Ветров Станислав Дмитриевич, аспирант кафедры технологии и организации строительства
286123, г. Макеевка, ул. Державина, 2
Stanislav D. Vetrov, Postgraduate student
2 Derzhavin Str., Makeyevka, Donetsk People’s Republic, 286123
Югов Анатолий Михайлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии и организации строительства
286123, г. Макеевка, ул. Державина, 2
Anatoliy M. Yugov, Dr.Sc. (Eng.), Professor, Head of the Department of Construction Technology and Organization
2 Derzhavin Str., Makeyevka, Donetsk People’s Republic, 286123
Введение. Данная статья посвящена проблеме усиления металлических конструкций промышленных зданий в условиях их реконструкции и технического перевооружения. Модернизация производства, восстановление строительных объектов влекут за собой увеличение эксплуатационных нагрузок на здания и сооружения, что, в свою очередь, приводит к необходимости их усиления. В связи с этим актуальным направлением в области строительства становится разработка эффективных конструктивных форм и решений для реализации важных технико-экономических задач, направленных на снижение веса и материалоемкости конструкций, повышение производительности труда при их изготовлении и монтаже, сокращение сроков возведения и, соответственно, снижение себестоимости. Одним из рациональных способов решения данной проблемы является использование бистальных балок — сварных конструкций, в которых сочетаются разные марки стали: сталь повышенной прочности используется в наиболее напряженных элементах сечения (поясах), а менее прочная сталь применяется для вертикальных стенок. Данный способ усиления в научной литературе еще не получил должного освещения, что актуализирует необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований в данной области. Цель настоящего исследования — изучить эффективность использования бистальных балок при усилении конструктивных элементов промышленных объектов.
Материалы и методы. Методологической основой исследования послужил хронологический анализ научных публикаций о теоретическом и практическом опыте использования металлических конструкций в современном строительстве и способах их усиления. При оценке эффективности применения бистальных балок при усилении металлических конструкций использовались научные методы индукции, дедукции, обобщения и сравнения.
Результаты исследования. Осуществлен обзор теоретических источников, посвященных металлическим конструкциям и способам их усиления в современном строительстве. Проанализирована динамика научных публикаций по металлическим конструкциям за последние 50 лет, а также по проблеме их усиления за период с 50-х гг. ХХ в. по 2025 г. ХХI в. Изучена действительная работа бистальных балок и методики их расчета. Проведен анализ эффективности использования бистальных балок при усилении металлических конструкций в промышленных зданиях. Установлена зависимость увеличения несущей способности металлической конструкции, снижения ее веса и себестоимости от использования разных марок стали.
Обсуждение и заключение. Установлена большая эффективность бистальных балок при усилении по сравнению с моностальными конструкциями. Использование данного решения непосредственно влияет на технико-экономические показатели. Сталь повышенной прочности в поясах существенно повышает несущую способность балки, а менее прочная сталь для вертикальных стенок снижает общий вес конструкции и обеспечивает необходимую пластичность. Совокупность данных факторов способствует достижению экономического эффекта.
Introduction. The article examines reinforcement of metal structures in industrial buildings undergoing reconstruction and modernization. Modernization of production and restoration in constructional facilities results in increased operational loads on buildings and structures, thereby making structural strengthening essential. Therefore development of efficient structural systems and engineering solutions aimed at reducing structural weight and material usage, increasing labor productivity during their manufacture and installation, reducing construction time and, consequently, lowering costs has become an important realm in construction. A viable solution is to make use of hybrid steel beams, i.e., welded structures combining different grades of steel: high-strength steel is employed in the most highly stressed elements of the cross-section, i.e., flanges, whereas lower-strength steel is used in vertical webs. This reinforcement approach has not received sufficient attention in the scientific literature, which underscores the need for theoretical and experimental studies in the area. The aim of the study is to evaluate the effectiveness of bi-steel beams for reinforcing the structural elements of industrial facilities.
Materials and Methods. The methodological foundation of the study was a chronological analysis of scientific publications on the theoretical and practical application of metal structures in modern construction and reinforcement methods. While evaluating the effectiveness of using hybrid steel beams in reinforcement of metal structures, scientific methods of induction, deduction, generalization, and comparison were employed.
Research Results. The literature on metal structures and modern reinforcement methods was reviewed. The dynamics of scientific publications on metal structures over the last 50 years, as well as on reinforcement since the 1950s until 2025, has been analyzed. The actual efficiency of hybrid steel beams in reinforcement of metal structures in industrial buildings has been investigated. The dependence of an increase in the load-bearing capacity of a metal structure, reduction in its weight and costs on the use of different grades of steel has been identified.
Discussion and Conclusion. Hybrid steel beams in reinforcement have been proved to be more efficient in comparison to mono-steel structures. This solution has a direct impact on the technical and economic indicators. High-strength steel in flanges contributes to a significant increases in the load-bearing capacity of ta beam, whereas lower-strength steel for vertical walls reduces the overall weight of a structure and ensures a necessary level of ductility. A combination of these enhances an economic impact.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.