sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2023-20-1-138-149sibadi-1600Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАCONSTRUCTION AND ARCHITECTUREИсследование общей устойчивости сварных двутавровых балок с поперечно-гофрированной стенкой сортамента ZEMANInvestigation of the overall stability of welded I-beams with a cross-corrugated wall of the Zeman rangehttps://orcid.org/0000-0002-2915-982XМакеевС. А.MakeyevS. A.

Сергей Александрович Макеев – д-р техн. наук, доц.

г. Омск

Sergey A. Makeуev – Dr. of Sci., Associate Professor

Omsk

makeev608079@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8717-8597СилинаН. Г.SilinaN. G.

Наталья Геннадьевна Силина – исполнительный директор

Natalia G. Silina – Executive Director

Moscow

n.silina@stako.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9892-150XСтупинМ. А.StupinM. A.

Михаил Александрович Ступин – ведущий инженер

г. Керчь

г. Керчь

Mikhail A. Stupin – Leading Engineer

Kerch

79620503150@yandex.ruСибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)РоссияSiberian State Automobile and Highway University (SibADI)Russian FederationЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова»РоссияZAO Melnikov Central R&D Institute of Construction Material StructuresRussian FederationАО «Судостроительный завод им. Б. Е. Бутомы»РоссияB. E. Butoma Shipbuilding Plant JSCRussian Federation202315032023201138149Copyright © Макеев С.А., Силина Н.Г., Ступин М.А., 20232023Макеев С.А., Силина Н.Г., Ступин М.А.Makeyev S.A., Silina N.G., Stupin M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1600

Введение. Сварные двутавровые балки с поперечно-гофрированной стенкой при загружении в плоскости стенки рассчитываются на общую устойчивость в соответствии с п. 20.6.3.11 СП 294.1325800.2017, Изм. 2 от 15.06.2021 г. Здесь рассчитывается на общую продольную устойчивость из плоскости стенки балки отдельно взятый центрально сжатый пояс балки как шарнирно опертый по концам элемент. При этом не учитывается совместная работа сжатого пояса со стенкой, опорными ребрами, растянутым поясом.Цель работы. Показать расчетным путем на примерах шести балок, что если в сравнении с расчетом по СП 294.1325800.2017 учесть совместную работу сжатого пояса со стенкой, опорными ребрами, растянутым поясом, то расчетная критическая нагрузка общей потери устойчивости гофробалки будет больше. И это увеличение тем существенней, чем меньше высота гофробалки. При этом авторы ограничились рассмотрением балок с соотношением размеров и критических нагрузок, обеспечивающих при потере общей устойчивости работу стали в упругой стадии.Материалы и методы. Расчетным путем исследована общая устойчивость серии разрезных балок с поперечно-гофрированной стенкой тремя способами: по СП 294.1325800.2017, в ПК ЛИРА-САПР путем моделирования балок оболочечными элементами, включая пояса, стенки и опорные ребра и по СП 16.13330.2017, считая эквивалентную по критерию «общая устойчивость» сварную двутавровую балку с плоской стенкой.Результаты исследования. Приведены данные расчета критических нагрузок первой формы потери общей устойчивости шести разрезных балок сортамента Zeman высотой 333, 500, 750, 1000, 1250, 1500 мм пролетом 6,0 м тремя способами с загружением верхнего пояса, равномерно распределенной нагрузкой в плоскости стенки без раскреплений сжатого пояса в пролете и раскреплением опорных сечений из плоскости стенки и от поворота относительно оси балок.Обсуждение и выводы. Для балок с высотой стенки 333 мм учет совместной работы сжатого пояса со стенкой, растянутым поясом, опорными ребрами показал увеличение критической нагрузки в сравнении с расчетом по СП 294.1325800.2017 на 24%. При увеличении высоты балок до 900–1000 мм разница значений критических нагрузок, вычисленных с учетом совместной работы элементов балки и по СП 294.1325800.2017, нелинейно снижается до 3%. А для гофробалок с высотой 1000–1500 мм эта разница составляет менее 3%, что показывает возможность выполнения расчетов балок с поперечно-гофрированной стенкой сортамента Zeman с высотой 1000–1500 мм на общую устойчивость с достаточной для инженерных расчетов точностью по СП 294.1325800.2017.

Introduction. Welded I-beams with a transversely corrugated wall when loaded in the wall plane are calculated for overall stability in accordance with paragraph 20.6.3.11 of СП 294.1325800.2017, change 2 from 06/15/2021. Here, a separate centrally compressed girder belt is calculated for overall longitudinal stability from the plane of the beam wall as an element pivotally supported at the ends. This does not take into account the joint work of the compressed belt with the wall, supporting ribs, stretched belt.The authors set a goal to show by calculation using the examples of six beams that if, in comparison with the calculation according to СП 294.1325800.2017, the joint work of the compressed belt with the wall, support ribs, stretched belt is taken into account, then the calculated critical load of the total loss of stability of the corrugator will be greater. And this increase is the more significant, the lower the height of the corrugator. At the same time, the authors limited themselves to considering beams with a ratio of sizes and critical loads that ensure the operation of steel in the elastic stage with loss of overall stability.Materials and methods. The general stability of split beams with a transversely corrugated wall was studied by calculation in three ways: according to СП 294.1325800.2017, in the LIRA-CAD PC by modelling beams with shell elements, including belts, walls and support ribs, and according to CП 16.13330.2017, considering a welded I-beam with a flat wall equivalent to the criterion of general stability.The results of the study. The data of calculation of critical loads of the first form of loss of general stability of six split beams of the Zeman range with height are given 333, 500, 750, 1000, 1250, 1500 with a span of 6.0 m in three proposed ways with loading of the upper belt with a uniformly distributed load in the wall plane without loosening the compressed belt in the span and loosening the support sections from the wall plane and from rotation relative to the axis of the beams.Discussion and conclusions. For beams with a wall height of 333 mm, taking into account the joint work of the compressed belt with the wall, stretched belt, support ribs showed an increase in critical load in comparison with the calculation according to СП 294.1325800.2017 by 24%. With an increase in the height of the beams to 900-1000 mm, the difference in the values of critical loads calculated taking into account the joint work of the beam elements and according to СП 294.1325800.2017 non-linearly decreases to 3%. And for corrugated rollers with a height of 1000-1500 mm, this difference is less than 3%, which shows that it is possible to perform calculations of beams with a transversely corrugated wall of the Zeman range with heights of 1000-1500 mm for overall stability with sufficient accuracy for engineering calculations according to СП 294.1325800.2017.

сварная двутавровая балкабалка с поперечно-гофрированной стенкойобщая устойчивость балки из плоскости стенкиwelded I-beama beam with a transversely corrugated wallthe overall stability of the beam from the wall planeReferencesМаксимов Ю. С. Стальные балки с тонкой гофрированной стенкой – эффективный вид несущих конструкций производственных зданий / Ю. С. Максимов, Г. М. Остриков // Промышленное строительство. 1984.№ 4. С. 10–11.Maksimov Ju. S., Ostrikov G. M. Stal’nye balki s tonkoj gofrirovannoj stenkoj – jeffektivnyj vid nesushhih konstrukcij proizvodstvennyh zdanij [Steel beams with a thin corrugated wall – an effective type of load-bearing structures of industrial buildings]. Promyshlennoe stroitel’stvo. 1984; 4: 10–11. (In Russ.)Дмитриева Т. Л. Использование балок с гофростенкой в современном проектировании / Т. Л. Дмитриева, Х. Уламбаяр // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2015. № 4(15). С. 132–139.Dmitrieva T. L., Ulambajar H. Ispol’zovanie balok s gofrostenkoj v sovremennom proektirovanii [The use of beams with a corrugated wall in modern design. Izvestija vuzov. Investicii. Stroitel’stvo. Nedvizhimost’. 2015; 4(15): 132-139. (In Russ.)Брянцев А.А. Эффективность применения двутавров с гофрированными стенками в производственных зданиях / А. А. Брянцев, В. Э. Абсиметов, В. В. Лапин // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017.№ 3(54). С. 93–104.Brjancev A. A., Absimetov V. Je., Lalin V. V. Jeffektivnost’ primenenija dvutavrov s gofrirovannymi stenkami v proizvodstvennyh zdanijah [The effectiveness of the use of I-beams with corrugated walls in industrial buildings]. Stroitel’stvo unikal’nyh zdanij i sooruzhenij. 2017; 3(54): 93–104. (In Russ.)Заборова Д. Д., Дунаевская Ю. П. Преимущества и особенности применения гофробалки в строительстве / Д. Д. Заборова, Ю. П. Дунаевская // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 7(22). С. 36–53.Zaborova D. D., Dunaevskaja Ju. P. Preimushhestva i osobennosti primenenija gofro–balki v stroitel’stve [Advantages and features of the use of corrugated beams in construction]. Stroitel’stvo unikal’nyh zdanij i sooruzhenij. 2014; 7(22):36–53. (In Russ.)Тишков Н. Л. Совершенствование конструкции стальной двутавровой балки с тонкой поперечно-гофрированной стенкой / Н. Л. Тишков, А. Н. Степаненко, И. Л. Шипелев, М. Б. Устименко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22, № 2. С. 104–111.Tishkov N. L., Stepanenko A. N., Shipelev I. L., Ustimenko M. B. Sovershenstvovanie konstrukcii stal’noj dvutavrovoj balki s tonkoj poperechno-gofrirovannoj stenkoj [Improving the design of a steel I-beam with a thin transverse corrugated wall]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel’nogo universiteta. 2020; T. 22. no 2:104–111. (In Russ.)Остриков Г. М., Максимов Ю. С., Долинский В. В. Исследование несущей способности стальных двутавровых балок с вертикально гофрированной стенкой / Г. М. Остриков, Ю. С. Максимов, В. В. Долинский // Строительная механика и расчет сооружений. 1983. № 1. С. 68–70.Ostrikov G. M., Maksimov Ju. S., Dolinskij V. V. Issledovanie nesushhej sposobnosti stal’nyh dvutavrovyh balok s vertikal’no gofrirovannoj stenkoj [Investigation of the bearing capacity of steel I-beams with a vertically corrugated wall]. Stroitel’naja mehanika i raschet sooruzhenij. 1983; 1: 68–70. (In Russ.)Denan F. The study of lateral torsional buckling behavior of beam with trapezoid web steel section by experimentally and finite element analysis / F. Denan, M.H. Osman, S. Saad // IJRRAS 2 (3). March. 2010. PP. 232-240.Denan F., Osman M. H., Saad S. The study of lateral torsional buckling behavior of beam with trapezoid web steel section by experimentally and finite element analysis. IJRRAS. 2010. 2 (3). March: 232-240.Denan F. Nonliner analysis of triangular web profile steel section under bending behavior / F. Denan, K. K. Shoong, N. S. Hashim, C. W. Ken // Lecture Notes in Civil Engineering. 2019. № 9.pp. 463–472.Denan F., Shoong K. K., Hashim N. S., Ken C. W. Nonliner analysis of triangular web profile steel section under bending behavior. Lecture Notes in Civil Engineering. 2019; 9:463–472.Васильев A. Л. Прочные судовые гофрированные переборки / A. Л. Васильев, М. К. Глозман, Е. А. Павлинова, Н. В. Филиппио. Л.: Судостроение, 1964. 316 с.Vasil’ev A. L., Glozman M. K., Pavlinova E. A., Filippio N. V. Prochnye sudovye gofrirovannye pereborki [Durable ship corrugated bulkheads]. L.: Sudostroenie, 1964. 316 p. (In Russ.)Максимов Ю. С. Легкие стальные конструкции покрытий производственных зданий // Экспресс информация. Алма–Ата: КазЦНТИС Госстроя КазС-СР. 1987.41 с.Maksimov Ju. S. Legkie stal’nye konstrukcii pokrytij proizvodstvennyh zdanij [Light steel structures of coatings of industrial buildings]. Jekspress informacija. Alma–Ata: KazCNTIS Gosstroja KazSSR. 1987. 41 p. (In Russ.)Макеев С. А. Разработка методики уточненного расчета гофробалок на общую устойчивость / С. А. Макеев, Н. Г. Силина // Промышленное и гражданское строительство.2020. № 12. С. 50–58.Makeуev S. A., Silina N. G. Razrabotka metodiki utochnennogo rascheta gofrobalok na obshhuju ustojchivost’ [Development of a methodology for the refined calculation of corrugated rollers for general stability]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2020; 12: 50-58. (In Russ)Макеев С. А. Методика расчета сварных двутавровых балок с поперечно-гофрированной стенкой на общую устойчивость / С. А. Макеев, Н. Г. Силина, А. А. Комлев, С. А. Матвеев // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 2. С.4–9.Makeуev S. A., Silina N. G., Komlev A. A., Matveуev S. A. Metodika rascheta svarnyh dvutavrovyh balok s poperechno-gofrirovannoj stenkoj na obshhuju ustojchivost’ [Method of calculation of welded I-beams with a transverse corrugated wall for general stability]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2022; 2: 4 -9. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.