Теоретичне і экспериментальне дослідження граничного стану гофрованої синусоїдної стінки при дії локального навантаження

Заголовок (російською): 
Теоретическое и экспериментальное исследование предельного состояния гофрированной синусоидальной стенки при действии локального нагружения
Заголовок (англійською): 
Limit state theoretical and experimental investigation of corrugated sine-web under patch loading
Автор(и): 
Білик С.І.
Лавриненко Л.І.
Нілов О.О.
Нілова Т.О.
Семчук І.Ю.
Автор(и) (англ): 
Bilyk S.I.
Lavrinenko L.I.
Nilov O.O.
Nilova T.O.
Semchuk I.Y.
Ключові слова (укр): 
гофрована стінка, місцева стійкість стінок, локальне навантаження, форма випинання, вплив параметрів навантаження
Ключові слова (англ): 
corrugated web, web local stability, patch loading, buckling form, effect of patch loading parameters
Анотація (укр): 
У статті досліджується робота і граничний стан тонкостінних двотаврових балок з поперечними гофрами при локальному навантаженні. Аналіз місцевої стійкості стінки виконувався на моделях балок, які були створені відповідно до сортаменту гофрованих профілів фірми Zeman. Проводилися чисельні дослідження на фізико-математичних і експериментальні на двох фізичних моделях, подібних за параметрами і матеріалом. Аналіз критичних напружень виконувався за методом скінченних елементів в припущенні пружної роботи сталі з врахуванням як геометричної лінійності роботи моделей, так і їх нелінійності. Розрахунок показав, що при умові пружної роботи сталі врахування геометричної нелінійності практично не впливає на результати. Встановлено, що втрата стійкості стінки може відбуватися як за місцевою формою випинання, так і за загальною формою при більших товщинах стінки. При збільшенні довжини спирання прогонів на балку величина критичного навантаження збільшувалася, а критичні напруження в стінці зменшувалися. При цьому для всіх моделей величина критичних напружень практично не відрізнялася від межі текучості сталі fy = 305 МПа (відхилення не більше ніж на 0,36%). Представлені результати чисельних та експериментальних досліджень роботи гофрованої стінки при локальному навантаженні. Встановлено, що після досягнення теоретичними і експериментальними нормальними напруженнями в стінці величини межі міцності сталі несуча здатність моделі не втрачається, а руйнівне навантаження збільшується на 30-35% внаслідок перерозподілу напружень в стінці по довжині. Результати розрахунків і експериментів свідчать, що при виконанні вимоги міцності, зазначеної Eurocode No. 3, несуча здатність гофрованої стінки буде завжди забезпеченою.
Анотація (рус): 
Представлены результаты теоретического и экспериментального исследования работы и предельного состояния гофрированной синусоидальной стенки при действии локального нагружения. Доказано, что при действии локального нагружения нормальные напряжения в стенке балки достигают предела прочности стали стенки, при этом в ней возникают значительные пластические деформации и несущая способность исчерпывается.
Анотація (англ): 
The article researches the behavior and limit state of thin-web bedI-beams with transversal corrugations under patch loading action. Web local stability analysis was performed on beam models, which had been created according to standard corrugated profiles range of company Zeman. Numerical analyses on physical and mathematical models and experimental investigations on two physical models with similar to them parameters and steel were executed. The critical stress analyses were carried out via the finite elements method (FEM) with the assumption of steel elastic behavior accounting both geometric linearity and geometric nonlinearity. The calculation shows that taking into account the elastic behavior of steel the geometric nonlinearity has insignificant effect on the results. Two buckling forms (local and general for thicker webs) were ascertained while investigating the stability loss of web. The critical loading's value increases with increasing of purlin’s supporting length, but the web's critical stress decreases. But for all models critical stresses value is almost similar (tolerance is less than 0.36%) to steel yield strength fy= 305MPa. The numerical and experimental investigation results of corrugated web behavior under patch loading are presented. Established that model’s bearing capacity does not fail after reaching by theoretical and experimental normal stresses the ultimate strength of the web steel, and ultimate loading increases by 35 – 40 % due to the stress’s redistribution in the web along the length. The results of calculations and experiments certificates that when the strength requirement specified by Eurocode No. 3 is met the corrugated web’s bearing capacity will be alwaysensured.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2020, номер 105
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2020, номер 105
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2020, number 105
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
14-105_bilyk_nilovy_others.pdf
Дата публікації: 
27 Ноябрь 2020
Номер збірника: 
105
Університет автора: 
Kyiv National University of Construction and Architecture 31, Povitroflotsky ave., Kyiv, Ukraine, 03037
Литература: 
  1. Semchuk I.Y., Nilova T.O. Stress-strain state of beam corrugated web under patch loading // Opir Materialiv I Teoria Sporud - Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2019. – Issue 102. – P. 53-61.
  2. Eurocode No. 3, Design of Steel Structures. Part 1.5. Plated structural elements (EN 1993-1-5, 2008).
  3. DBN V.2.6-198:2015 «Stalevі konstruktsії. Normi proektuvannya». Kiїv 2015.– 297 s.[State building codes В.2.6-198:2015 «Steel structures. Design standards»Kiїv 2015.– 297 p. In Ukranian]
  4. Siokola W., Wellstegträger. Herstellung und Anwendung von Trägernmitprofiliertem Steg // Stahlbau 9/1997. — P. 596 — 605.
  5. Ramberger G., Gutachtenüber die Berechnung von Geschweissten I-TrägernMitStegenAusGewelltenBlechen // O. Univ., Wien 1989 — not published.
  6. Pasternak H., Brańka P., Tragverhalten von WellstegträgernunterlokalerLasteinleitung // Bauingenieur 5/1999. — P. 219 — 224.
  7. Kuchta K.R., Nośnośći Sztywność Blachownic o Falistychśrodnikach // Politechnika Krakowska. — Kraków 2004.
  8. Broude, B.M.,Raspriedielienie Sosriedotocziennowo Dawlienia W Mietaliczeskich Bałkach // Strojizdat, Moskwa – Leningrad 1950. [Distribution of concentrated stress in metal beams // Strojizdat, Moscow – Leningrad 1950. In Russian]
  9. Bleich F., Buckling strength of metal structures // NY, 1952 (v perevode: Bleyh F., Ustoychivost metallicheskih konstruktsiy) — M.: Fizmatgiz, 1959. — 544 p. [In Russian]
  10. Nilova T.O. Mіtsnіst і stіykіst ramnih elementіv z poperechno-gofrovanoyu sinusoidnoyu stіnkoyu. Disertatsіya na zdobuttya naukovogo stupenya kandidata tehnіchnih nauk, Kiїv 2013. [Strength and stability of the frame elements with transversely corrugated sinusoidal web // Thesis to obtain the scientific degree of Candidate of Technical Sciences, Kiїv 2013. In Ukrainian]
  
References: 
  1. Semchuk I.Y., Nilova T.O. Stress-strain state of beam corrugated web under patch loading // Opir Materialiv I Teoria Sporud - Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2019. – Issue 102. – P. 53-61.
  2. Eurocode No. 3, Design of Steel Structures. Part 1.5. Plated structural elements (EN 1993-1-5, 2008).
  3. DBN V.2.6-198:2015 «Stalevі konstruktsії. Normi proektuvannya». Kiїv 2015.– 297 s.[State building codes В.2.6-198:2015 «Steel structures. Design standards»Kiїv 2015.– 297 p. In Ukranian]
  4. Siokola W., Wellstegträger. Herstellung und Anwendung von Trägernmitprofiliertem Steg // Stahlbau 9/1997. — P. 596 — 605.
  5. Ramberger G., Gutachtenüber die Berechnung von Geschweissten I-TrägernMitStegenAusGewelltenBlechen // O. Univ., Wien 1989 — not published.
  6. Pasternak H., Brańka P., Tragverhalten von WellstegträgernunterlokalerLasteinleitung // Bauingenieur 5/1999. — P. 219 — 224.
  7. Kuchta K.R., Nośnośći Sztywność Blachownic o Falistychśrodnikach // Politechnika Krakowska. — Kraków 2004.
  8. Broude, B.M.,Raspriedielienie Sosriedotocziennowo Dawlienia W Mietaliczeskich Bałkach // Strojizdat, Moskwa – Leningrad 1950. [Distribution of concentrated stress in metal beams // Strojizdat, Moscow – Leningrad 1950. In Russian]
  9. Bleich F., Buckling strength of metal structures // NY, 1952 (v perevode: Bleyh F., Ustoychivost metallicheskih konstruktsiy) — M.: Fizmatgiz, 1959. — 544 p. [In Russian]
  10. Nilova T.O. Mіtsnіst і stіykіst ramnih elementіv z poperechno-gofrovanoyu sinusoidnoyu stіnkoyu. Disertatsіya na zdobuttya naukovogo stupenya kandidata tehnіchnih nauk, Kiїv 2013. [Strength and stability of the frame elements with transversely corrugated sinusoidal web // Thesis to obtain the scientific degree of Candidate of Technical Sciences, Kiїv 2013. In Ukrainian]