Оптимизация швеллерных и двутавровых гнутозамкнутых профилей с трубчатыми полками из листового проката разных толщин

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлено продолжение оптимизации швеллерных и двутавровых гнутозамкнутых профилей (ГЗП) с трубчатыми полками из листового проката разных толщин. Такие профили предназначены для легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), которые отличаются высокими технико-экономическими показателями и массовым спросом в промышленно-гражданском строительстве, что подтверждает актуальность их дальнейшей проработки. Приведены основные итоги расчета оптимальной на изгиб компоновки составных сечений двутавровых ГЗП из листовых заготовок разных толщин, включая унифицированные по оптимальным параметрам швеллерных ГЗП. Цель исследования - показать, что характеристики ЛСТК можно дополнительно улучшить при помощи формообразования профилей, сочетающего в составном сечении прямые и круглые очертания замкнутых и открытых контуров. Методы. Посредством опытно-конструкторских проработок, решения оптимизационных задач и вариантного проектирования двутавровых профилей уточнены их составные сечения из листовых заготовок разных толщин, в том числе заготовок швеллерных профилей. Оригинальность двутавровых и швеллерных ГЗП подтверждена патентной экспертизой. Результаты. Двутавровый ГЗП состоит из двух трубчатых полок и одной стенки двойной толщины. Расчет оптимальной компоновки двутаврового ГЗП из листового проката разных толщин на изгиб показал, что несущая способность лимитирована отношением толщин полок и стенки его составного сечения. В частности, когда толщина полок в 2 раза больше толщины стенки, прочность максимальна при отношении размеров ширины и высоты 1/11, а когда толщина полок составляет 0,6 толщины стенки, прочность максимальна при отношении размеров 1/3,3. При отношениях размеров ширины и высоты двутавровых ГЗП 1/2,68…1/3 и швеллерных ГЗП 1/5,36…1/6 их составные сечения оптимально компоновать из унифицированных заготовок.

Об авторах

Александр Суренович Марутян

Колледж Пятигорского института (филиала) Северо-Кавказского федерального университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: al_marut@mail.ru
SPIN-код: 8528-9956

преподаватель, кандидат технических наук, доцент

Российская Федерация, 357500, Пятигорск, пр-кт 40 лет Октября, д. 56

Список литературы

  1. Lyahovich L.S., Akimov P.A., Tuhfatullin B.A. On one problem of optimization of structures, taking into account the requirements of stability, strength, with restrictions on the first frequency of natural vibrations. Academia. Architecture and construction. 2020;(4):76–82. (In Russ.) https://doi.org/10.22337/2077-9038-2020-4-76-82
  2. Lyahovich L.S., Akimov P.A., Tuhfatullin B.A. Estimation of the proximity to the project of the minimum material consumption of the decision on the optimization of the width of piecewise-constant sections of the flange of the I-beam cross-section under stability constraints or by the value of the first natural vibration frequency. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Journal of Construction and Architecture. 2020;22(4):114–125. (In Russ.) https://doi.org/10.31675/1607-1859-2020-22-4-114-125
  3. Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment of the proximity of design to minimum material capacity solution of problem of optimization of the flange width of I-shaped cross-section rods with allowance for stability constraints or constraints for the value of the national frequency and strength requirements. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2020;16(2):71–82. https://doi.org/ 10.22337/2587-9618-2020-16-2-71-82
  4. Perelmuter A.V. Essays on the history of metal structures. Moscow: SKAD Soft Publ.; Publishing House ASV; 2015. р. 28–42. (In Russ.)
  5. Perelmuter A.V. Constructive form number one. Proceeding of the Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture. 2012;(1):27–39. (In Russ.)
  6. Kuznecov D.N., Sazykin V.G. Stress-strain state of a steel I-beam as part of a combined beam (part 1). News of Higher Educational Institutions. Construction. 2019;(11):5–16. (In Russ.)
  7. Kuznecov D.N., Sazykin V.G. Stress-strain state of a steel I-beam as part of a combined beam (part 2). News of Higher Educational Institutions. Construction. 2019;(12):13–23. (In Russ.)
  8. Kuznecov D.N., Sazykin V.G. Stress-strain state of a steel I-beam as part of a combined beam (part 3). News of Higher Educational Institutions. Construction. 2020;(1):18–33. (In Russ.)
  9. Tusnin A.R., Abdurahmonov A.H. Bearing capacity of a centrally compressed I-beam in constrained torsion. Industrial and Civil Engineering. 2020;(9):21–27. (In Russ.) https://doi.org/10.33622/-7019.2020.09.21-27
  10. Abdurahmonov A.H. Numerical analysis of stability of a centrally compressed I-beam under constrained torsion. Construction: Science And Education. 2020;10(4):11–27. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/2305-5502.2020.4.2
  11. Garkin I.N., Lashtankin A.S. Numerical analysis of stability of a centrally compressed I-beam under constrained torsion. Regional Architecture and Engineering. 2020;(3):68–77. (In Russ.)
  12. Paryshev D.I., Iltyakov A.V., Kopyrin V.I., Moiseev O.Y., Agafonov Y.A., Ovchinnikov I.G., Sherenkov V.M., Ovchinnikov I.I., Harin V.V., Harin D.A., Voronkin V.V., Popov I.P. Bituminous concrete beam. Russian Federation patent No. 2739271. Bulletin No 36. (In Russ.) Available from: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/ 002/739/271/%D0%98%D0%97-02739271-00001/DOCUMENT.PDF (accessed 02.02.2021).
  13. Belov G.I. Development of methods for calculating bar elements of steel structures under multi-parameter loading. Bulletin of Civil Engineers. 2020;(3):43–54. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2020-17-3-43-54
  14. Belov G.I. An analytical-numerical method for calculating the stability of rod elements of light steel thin-walled structures. Bulletin of Civil Engineers. 2020;(4):39–46. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2020-17-4-39-46
  15. Kosenkov V.V., Shurinov A.V. Refinement of methods for calculating structures from steel thin-walled cold-formed sections. Industrial and Civil Engineering. 2020;(10):65–76. (In Russ.) https://doi.org/10.33622/0869-7019.2020.10.65-76
  16. Fan S., Chen M., Li S., Ding Z., Shu G., Zheng B. Stainless steel lipped C-section beams: numerical modelling and development of design rules. Journal of Constructional Steel Research. 2019;(152):29–41.
  17. Ye J., Hajirasouliha I., Becque J., Pilakoutas K. Development of more efficient cold-formed steel channel sections in bending. Thin-Walled Structures. 2016;(101):1–13.
  18. Lawsona R.M., Bastab A. Deflection of C-section beams with circular web openings. Thin-Walled Structures. 2019;(134):277–290.
  19. Chen W., Ye J., Zhao Q., Jiang J. Full-scale experiments of gypsum-sheathed cavity-insulated cold formed steel walls under different fire conditions. Journal of Constructional Steel Research. 2020;(164):105809.
  20. Li Z., Li T., Xiao Y. Connections used for cold-formed steel frame shear walls sheathed with engineered bamboo panels. Journal of Constructional Steel Research. 2020;(164):105787.
  21. Nazmeeva T.V., Sivohin A.D. Refinement of methods for calculating structures from steel thin-walled cold-formed sections. Industrial and Civil Engineering. 2018;(10):41–45. (In Russ.)
  22. Solodov N.V., Vodyahin N.V., Ishchuk Ya.L. Increasing the bearing capacity of the overlap connection of thin sheet parts. Bulletin of Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. 2019;(9):30–37. (In Russ.) https://doi.org/10.34031/article_5da44cc0ad5700.29474015
  23. Shirokov V.S., Solovev A.V., Igolkin S.A. Testing of the joints on pop rivets with bulge. Urban Сonstruction and Architecture. 2020;10(3):21–25. (In Russ.) https://doi.org/10.17673/Vestnik.2020.03.4
  24. Li Z., Li T., Xiao Y. Connections used for cold-formed steel frame shear walls sheathed with engineered bamboo panels. Journal of Constructional Steel Research. 2020;(164):105787.
  25. Tonakanyan M.M. Investigation of non-geometric factors affecting the manufacture and installation of steel structures. Bulletin of Civil Engineers. 2020;5(82):141–146. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2020-17-5-141-146
  26. Onosov G.V., Silina N.G. Corrosion resistance of galvanized sheet steel. Industrial and Civil Engineering. 2020;(10):4–8. (In Russ.)
  27. Buecker R.V. Sheet metal beam. United States Patent No 6131362. 2000, Oct. 17.
  28. Doktorov M.E. Collapsible I-beam M.E. Doktorova with hollow shelves. Russian Federation patent No 2043467. 1995. Bulletin No 24. (In Russ.) Available from: https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber= 2043467&&TypeFile=html (accessed: 02.02.2021).
  29. Zamaliev F.S., Zamaliev E.F., Bikkinin E.G., Ismagilov B.T., Gajnutdinov A.I. Steel concrete composite beam. Russian Federation patent No 185608. 2018. Bulletin No 35. (In Russ.) Available from: https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2685013&TypeFile=html (accessed: 02.02.2021).
  30. Kuznecov I.L., Fahrutdinov A.F., Ramazanov R.R. Results of experimental studies of the shear performance of joints of thin-walled elements. Vestnik MGSU. 2016;(12):34–43. (In Russ.)
  31. Endzhievskij L.V., Tarasov A.V., Tarasov I.V. Curved steel profile folded steel profile and a composite building element based on it. Russian Federation patent No 2478764. 2013. Bulletin No 10. (In Russ.) Available from: https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2478764&TypeFile=html (accessed: 02.02.2021).
  32. Endzhievskij L.V., Tarasov A.V. Numerical and experimental studies of the frame of the building frame made of sheet steel. Industrial and Civil Engineering. 2012;(10):52–54. (In Russ.)
  33. Marutyan A.S. Bent profiles and calculation of their optimal parameters. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Building. 2019;15(10):33–43. (In Russ.) https://doi.org/10.22363-1815-5235-2019-15-1-33-43
  34. Marutyan A.S. Comparative calculation of the optimal parameters of bent and bent-closed channels. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(6):415–432. (In Russ.) https://doi.org/10.22363-1815-5235-2019-15-6-415-432
  35. Marutyan A.S. I-beams bent-closed profiles with tubular shelves and calculation of the optimal arrangement of their composite sections. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020;16(5):334–350. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-5-334-350
  36. Kaplun Y.A. Steel structures from wide-flange I-beams and T-beams. Moscow: Strojizdat Publ.; 1981. р. 10–12. (In Russ.)
  37. Melnikov N.P. Metal constructions. Current state and development prospects. Moscow: Strojizdat Publ.; 1983. p. 82.
  38. Recommendations for the design, manufacture of installation of enclosing and supporting structures from steel bent profiles of increased rigidity. Moscow: CNIIPSK imeni N.P. Melnikova Publ.; 1999. p. 8–11. (In Russ.)
  39. Korsun N.D., Prostakishina D.A. Analysis of the stress-strain state of a composite section made of thin-walled profiles taking into account the intial jeometric imperfections. Akademicheskij vestnik UralNIIproekt RAASN. 2018;(4):83–88. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».