Розглянуто один з напрямків оптимального проектування конструкцій - задачу параметричної оптимізації, а саме: знаходження значень поперечних перерізів елементів ферми з паралельними поясами за наявності заданої величини першої частоти вільних коливань за критерієм мінімуму витрати матеріалу. На підставі заміни проектованої ферми балкою постійної жорсткості сформульовано оптимізаційну модель, для реалізації якої використано метод динамічного програмування. Розроблено ефективний числовий алгоритм. Запропоновано методику, проілюстровану прикладом проектування металічної статично визначеної ферми, складеної з 15 стрижнів.

Розглянуто питання компонування, розрахунку, проектування та конструювання наскрізних констуркцій ферм. Наведено класифікацію ферм, запропоновано методику вибору їх генеральних розмірів. Представлено засоби забезпечення загальної стійкості ферм та їх окремих елементів, наведено перелік основних форм перерізів. Обгрунтовано конструктивні рішення найбільш поширених типів ферм. Охарактризовано суцільні та наскрізні прогони, встановлено їх призначення та описано різні типи. Показано можливості використання сучасних вихідних матеріалів (замкнених трубчастих і прямокутних профілів) для компонування та проектування ферм та їх конструктивних вузлів.

Рассмотрены вопросы компонования, расчета, проектирования и конструирования сквозных конструкций ферм. Приведена классификация ферм, предложена методика выбора их генеральных размеров. Представлены средства обеспечения общей устойчивости ферм и их отдельных элементов, а также перечень основных форм сечений. Обоснованы конструктивные решения наиболее распространенных типов ферм. Охарактеризованы сплошные и сквозные прогоны, установлено их назначение и описаны различные типы. Показаны возможности использования современных исходных материалов (замкнутых трубчатых и прямоугольных профилей) для компонования и проектирования ферм и их конструктивных узлов.

Запропоновано спосіб варіації мас, що дозволяє здійснювати уточнення параметрів динамічної моделі ітераційного методу експериментальним шляхои за натурних умов. Удоконалено математичну модель вібраційного методу на базі способу варіації мас. Розроблено кінематичну схему та конструкцію спеціалізованого випробувального стенда на підставі повномасштабної моделі фрагмента форми, що дозволяє здійснювати вібраційні випробування за умов зміни множини параметрів розрахункової динамічної моделі вібраційного методу. Наведено експериментальні дані застосування вібраційного методу для визначення зусиль у стрижнях елементів фермових конструкцій за лабораторних і натурних умов. З'ясовано теоретичні передумови методики застосування вібраційного методу з використанням способу варіації мас у процесі технічної діагностики фермових конструкцій.

З застосуванням методу скінченних елементів проведено теоретичні й експериментальні дослідження напружено-деформованого стану (НДС) і концентрації напружень у К-, Т-, V-, ТК-подібних зварних вузлах з поясом з широкополих двотаврів (ШПД) і решіткою з гнутозварних замкнених профілів (ГСП) з деталями посилення та без них. Виведено параметричні залежності теоретичного коефіцієнта концентрації напружень від геометричних параметрів профілів, які складають вузли. Виведено параметричні залежності поправочних коефіцієнтів концентрації напружень від впливу кутів нахилу решітки до поясу та вузлових ексцентриситетів з площини вузлів. Проведено дослідження НДС і концентрації напружень К-, Т-подібних натурних вузлів. Визначено експериментальні та поправочні коефіцієнти концентрації напружень. Розроблено методику визначення коефіцієнтів НДС і концентрації напружень для К-, Т-, V-, ТК-подібних зварних вузлів з поясом з ШПД і решіткою з ГСП.

Досліджено напружено-деформований стан (НДС) зварних вузлів сталевих рам і розроблено підходи до оцінювання їх надійності. Наведено алгоритм, що реалізує метод межових інтегральних рівнянь для знаходження НДС вузлів сталевих конструкцій, визначено умови його застосовності. Запропоновано програмний пакет, що дозволяє будувати числові моделі рамних вузлів і визначати параметри їх НДС. Сформульовано підходи до створення математичних моделей рамних вузлів. Побудовано моделі вузлів різних типів і проведено числовий аналіз їх НДС. Проведено експериментальні дослідження НДС зварних рамних вузлів з різною конструктивною схемою. Проаналізовано вплив конструктивних особливостей вузлів на їх міцність. Виявлено характери можливого руйнування вузлів. Проведено порівняння одержаних експериментальних даних з результатами числового моделювання вузлів. Розроблено методику оцінювання надійності вузлів сталевих конструкцій, що дозволяє враховувати у розрахунках надійність НДС і кореляційні залежності між функціями резерву несучої здатності елементів вузла. Одержано та проведено порівняння оцінок надійності рамних сталевих вузлів, грунтуючись на різних підходах.

Розроблено методику оптимального проектування поперечних рам каркаса з оптимізацією їх геометричних і фізичних параметрів відповідно до вимог будівельних норм з урахуванням умов забезпечення стійкості елементів змінної жорсткості. Виявлено закономірності зміни геометричної схеми оптимальних проектних рішень поперечних рам з елементами змінної жорсткості залежно від умов проектування. Розроблено методику дискретизації оптимальних проектних рішень поперечних рам з елементами змінної жорсткості, одержаних у неперервному просторі змінних проектування, відповідно до сортаментів металопрокату.

Запропоновано методику розрахунку необхідної кількості теплової енергії для створення в елементах оптимального щодо підвищення стійкості розподілу залишкових напружень за мінімальних залишкових прогинів. Створено методику розрахунку залишкового напруженого стану та його впливу на стійкість стиснених елементів з куткових профілів. Наведено методику та експериментальні дані щодо визначення розподілу залишкових напружень після виконання локальних термічних впливів (в тому числі і на частині довжини), можливості регулювання залишкового стану та його впливу на стійкість стиснених елементів. Розроблено пропозиції щодо виготовлення ефективних за витратами матеріалів конструкцій зі звальцьованих кутків, орієнтовані на існуючі технології заводів металевих конструкцій.

Узагальнено та розвинуто теорію розрахунку та конструювання раціональних сталевих рамних каркасів малоенергоємних будівель. Розроблено математичну основу та створено комплекс нових методик розрахунку щодо їх стійкості та міцності. Запропоновано нові теоретичні положення визначення раціональних геометричних розмірів несучих сталевих рам з двотаврів зі змінною жорсткістю. Розроблено нові конструктивні рішення рамних сталевих каркасів малоенергоємних будівель з двотаврів змінного перерізу, а також спосіб виготовлення ефективних за витратами сталі сталевих розвинутих двотаврів змінного перерізу та відповідні конструктивні елементи рам. Обгрунтовано нові теоретичні положення проектування малоенергоємних будівель з металевим каркасом. Розроблено критерій визначення раціональних розмірів сталевих рам малоенергоємних будівель. Визначено вплив змінності перерізу елементів рам на їх раціональну висоту у аспекті мінімізації витрат сталі та запропоновано відповідну методику. Установлено закономірність впливу змінності висоти перерізу двотаврових елементів рам на розподіл дотичних напружень за висотою перерізу. Розроблено методику визначення дотичних напружень у стінці двотавра зі змінною висотою перерізу за дії згинальних моментів і поздовжніх сил. Розв'язано задачу впливу міцності висоти перерізу двотаврів на втрату стійкості плоскі форми згину пружних сталевих ригелів рам. Визначено вплив змінності висоти перерізу стояків рам на втрату стійкості за згинально-крутильною формою. Наведено методику розрахунку стиснуто-зігнутих пружних стояків з двотаврів зі змінною висотою стінки з урахуванням площини

Наведено приклад статичного розрахунку конструкцій поперечної рами одноповерхової виробничої будівлі за допомогою програмного комплексу "ЛИРА". Висвітлено питання послідовності комп'ютерного моделювання. Проаналізовано проблеми підбору перерізів елементів та виконано перевірки за граничними станами. Показано можливість візуалізації та виведення на друк графічних і табличних результатів.

Узагальнено та проаналізовано конструктивні рішення одноповерхових металевих рамних каркасів промислових, цивільних і сільськогосподарських будівель за останні 20 років. Виявлено найбільш ефективні конструкції і напрям їх розвитку.

Розглянуто задачу вагової оптимізації великогабаритного фермового перекриття, що знаходиться за умов одночасної дії силового навантаження та агресивного середовища. Враховано вимоги міцності, жорсткості, довговічності та конструктивні обмеження. Наведено результати порівняльного аналізу ефективності застосування запропонованого та традиційного підходів до оптимального проектування металевих будівельних конструкцій із урахуванням корозії матеріалу.

Наведено аналіз ефективності застосування попередньо напружених сталевих затяжок у конструкціях рам двотаврового перерізу змінної жорсткості з гнучкою стінкою для зменшення розрахункових зусиль та зниження металоємності за умови застосування їх у якості несучих каркасів будівель.

Вперше одержано статистичну модель для визначення залишкового ресурсу типової зварної ферми за циклічних навантажень, яка, на відміну від існуючих, враховує багатофакторний комплексний вплив стохастичних чинників і базується на експериментально одержаних вхідних базах даних, що забезпечує вищу узгодженість показників залишкового ресурсу, визначених імітаційним моделюванням, з результатами натурних досліджень, ніж за існуючими методиками. Удосконалено методику статистичного моделювання для визначення залишкового ресурсу типової зварної ферми шляхом розробки та дослідження фізичної моделі конструкції, що дозволяє виявити поведінку ферми за результатами напівнатурного експерименту та виконати верифікацію результатів імітаційного моделювання. Дістало подальший розвиток інформаційне забезпечення статистичної моделі для визначення залишкового ресурсу типової зварної ферми, одержане за результатами натурних досліджень механічних властивостей сталі ВСт3пс, ділянок зварного шва та термічного впливу, фізичної моделі зварної ферми, що дозволяє досягти вищої точності та мінімальної дисперсії розрахункового значення залишкового ресурсу типової зварної ферми під час виконання комп'ютерного моделюючого експерименту.

Увагу приділено дослідженню напружено-деформованого стану вузлів сталевих рамних каркасів з колонами коробчастого перетину, оптимізації конструктивних рішень і методик розрахунку вузлів рамних каркасів з колонами коробчастого перетину. Розроблено нове конструктивне рішення вузла рамного каркаса з колонами коробчастого перетину, що дозволяє знизити напруги в біляшовній зоні в поясі ригеля. Удосконалено методику визначення нормальних напруг в біляшовній зоні в поясі ригеля для різних конструктивних рішень вузлів рамних каркасів з колонами коробчастого перетину. Одержано формули для розрахунку значення коефіцієнта концентрації напруг в біляшовній зоні в поясі ригеля для різних конструктивних рішень вузлів рамних каркасів з колонами коробчастого перетину.

Виконано аналіз ринку ефективних сталевих конструкцій в Україні, зроблено огляд існуючих сучасних конструктивних форм сталевих рамних каркасів зі зварних двотаврів змінної жорсткості. Доведено переваги та значну перспективу використання тонкостінних двотаврів з умовною гнучкістю стінки вище 6, наведено методику розрахунку таких конструкцій.

Висвітлено та проаналізовано методи попереднього напруження сталевих портальних рам шляхом улаштування затяжок для зменшення розрахункових зусиль у перерізах та підвищення ефективності застосування двотаврів змінної жорсткості з гнучкою стінкою як несучих каркасів будівель.

Проведено числовий аналіз сталевої рами, на яку впливає поривисте повітряне навантаженню. ПК ABAQUS/Explicit використано для створення моделі 3D-кінцевих елементів. Двоповерховий сталевий каркас дискретизовано обємними елементами. Навантаження від пориву вітру згенеровано за допомогою генератора CONWEP. Розглянуто 3 різні маси ТНТ.

Наведено результати статичного розрахунку стальної кроквяної ферми арочного типу з криволінійними поясами. Визначено раціональні габаритні параметри стальних кроквяних ферм залежно від величини і схеми прикладання навантаження та прольоту, а саме висоту посередині прольоту та радіуси заокруглення поясів; вивчено вплив жорсткості вузлів і елементів решітки на загальний напружено-деформований стан ферми; виконано розрахунок стальної ферми арочного типу з криволінійними перфорованими поясами прольотом 30 м.

Наведено результати обстеження будівлі для виявлення пошкоджених, деформованих несучих елементів каркасу. Розроблено заходи щодо підсилення елементів ферми з метою подальшої безпечної експлуатації. Розроблено розрахункову модель металевої ферми, підсиленої додатковими стрижнями.

Наведено результати статичного розрахунку стальної кроквяної ферми арочного типу з криволінійними поясами. Визначено раціональні габаритні параметри стальних кроквяних ферм залежно від величини і схеми прикладання навантаження та прольоту, а саме висоту посередині прольоту та радіуси заокруглення поясів; вивчено вплив жорсткості вузлів і елементів решітки на загальний напружено-деформований стан ферми; виконано розрахунок стальної ферми арочного типу з криволінійними перфорованими поясами прольотом 30 м.