Calculation method improvement of damaged elements of steel structures

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Defects and damages of steel structures in combination with metal corrosion, stimulating the loss of local stability, can lead to their limited serviceable condition or operational unsuitability. There is no method for calculating elements with such damages. At the same time, “normative” strength testing of undamaged elements under two or more parametric loading leads to underestimated results. Therefore, the development of a reliable method for calculating the strength of elements, including undamaged ones, under general loading is relevant.Materials and methods. A method for investigating the strength of damaged and undamaged elements of steel structures in the general case of loading, taking into account the mutual influence of forces on the actual limit state corresponding to the criterion of limited plastic deformation is proposed. The solution of the problem is carried out in dimensionless parameters in reverse order, which reduces the calculation time by several orders of magnitude.Results. Based on the analysis of the obtained research results, an effective practical method for calculating damaged and undamaged elements is developed, which allows obtaining more reliable information about their strength. The effect of damage on strength was established, which, depending on its location relative to the acting forces N, Mx, My, can lead serviceable, limited or inoperable states. Significant strength reserves of undamaged I-beam elements were identified.Conclusions. An analytical solution in which the weakening of the cross section is compensated by equivalent loading by fictitious forces, allowing to reduce the strength test as for an undamaged element. The discovered strength reserves of undamaged I-beam elements indicate the need to study the rods with other types of cross sections.

About the authors

G. I. Belyy

Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (SPbGASU)

Email: office@erkon.ru

E. A. Matveev

Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (SPbGASU)

Email: egormatveev7798@gmail.com

References

  1. Di Sarno L., Majidian A., Karagiannakis G. The effect of atmospheric corrosion on steel structures: a state-of-the-art and case-study // Buildings. 2021. Vol. 11. Issue 12. P. 571. doi: 10.3390/buildings11120571
  2. Zhao Z., Zhang N., Wu J., Gao Y., Sun Q. Shear capacity of steel plates with random local corrosion // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 239. P. 117816. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117816
  3. Kong Z., Jin Y., Hossen G.M.S., Hong S., Wang Y., Vu Q.V. et al. Experimental and theoretical study on mechanical properties of mild steel after corrosion // Ocean Engineering. 2022. Vol. 246. P. 110652. doi: 10.1016/j.oceaneng.2022.110652
  4. Белый Г.И. Расчет упругопластических тонкостенных стержней по пространственно-деформируемой схеме // Строительная механика сооружений. 1983. С. 40–48.
  5. Стегачев П.Б. Исследование вопросов оценки эксплуатационного состояния стальных стропильных ферм : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1982. 27 с.
  6. Сотников Н.Г. Прочность и устойчивость элементов стальных конструкций из спаренных уголков, имеющих общие и местные дефекты и повреждения : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1987. 28 с.
  7. Родиков Н.Н. Устойчивость сжатых стержневых элементов конструкций из открытых профилей : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1987. 27 с.
  8. Лакусса К.С.Э. Прочность и пространственная устойчивость стержней из одиночных уголков : автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 1993. 26 с.
  9. Мункуева Е.М. Прочность и устойчивость элементов стальных конструкций крестового сечения, имеющих общие и местные дефекты и повреждения : автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 1999. 22 с.
  10. Косоруков В.А. Влияние случайных погнутостей сжатых стержней стальных стропильных ферм на их несущую способность : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1975. 12 с.
  11. Опланчук А.А. Несущая способность стержней ферм из уголков с местными дефектами : дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 1983. 241 с.
  12. Корчак М.Д. О влиянии местных начальных искривлений пояса на устойчивость решетчатого стержня // Совершенствование развития норм проектирования стальных строительных конструкций. 1981. С. 119–127.
  13. Асташкин М.В. Напряженно-деформированные и предельные состояния в сечениях стержневых элементов стальных конструкций при общем случае статического загружения : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2003. 130 с.
  14. Белый Г.И. «Обратный» метод расчета усиливаемых под нагрузкой стержневых элементов стальных конструкций путем увеличения сечений // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 6 (83). C. 46–55. doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-6-46-5. EDN FCYLVT.
  15. Ведерникова А.А. Численно-аналитический расчет устойчивости внецентренно сжатых трубобетонных стержней круглого и квадратного сечения // Вестник СевКавГТИ. 2017. № 3 (30). С. 112–118. EDN ZSIVVL.
  16. Смирнов М.О. Прочность и устойчивость стержневых элементов конструкций из холодно-гнутых профилей с фактически редуцированным сечением : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2021. 157 с.
  17. Смирнов М.О. Совершенствование обратного численно-аналитического метода расчета ЛСТК на устойчивость при внецентренном сжатии // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 1 (84). С. 46–52. doi: 10.23968/1999-5571-2021-18-1-46-52. EDN TDGIAI.
  18. Смирнов М.О. Совершенствование методики определения редуцированных сечений стержней из холодногнутых профилей при однопараметрическом загружении // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 2 (79). С. 60–67. doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-2-60-67. EDN NXYLAC.
  19. Белый Г.И., Гарипов А.И. Запредельные напряженно-деформированные состояния в поперечных сечениях элементов стальных конструкций // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 4 (93). С. 16–30. doi: 10.23968/1999-5571-2022-19-4-16-30. EDN MPRVNX.
  20. Zhang Z., Xu S., Wang Y., Nie B., Wei T. Local and post-buckling behavior of corroded axially-compressed steel columns // Thin-Walled Structures. 2020. Vol. 157. P. 107108. doi: 10.1016/j.tws.2020.107108
  21. Kullashi G., Siriwardane S.C., Atteya M.A. Lateral torsional buckling capacity of corroded steel beams: A parametric study // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1201. Issue 1. P. 012038. doi: 10.1088/1757-899X/1201/1/012038

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».