ОПТИМАЛЬНА ВИСОТА СТАЛЕВИХ ДВОТАВРОВИХ БАЛОК ЗІ ЗМІННОЮ ШИРИНОЮ ПОЛИЦЬ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.12.2023.42-52Ключові слова:
Сталеві балки;, балки із змінною шириною полиць;, балки із змінною жорсткістю;, міцність балок;, оптимальний переріз балок.Анотація
В статті удосконалено методологічний підхід пошуку найкращого конструктивного рішення балки із зварного сталевого двотавра із змінною шириною полиці. Описано іделізовану фізико-математичну мо-дель конструкцію балки із зварного сталевого двотавра із зміною шириною полиці в залежності від витрат сталі і зміни геометричних характеристик перерізу. За обмеження прийняті умови міцності балки при згині.
Метою досліджень стало розробка підходу, щодо встановлення закономірності раціонального конструктивного рішення в залежності від змінності ширини полиці пружної сталевої двотаврової балки по довжині. Показано, що визначення закономірності зміни напружено-деформованого стану сталевих балок зі змінною шириною полиць при постійній висоті перерізу є актуальною задачею. В результаті досліджень
показано вплив зміни ширини полиці двотавра на оптимальні витрати сталі на конструкцію.
Встановлена закономірність між параметром змінності ширини полиці і координатою розрахункового перерізу.
Підтверджено ефект зміщення розрахункового перерізу балок у бік зменшення геометричних характеристик балок в залежності від ступеня змінності ширини полиці по довжині балки. Так в балках зі змінною шириною полиці
при постійній висоті стінки максимальні напруження виникають в перерізі не з максимальними геометричними характери-стиками.
Отримані аналітичні залежності визначення оптимальної висоти в залежності від змінності ширини полиці.
Описано методологію досліджень при пошуку раціонального конструктивного рішення. Показано, що у випадку змінності ширини полиці параметр оптимальної висоти балки залежить від функції розподілу навантаження по довжині балки.
Досліджено консольно-защемлену пружну балку двотаврового перерізу. Через відносний параметр змінності геометричних характе-ристик показано, що при зміні параметра змінності
ширини полиці розрахунковий переріз переміщується у бік вільного кінця із меншими геометричними характеристиками. Проведені відповідні числові дослідження, які проілюстровані графіками.
Проведені дослідження дозволяють обирати оптимальні розміри сталевого зварного двотавра із зміною шириною полиць для балкових елементів, що сприймають згинальні моменти. За результатами досліджень рекомендовано ступінь змінності перерізу для раціональних конструкцій сталевих двотаврових балок із змінною шириною полиць.
Посилання
Нілов О.О., Пермяков В.О., Шимановський О.В., Білик С.І., Лавріненко Л.І., Бєлов І.Д., Володимирський В.О. Металеві конструкції. /Київ: Видавництво «Сталь», 2010 - 869 с.
Гордеев В.Н. Элементарные задачи оптимизации двутавра // Збірник наукових праць Українського науково-дослідного та проектного інституту сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського. - 2009. - Вип. 3. - С. 27-48.
Білик С. І. Раціональні сталеві каркаси малоенергоємних будівель із двотаврів змінного перерізу : дис. доктора. техн. наук : 05.23.01 /C.І. Білик – Київ, 2008. – 460 c.
Bilyk S.I., BilykА.S., Nilova T.O., Shpynda V.Z., Tsyupyn E.I. Buckling of the steel frames with the I-shaped cross-section columns of variable web height // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical
collected articles – Kyiv: KNUBA, 2018. – Issue 100. – P. 140-154.
Білик С. І. Раціональні рамні каркаси постійного та змінного двотаврового перерізу з підвищеною гнучкістю стінки / С. І. Білик, І.О.
Скляров // Збірник наукових праць Українського науково-дослідного та проектного інституту сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського. - 2010. - Вип. 5. - С. 199-209.
Білик С І. Конструктивні коефіцієнти та раціональна висота сталевої коробчастої балки постійного перерізу / С І. Білик, Л. І. Лавриненко // Будівельне виробництво. - 2017. - № 62(1).С. 33-38.
Білик С.І. Методика визначення оптимальної висоти cталевої двотаврової балки зі змінним перерізом стінки при розвитку обмежених
пластичних деформацій // Збірник наукових праць Українського науково-дослідного та проектного інституту сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського/Відп. ред.О.В. Шимановський. – К.: Вид-во «Сталь»,
, вип.9.c. 28-33.
Daurov M.K., Bilyk A.S. Providing of the vitality of steel frames of high-rise buildings under action of fire // Strength of Materials and heory
of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2019. – Issue 102. – P.62-68.
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2019.102.62-68
Білик А., Нужний В., Джанов Л., Перестюк В. Особливості аналітичного розв’язку задачі про переміщення консольних сталевих балок
зі змінною шириною полиць/А. Білик, // Зб.наук.праць Будівельні конструкції. Теоріяі практика. № 7 (2020): – С. 85-92.
https://doi.org/10.32347/2522-4182.7.2020.85-92
Лавриненко Л., Олійник Д. Області оптимальних параметрів сталевих гофрованих балок // Зб.наук.праць Будівельні конструкції.
Теорія і практика. Вип 7, 2020 С.45-56.
https://doi.org/10.32347/2522-4182.7.2020.45-56
Peleshko I., Yurchenko V. An optimum structural computer-aided design using update gradient method // Proceedings of the 8th International Conference “Modern Building Materials, Structures and Techniques”
(Lithuania, Vilnius, May 19-21, 2004), Faculty of Civil Engineering, Vilnius Gediminas Technical University. – p. 860-865.
Білик С. І., Юрченко В. В. Оптимізація розміру відгину, що підкріплює полиці, устержневих елементах конструкцій із холодногнутих профілів // Опір матеріалів і теорія споруд: наук.-тех. збірн. – К.: КНУБА, 2020. –
Вип. 105. – С. 73-86.
Перельмутер А. В., Юрченко В. В. Дослідження області несучої здатності нонкостінних стержневих елементів із холоднокатаних
профілів (Load-bearing capacity region analysis of thin-walled structural members from coldformed profiles) // Science and construction. –
No 3 (21), 2019. – p. 42 – 48 https://doi.org/10.33644/scienceandconstruction.v 21i3.110
Permyakov V. O., Yurchenko V. V., Peleshko I. D. An optimum structural computer-aided design using hybrid genetic algorithm //Proceeding of the International Conference “Progress in Steel, Composite and Aluminium
Structures” / Gizejowski, Kozlowski, Sleczka &Ziolko (eds.) / Taylor & Francis Group, London,2006. – p. 819-826.
Yurchenko V. Searching for shear forces flows in arbitrary cross-sections of thin-walled bars:numerical algorithm and software implementation // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical
collected articles. – Kyiv: KNUBA, 2019. – Issue 103. – p. 82 – 111.
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2019.103.82-111.
Pham DC (2001). Shakedown kinematic theorem for elastic-perfectly plastic bodies. //Int.J. Plasticity, 17, pp. 773-780.
Iandiorio C., Salvini. P. On the Formulation of an Elastic-Plastic Beam Model: the PreIntegration Idea //IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 202, 1214(1):012026.
R. A. C. Slater. Theory and Application to Metal Forming Processes //Macmillan, 1977.-422p.
Ma J., Welo T. Analytical springback assessment in flexible stretch bending of complex shapes. //International Journal of Machine Tools and Manufacture,2021.- 160:1-19.
Ruixue Zhai, Zhuangkun Zhao, Analytical Prediction of Stretch-Bending Springback Based on the Proportional Kinematic //Hardening
Model. 2021, 13(12), 2389
