ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СЖАТЫХ ПОЛКАХ АРОЧНЫХ СТАЛЬНЫХ ТОНКОЛИСТОВЫХ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЛИСТОВ

Введение. Стальные тонкостенные холодногнутые профили широко используются в строительстве. В арочных стальных холодногнутых профилях трапециевидного сечения остаточные нормальные напряжения, ориентированные вдоль профиля, возникают на стадии изготовления арочных заготовок из плоских профилированных листов и обусловлены технологическим процессом продольного гиба в холодном состоянии с вовлечением крайних зон профиля в пластическую стадию с разгрузкой без последующей термообработки. По предварительной оценке остаточные напряжения могут составлять при малых радиусах арочного профиля до одной трети от расчетного сопротивления листовой стали. В настоящее время остаточные технологические напряжения продольного гиба не учитываются при проектировании конструкций из тонкостенного продольно-гнутого проката трапециевидного сечения. Цель данной работы – разработка способа определения остаточных напряжений в сжатых полках арочных стальных тонколистовых холоднокатаных профилированных листов, обеспечивающего простоту методики измерений и расчета, достоверность и высокую точность полученных значений напряжений.

Материалы и методы. Произведен анализ ранее опубликованных материалов, выявлены преимущества и недостатки предыдущих исследований. Показаны преимущества предложенного метода определения остаточных технологических нормальных напряжений в сжатых полках арочного стального тонколистового профилированного проката.

Результаты. Сформирован новый способ выполнения разрезов сжатой полки и проведения измерений деформаций с целью дальнейшего определения остаточных нормальных напряжений в сжатых полках арочного стального тонколистового холоднокатаного профилированного проката. Предложенный способ в значительной степени упрощает существующую методику определения остаточных технологических нормальных напряжений в сжатых полках профиля, повышает точность измерения деформаций в сжатых полках профиля.

Обсуждение и заключение. Данный способ измерения деформация для определения остаточных технологических напряжений позволяет усовершенствовать существующие методы определения остаточных напряжений, упростить вычисления, а также повысить точность определения напряжений. В дальнейшем будет произведено численное моделирование технологического процесса гиба арочных профилей, а также экспериментальная оценка адекватности предложенного способа. 

Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи. Прозрачность финансовой деятельности: авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

1. Жданов Д. А., Уласевич В. П. Бескаркасные арочные покрытия из стальных тонкостенных профилей: история, современное состояние и перспективы применения в Республике Беларусь // Вестн. Брест. гос. техн. ун-та. 2016. № 1 : Строительство и архитектура. С. 30–34.

2. Айрумян Э.Л., Каменщиков Н.И., Липленко М.А. Перспективы ЛСТК в России // СтройПРОФИ. 2013. № 10. С. 12–17.

3. Ведяков И. И., Соловьев Д. В., Арменский М. Ю. Новые типы бескаркасных зданий и перспективы их развития // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 10. С. 27–29.

4. Рудак А. В., Беляев Н. В. Ограждающие конструкции из тонколистового трапециевидного профиля // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2009. Вып. 3 (13). С. 40–45.

5. Красотина Л.В., Краснощеков Ю.В., Мосенкис Ю. М. Использование арочного профнастила при реконструкции зданий // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2009. № 14. C. 41–46.

6. Липленко М.А., Айрумян Э.Л. Особенности работы бескаркасных арочных покрытий из стальных холодногнутых профилей // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 6. С. 42–44.

7. Жданов Д. А., Уласевич В. П. К определению эффективных сечений стальных бескаркасных арочных покрытий по Еврокоду // Строительная наука и техника. 2013. № 2. С. 22–26.

8. Еремеев П.Г., Киселев Д.Б., Арменский М.Ю. К проектированию бескаркасных конструкций арочных сводов из холодногнутых тонколистовых стальных профилей // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2004. № 7. С. 2–3.

9. Красотина Л. В., Красношеков Ю. В., Макеев С. А., Селиванов А. В. Результаты экспериментального поведения несущего арочного покрытия из трапециевидного профиля // Омский научный вестник. 2007. № 2 (56). С. 38–42.

10. Липленко М.А. Метод нагружения арочный конструкции при испытаниях // Строительная механика и расчет сооружений. 2014. № 3 (254). С. 57–61.

11. Липленко М.А., Кунин Ю. С., Володин М. В. Экспериментальные исследования профилированного настила нового типа // Строительная механика и расчет сооружений. 2015. № 6 (263). С. 67–76.

12. Quach W.M., Teng J.G., Chung K.F. Residual stresses in steel sheets due to coiling and uncoiling: a closed-form analytical solution // Engineering Structures. 2004. Vol. 26, Issue 9. P. 1249–1259. DOI: 10.1016/j. engstruct.2004.04.005.

13. Quach W.M., Teng J.G., Chung K.F. Residual stresses in press-braked stainless steel sections. I: Coiling and uncoiling of sheets // Journal of Constructional Steel Research. 2009. Vol. 65, Issue 8-9. P. 1803–1815. DOI: 10.1016/j.jcsr.2009.04.007.

14. Quach W.M., Teng J.G., Chung K.F. Residual stresses in press-braked stainless steel sections. II: Press-braking operations // Journal of Constructional Steel Research. 2009. Vol. 65, Issue 8-9. P. 1816–1826. DOI: 10.1016/j.jcsr.2009.04.011.

15. Cristopher D. Moen, Takeru Igusa, Schafer B. W. Prediction of residual stresses and strains in cold-formed steel members // Thin-Walled Structures. 2008. Vol. 46, Issue 11. P. 1274–1289. DOI: 10.1016/j. tws.2008.02.002.

16. Jacques Rondal. Residual stresses in coldrolled profiles // Construction and Building Materials. 1987. Vol. 1, Issue 3. P. 150–164. DOI: 10.1016/0950- 0618(87)90016-X.

17. Макеев С. А., Колмаков Д. М. Моделирование остаточных напряжений в арочном тонкостенном прокате трапециевидного сечения // Омский научный вестник. 2014. № 1 (127). С. 69–73.

18. Макеев С. А., Гришаев Н. А. Численный анализ прочности и местной устойчивости арочных профилей трапециевидного сечения с учетом остаточных напряжений продольного гиба // Строительная механика и расчет сооружений. 2010. № 2. С. 37–40.

19. Макеев С. А. [и др.]. Методы расчета и испытаний легких ограждающих конструкций: монография / Минобрнауки России, ОмГТУ. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. 124 с.: ил.

20. Холкин Е. Г., Соколовский З. Н. Методика расчета трапециевидных тонкостенных профилей с учетом местной потери устойчивости // Омский научный вестник. 2010. № 3. С. 50–53.

21. Уласевич В. П., Жданов Д. А. Деформационный расчет бескаркасных арочных покрытий из стальных тонкостенных холодногнутых профилей // Вестн. Брест. гос. техн. ун-та. Строительство и архитектура. 2015. № 1 : С. 66–72.

22. Макеев С. А., Гришаев Н. А. Численное исследование местной устойчивости арочных профилей трапециевидного сечения // Омский научный вестник. 2010. № 1 (87). С. 93–97.

23. Кузьмин Д. А. Математическая модель тонкостенных связей в составе трехслойных цилиндрических покрытий // Вестник СибАДИ: Научный рецензируемый журнал. 2012. №4 (26). С. 41–48.

24. Рудак А. В., Макеев С. А. Математическая модель бескаркасного двухслойного арочного свода из холодногнутых тонколистовых стальных профилей // Строительная механика и расчет сооружений. 2009. № 2. С. 1–6.

25. Сеитов Е. А., Макеев С. А. Способ определения остаточных напряжений в арочных профилях // Динамика систем, механизмов и машин. 2019. Том 7, № 1. С. 146–153.