Методика проектирования стальных рам переменного сечения из прокатных двутавров

Введение. Статья посвящена проблемам подбора наиболее эффективного с точки зрения металлоемкости двутаврового сечения для создания рамы переменного сечения. Из различных вариантов создания переменных по длине элементов рамы в данной работе рассматриваются элементы, образованные из обычных двутавров путем диагонального роспуска стенок с последующей сваркой, как один из наиболее технологичных вариантов. Для получения наиболее эффективного с точки зрения металлоемкости сечения предлагается применение моносимметричного двутавра, составленного из двух различных позиций сортамента.

Материалы и методы. Изучение научных исследований, посвященных проектированию конструкций из двутавров, позволило составить методику вычисления оптимальных параметров сечения. Применение данной методики позволяет найти параметры для нахождения наиболее эффективных для применения сечений из существующего сортамента прокатных двутавров.

Результаты исследования. В качестве объекта исследования рассмотрен каркас здания, запроектированного по рамно-связевой схеме из сварных однопролетных рам с элементами переменного сечения (серии шифра 828КМ). Произведен расчет в соответствии с предлагаемой методикой. Результаты расчета показывают, что применение моносимметричного двутавра, составленного из двух различных двутавров, позволяет наиболее полно использовать несущую способность сечения.

Обсуждение и заключения. В результате применения предлагаемой методики получилось сократить массу двутавра переменного сечения по сравнению с серийным, использующимся при аналогичных нагрузках. Результат исследования позволяет сделать вывод о перспективности применения рам переменного сечения, образованных путем диагонального роспуска двутавров различного сечения с последующей сваркой в строительстве промышленных каркасных зданий.

1. Наружный, В. Е. Импортозамещение в России: исторический опыт и текущие перспективы / В. Е. Наружный, В. А. Титов, Ю. А. Оболенская // Управленческое консультирование. — 2019. — № 11. — С. 101–112.

2. Избранные задачи по строительной механике и теории упругости. Под общ. ред. Н. П. Абовского. — М.: Стройиздат, 1978. — 189 с.

3. Скачков, С. В. Решение задачи оптимизации конструктивных параметров безраскосных ферм с поясами из тавров / С. В. Скачков // Легкие строительные конструкции: Сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т, 1999.

4. Запросян, А. О. Оптимизация сечений сварных составных балок / А. О. Запросян // Легкие строительные конструкции: Сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т, 1999.

5. Joseph, E. Bowles. Structural Steel Design. McGraw Hill Book Company. 2007. — 536 p.

6. Катюшин, В. В. Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения: Монография / В. В. Катюшин. — Москва: Изд-во АСВ, 2018. — 1072 с.

7. Беляев, Б. И. Оптимизация сечений балок с поясами из прокатных тавров и стенкой из листовой стали / Б.И. Беляев // Изготовление металлических и монтаж строительных конструкций: Экспресс-информация. — Москва: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1990. — Вып. 4. — 226 с.

8. Milan Jirasek, Zdenek P. Bazant. Inelastic Analysis of structures. JohnWiley & Sons, Ltd., 2008. — 734 p.

9. Каплун, Я. Л. Оптимизация сортамента прокатных профилей: Автореф. дис…. канд. техн. наук. — Москва: Наука, 1971. — 32 с.

10. ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. Пособие по проектированию стальных конструкций. — Москва: ЦИТП, Стройиздат, 1989. — 40 с.

11. Лемберг, Е.В. Учет пластических деформаций при колебаниях балки // Конструкторское проектирование и Архитектура. — 2013. — том 3. — № 1. — С. 27‒29.

12. Gillman, A.; Fuchi, K.; Buskohl, P.R. Truss-based nonlinear mechanical analysis for origami structures exhibiting bifurcation and limit point instabilities. Int. J. Solids Struct. 2018. — P 80‒93.

13. Соболев, Ю.В. О проектировании стальных составных балок рационального сечения / Ю.В. Соболев // Строительство и архитектура. — 1985. — № 1. — С. 18‒21.

14. Sidney, M. Levy. Construction Calculations Manual. Elsevier, 2012. — 692 p.

15. Dharmit Thakore. Finite Element Analysis with Open Source Software. Dharmit Thakore, 2014. — 92 p.