеткие переменные(в терминах теории возможностей) с целью расширения области использования формул А.Р. Ржаницына и повышения информативности результатов расчета надежности по сравнению с известным возможностным методом.

  2. На основе модернизированного метода расчетов надежности разработаны новые частные методики расчетов надежности рам по критерию устойчивости при многопараметрической нагрузке; внецентренно сжатого стержня по условию допущения краевой пластической деформации; сжатых стержней ферм по критерию устойчивости, балок по модели предельного равновесия; сварных швов.

  3. Впервые разработан обобщенный комбинированный метод расчета надежности несущих элементов строительных конструкций при многопараметрических моделях предельных состояний, в которых часть базовых параметров представлена в виде случайных величин, а другая часть представлена в виде нечетких переменных.

  4. На основе обобщенного комбинированного метода разработаны частные методики расчетов надежности для балки с гибкой стенкой по критериям: прочности стенки от действия поперечной силы; прочности при совместном действии изгиба и сдвига; прочности пояса; прочности пояса над поперечным ребром жесткости; устойчивости пояса; устойчивости опорного ребра.

Достоверность предлагаемых методов и частных методик расчетов надежности несущих элементов строительных конструкций обоснована использованием строгого математического подхода в решении и сравнением результатов расчетов надежности, выполненных по предлагаемым методам, с результатами расчетов надежности по известным вероятностно-статистическим и возможностным методам.

Практическая значимость работы.

Разработанные частные методики расчетов надежности рекомендуются для практического использования при оценке безопасности эксплуатации строительных конструкций, предупреждения аварий и разрушений, при выборе вариантов конструктивных решений на стадии проектирования, а также путем включения работы в учебные планы и программы профильных дисциплин строительных специальностей в высших учебных заведениях.

Разработанные частные методики расчетов надежности несущих элементов строительных конструкций в составе зданий и сооружений, позволяют оценить надежность с более высокой точностью по сравнению с существующими возможностными методами, благодаря учету дополнительной информации о части базовых параметров математической модели предельного состояния с полной информацией. Особую практическую значимость работа приобретает при оценке надежности после пожаров, наводнений и других стихийных бедствий, при дефиците времени на сбор информации о параметрах моделей.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук. Научное направление: «Технические науки», Вологда, ВоГТу, 2007 г., на VI Всероссийской научно-технической конференции«Вузовская наука – региону», Вологда, ВоГТУ, 2008г., на всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи – регионам», Вологда, ВоГТУ, 2008г., на II Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, Научное направление: «Технические науки», Вологда, ВоГТу, 2008 г., на VII Всероссийской научно-технической конференции«Вузовская наука – региону», Вологда, ВоГТУ, 2009г., на всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи – регионам», Вологда, ВоГТУ, 2009г., на VIII Всероссийской научно-технической конференции«Вузовская наука – региону», Вологда, ВоГТУ, 2010г. Основное содержание диссертации опубликовано в 11 печатных работах, в том числе 4 статьи в издании из перечня рекомендованного ВАК РФ.

Внедрение результатов работы.

Результаты работы вошли в отчет по теме “Разработка теории расчетов надежности строительных элементов и конструкций в целом при ограниченной информации в условиях эксплуатации”, выполняемой по проекту аналитической ведомственной целевой программе “Развитие научного потенциала высшей школы(2009-2010 годы)” Министерства образования и науки РФ, а также в проектной и диагностической работе по зданиям и сооружениям в ведущей организации г. Вологды ОАО «ПИ «Промлеспроект» в 2010 г.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения с основными выводами, списка литературы и 1-го приложения. Она изложена на 136 страницах, включающих 112 страниц основного текста, 30 рисунков, список литературы из 115 наименований на 13 страницах и 2-х приложений на 5 страницах.

На защиту выносятся:

  1. Модернизированный метод расчета надежности несущих элементов строительных конструкций, построенный на основе вероятностно-статистической теории А.Р. Ржаницына, но для математических моделей предельных состояний, которые содержат одну случайную величину (в терминах теории вероятностей), а другую - нечеткую переменную(в терминах теории возможностей).

  2. Комплекс частных методик расчета надежности несущих элементов строительных конструкций модернизированным методом (рам, балок, сжатых стержней).

  3. Обобщенный комбинированный метод расчета надежности несущих элементов строительных конструкций при многопараметрических моделях предельных состояний, в которых часть базовых параметров представлена в виде случайных величин, а другие параметры представлены в виде нечетких переменных.

  4. Частные методики расчета надежности балки с гибкой стенкой обобщенным комбинированным методом по критериям: прочности стенки от действия поперечной силы; прочности при совместном действии изгиба и сдвига; прочности пояса; прочности пояса над поперечным ребром жесткости; устойчивости пояса; устойчивости опорного ребра балки.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net