Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Устименко Евгений Евгеньевич

• Устименко Евгений Евгеньевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Устименко Евгений Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ РАМ ИЗ ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ, ОСОБЕННОСТИ ИХ РАБОТЫ ПОД НАГРУЗКОЙ

1.1. Область применения

1.2. Местная устойчивость тонкостенных профилей

1.3. Влияние способа холодного формирования профилей на несущую способность

1.4. Общая устойчивость тонкостенного профиля

1.5. Достоинства и недостатки различных типов крепежных элементов

1.5.1. Болтовое соединение

1.5.2. Сварное соединение

1.5.3. Винтовое соединение

1.5.4. Соединение на заклепках

Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАМНО-СТЕРЖНЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ СО СДВИГОУСТОЙЧИВЫМИ СОЕДИЕНИЯМИ

2.1. Выбор конструктивной схемы несущей рамы

2.2. Унификация стержневых элементов рамы

2.3. Конструирование фасонного элемента

2.4. Сдвигоустойчивые болтовые соединения

2.4.1. Факторы, влияющие на работу сдвигоустойчивых болтовых соединений тонкостенных профилей

2.4.2. Анализ работы многоболтовых соединений в сжатых и растянутых элементах

Выводы по главе

70

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАМЫ

3.1. Статический расчет рамы

3.2. Методика расчета стержневых элементов

3.3. Расчет стержневых элементов рамы на устойчивость и прочность

3.4. Методика расчета многоболтовых сдвигоустойчивых соединений

3.5. Расчет многоболтовых сдвигоустойчивых соединений рамы

3.6. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАМНО-СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ

4.1. Методика, программа, цели и задачи экспериментального исследования

4.2. Выбор типа испытательного стенда и рабочих узлов

4.3. Конструирование испытательного стенда

4.4. Схема испытательного стенда

4.5. Конструкция исследуемой рамы

4.6. Организация испытаний рамно - стержневой конструкции

4.7. Тензометрические датчики

4.8. Разработка методики моделирования элементов конструкции и результаты экспериментальных измерений

4.9. Результаты теоретических и экспериментальных измерений болтовых соединений и перемещений конструкции

4.10. Анализ места разрушения рамы

4.11. Оптимизация крепления полок профилей в составном сечении

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАМНО-СТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1. Рекомендации, направленные на повышение эффективности применения рамных конструкций

5.2. Методика расчета рамно-стержневых конструкций

5.3. Оценка эффективности рамных конструкций

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Авторские свидетельства

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Конструкция экспериментальной рамы из тонкостенных стальных профилей и устройство стенда для проведения испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Геометрические характеристики одиночных и составных сечений тонкостенных стальных профилей

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Результаты статического расчета рамы из тонкостенных стальных профилей

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Акты внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей»

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении всего периода развития отечественного проектирования строительных конструкций основной задачей, решение которой стоит остро, является уменьшение металлоемкости при обеспечении прочности, простоты и скорости монтажа, унификации элементов конструкций.

Необходимость в поиске новых, более экономичных конструктивных решений на сегодняшний день является актуальной проблемой, так как в результате сложной экономической ситуации в нашей стране отечественные производители товаров и услуг вынуждены сокращать расходы на расширение производственных площадей.

Попытки применения легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) были сделаны в начале 20-го века в США. Тогда отсутствовали стандарты на проектирование, соответствующие методики расчетов и результаты испытаний. Первая нормативная база для проектирования холодногнутых стальных элементов (легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) «Specification for the Design of Light Gauge Steel Structural Members» была заложена Американским институтом чугуна и стали в 1946 г. В дальнейшем эти спецификации неоднократно переиздавались, поскольку отражали достижения технического прогресса в проектировании и производстве ЛСТК.

В настоящий момент в странах Северной Америки (США, Канада, Мексика) действует стандарт International Building Code, который специфицирует применение ЛСТК и ссылается на действующие положения стандарта AISI-S100-07 [97] для проектирования холодногнутых элементов.

Технология строительства из ЛСТК также получила широкое распространение в странах Европы. В ЕС принят Еврокод (секция 1-3 Еврокода 3 (EN 1993) относится к проектированию холодногнутых элементов), обязательный для исполнения членами ЕС.

Наибольшее распространение ЛСТК получили в Японии, Южной Корее, США, Канаде, Австралии, Финляндии, Швеции, Исландии, Норвегии. Их доля в

общем объеме жилищного строительства колеблется от 5 до 15%. В России доля ЛСТК в малоэтажном строительстве - 0.5%, т.е. меньше чем в развитых странах примерно в 30 раз.

Основным ограничением развития ЛСТК на отечественном строительном рынке долгое время являлось отсутствие нормативных документов. В России и странах СНГ опыт проектирования и строительства из ЛСТК насчитывает около 10 лет. Основными документами и рекомендациями, на базе которых долгое время велось проектирование зданий из ЛСТК, являются следующие:

— рекомендации по проектированию и монтажу конструкций каркаса малоэтажных зданий и мансард из холодногнутых стальных оцинкованных профилей ЗАО «ЦНИИПСК им.Мельникова», автор Э.А. Айрумян [2];

— еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-3. Общие правила для холодноформованных элементов и профилированных листов [106108];

— еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-5. Пластинчатые элементы конструкций [106-108];

— design of light steel sections to Eurocode 3 [106-108];

В конце 2016 года зарегистрирован СП «Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов» [79].

Существует большое количество конструктивных решений с применением тонкостенных профилей. Проектированием новых конструктивных форм в основном занимаются заводы производители, ограничиваясь сортаментом имеющегося оборудования.

Разработка новых конструктивных схем создает предпосылки для эффективного применения конструкций из тонкостенных стальных профилей.

Цель работы состоит в разработке конструктивных решений и исследовании напряженно-деформированного состояния рамно-стержневых конструкций из тонкостенных стальных профилей.

Задачи исследования:

— разработать новые конструктивные решения узловых соединений тонкостенных стальных профилей;

— выработать методику расчета многоболтовых сдвигоустойчивых соединений;

— уточнить особенности работы болтового соединения в элементах, работающих на сжатие и растяжение, с помощью теоретических и экспериментальных исследований;

— провести натурные испытания конструкций с целью проверки результатов теоретических исследований;

— сравнить фактическую работу рамы под нагрузкой с принятой расчетной схемой;

— рассмотреть особенности выполнения тензометрических измерений и разработать рекомендации по применению тензорезисторов, учитывающие сложные формы напряженно-деформированного состояния тонкостенных профилей;

— разработать экспериментальный стенд с повышенной точностью регулировки нагрузок;

— проработать методику моделирования стержневых элементов конструкции при выбранной схеме подключения тензорезисторов.

Объект исследования: рамно-стержневая конструкция из тонкостенных стальных профилей.

Научная новизна:

— предложено решение по унификации узловых соединений и тонкостенных стержневых элементов стальных решетчатых рам, обеспечивающее снижение расходов на ее производство и исключающее снижение несущей способности конструкции;

— разработана конечно-элементная модель узла, учитывающая фактическую работу стержневых элементов в приузловой зоне;

— определена расчетная длина тонкостенных элементов рамы с учетом жесткости узлов;

— выявлена эффективность использования фрикционных соединений в узлах стальных решетчатых рам с элементами из тонкостенных стальных профилей;

— предложено конструктивное решение узла рамы с использованием фасонного элемента специального вида и многоболтовых соединений, эффективность которых доказана теоретически и подтверждена экспериментально;

— уточнена расчетная методика фрикционных болтовых соединений тонкостенных стальных элементов.

— на основании специально разработанной экспериментальной установки для рам, которая обеспечивает возможность моделирования узловой нагрузки на ригель, предложена методика определения деформаций без негативного влияния потери местной устойчивости на результаты замеров;

— на основании экспериментальных исследований определен характер распределения напряжений в узлах рамы, вблизи кромок отверстий, непосредственно под шайбами.

Достоверность обеспечена:

— использованием основных общепринятых методов расчета и экспериментальных исследований;

— применением современных сертифицированных измерительных приборов, использованных для фиксации данных при экспериментальных исследованиях;

— применением современного сертифицированного программного комплекса, использованного для выполнения численных исследований на основе метода конечных элементов лдбуб;

— сходимостью в допустимых пределах результатов аналитических, численных и экспериментальных исследований.

Практическая значимость работы:

— установлена рациональная схема решетчатой рамы со стержнями из стальных тонкостенных элементов, обеспечивающая унификацию последних;

— предложены конструктивные решения узловых фрикционных соединений рам из ЛСТК с использованием фасонных элементов;

— разработана инженерная методика расчета рам;

— сформулированы рекомендации, направленные на повышение эффективности применения рам из стальных тонкостенных профилей.

Личный вклад. Автор принимал личное участие в постановке и разработке путей выполнения всех основополагающих задач, решаемых в рамках диссертационной работы, получении основных результатов диссертационной работы, подготовке научных публикаций. Непосредственное участие соискателя:

— в получении исходных данных для научного эксперимента;

— в разработке основных теоретических положений, методик, алгоритмов, математических моделей и т.п.;

— в апробации результатов исследования;

— в разработке конструктивных решений испытательного стенда для строительных конструкций;

— в разработке конструктивных решений узловых соединений тонкостенных профилей;

— в апробировании схемы подключения тензорезисторов, учитывающей особенности работы тонкостенных профилей;

— в разработке рекомендаций по проектированию болтовых соединений и расчету на прочность;

— в определении зависимостей в работе сдвигоустойчивых болтовых соединений;

— в проведении экспериментальных исследований и сравнении полученных результатов с данными теоретических исследований.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния элементов рамно-стержневой конструкции из тонкостенных стальных профилей.

2. Результаты численных и экспериментальных исследований работы многоболтовых сдвигоустойчивых соединений.

3. Рекомендации по расчету на прочность многоболтовых сдвигоустойчивых соединений.

4. Рекомендации по применению тензометрических измерений деформаций тонкостенных стальных профилей.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были представлены на научных конференциях: Международная научно-практическая конференция "Строительство-2015"; 69-я Международная научная конференция КГАСУ; Национальная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы науки и техники»; Международная научно-практическая конференция «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ (общим объемом 1,24 печатных листа, из них 1,10 печатного листа выполнено лично автором), в том числе четыре статьи опубликованы в научных журналах из перечня ведущих рецензируемых научных изданий, рекомендуемых ВАК РФ, и две в базе данных Scopus. Получено два патента.

Внедрение результатов.

1. Результаты диссертационной работы приняты к внедрению:

— при проектировании зданий организацией ООО «Тихорецкие стальные конструкции»;

— при обследованиях существующих строительных конструкций организацией ООО «Инжиниринговая компания ОСК»

— при проектировании рамных конструкций в организации ООО «Морпроект-престиж»;

— при обследовании существующих строительных конструкций в организации ООО «Испытательная лаборатория-Импульс»;.

2. Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении инициативной НИР с номером государственного учета НИОКТР-АААА-А19-119052190031-2 от 21 мая 2019 года.

3. Основные положения диссертационного исследования внедрены в учебный процесс при чтении курсов лекций и выполнении научно-исследовательских работ обучающихся по направлению подготовки «Строительство» в ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Объем работы составляет 173 страниц, в том числе: 173 страницы машинописного текста, 94 рисунка, 14 таблиц, список литературы, включающий в себя 129 наименований, 5 приложений.

ГЛАВА 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ РАМ ИЗ ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ, ОСОБЕННОСТИ ИХ РАБОТЫ ПОД

НАГРУЗКОЙ

1.1. Область применения

В последние годы на строительном рынке активно развивается строительство с использованием легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) [47]. Эта технология эффективно применяется в строительстве административных, торгово-бытовых и производственных зданий, коттеджей, мансард, спортзалов, автомастерских, зернохранилищ [1], а также в высотных зданиях. Технология ЛСТК имеет некоторые преимущества перед традиционными строительными технологиями:

— низкая себестоимость 1 кв. м площади здания;

— малый вес здания, как следствие, низкие затраты на транспортировку и монтаж конструкций;

— быстрый всесезонный монтаж без использования сварки, мокрых процессов, тяжёлой грузоподъёмной техники;

— надежная защита от коррозии;

— широкие архитектурные возможности и области применения;

— экологичность при производстве, эксплуатации и утилизации;

— использование ЛСТК в ограждающих конструкциях при возведении высотных зданий на основе железобетона и металлопроката.

С применением тонкостенного стального профиля возводят здания различного назначения: малоэтажные (рис.1.1 а) и многоэтажные дома (рис.1.2), большепролетные конструкции, надстройки (рис.1.1 б), пристройки и другие здания, в которых возможно применение ЛСТК.

Рис. 1.1. Применение ЛСТК в малоэтажном строительстве: а - коттедж;

б - мансарда

В зарубежных странах существует практика строительства высотных зданий с применением технологии ЛСТК в качестве несущих конструкций. В городе Вулверхэмптон (Великобритания) были построены три здания (блока) высотой до 25 этажей общей площадью 25.000 кв.м. (рис.1.2) для проживания студентов Wolverhampton University. На строительной площадке за 9 месяцев в зданиях были смонтированы 820 модулей размерами до 4х8 м, а общий срок проекта составил 15 месяцев, включая фундамент, состоящий из монолитной железобетонной плиты.

Облегченный фасад представляет собой комбинацию изоляционной штукатурки и композитных панелей, которые крепятся к стенам модулей. Горизонтальные нагрузки воспринимают монолитные железобетонные диафрагмы жесткости, в которых располагаются лестницы и коммуникации, вертикальные нагрузки несут стены модулей. Благодаря использованию защитных материалов (гипсовые плиты и мин.вата), конструкции здания имеют огнестойкость REI=120 мин.

Рис. 1.2. Общежитие в городе Вулверхэмптон: а - период строительства; б - в завершенном виде

Технологичностью является сумма необходимых затрат при производстве, транспортировании и монтаже конструкций. Конструктивно технологическое проектирование учитывает технологические возможности оборудования, эргономику выполнения работ и применение новых материалов [81].

Производство гнутых тонкостенных профилей по технологичности и по другим признакам делится на два основных типа:

1. Полумеханизированный способ методом гибки на прессовом оборудовании. Преимуществом этого способа является возможность изготовления гнутых профилей самой сложной формы сечения и разной толщины. Такой способ ограничен в применении из-за низкой производительности, поскольку подача материала в оборудование происходит ручным способом при относительно небольшой длине изготавливаемых элементов, поэтому этот способ чаще является вспомогательным.

2. Механизированный способ холодной прокатки на поточных линиях является основным методом производства ЛСТК, он характеризуется высокой автоматизацией и производительностью. Прокатное оборудование для производства ЛСТК разделяется на три основных типа:

а) к первому типу относится оборудование для погонажного производства легких стальных холодногнутых профилей с малой технологичностью. Можно

выделить следующие его характеристики: имеет небольшую стоимость, меньшая технологичность, возможность использования для нескольких типов профилей, отсутствие набора прессов для пробивки технологических отверстий разной формы и отверстий для крепежа. Зачастую данное оборудование не имеет гильотины для рубки профиля в размер, при этом применяются пильные средства для резки профиля, в этом случае профили производятся не в размер по проекту, их приходится дорабатывать вручную, что приводит к повышенному расходу стали и увеличивает трудоемкость. Переналадка оборудования очень трудоемка, поскольку необходимо производить вручную операции по перенастройке и смене рабочих инструментов. Например, перенастройка линии с одного профиля на другой занимает от 1,5 до 2,0 часов и требует пробного проката, что приводит к повышенному расходу рулонной стали, увеличению трудоемкости и себестоимость продукции. Интеграция с проектными программами отсутствует, скорость профилирования сравнительно небольшая, качество профиля невысокое, поскольку форма, в основном, имеет начальные несовершенства. Производимый тонкостенный профиль применяется в основном для каркасно-щитового строительства;

б) ко второму типу относится оборудование для каркасно-щитового строительства с высокой степенью автоматизации производства (рис.1.3). В зависимости от производителя оборудование поставляется с собственными системами проектирования и популярными программными комплексами.

Рис. 1.3. Линия по производству тонкостенного профиля Линии, относящиеся ко второму типу, являются комплексным решением для производства каркасно-панельных малоэтажных зданий. Производимый

профиль имеет один размер и толщину стенки профиля. Оборудование имеет возможность пуклевки (рис.1.4 а), пробивки технологических отверстий (рис.1.4 б), вырезов разной формы (рис.1.4 в) и гильотины для отрезания профиля.

Рис. 1.4. Типы пробивки отверстий: а - пуклевка; б - технологическое отверстие;

в - монтажный вырез.

При пробивке отверстий протяжка профиля останавливается. Сборка выпускаемых конструкций менее трудоемка, поскольку профили имеют маркировку и монтажные отверстия, что значительно ускоряет монтаж. Оборудование отличается транспортабельностью из-за небольшого веса и размеров. Производимые конструкции находят применение в малоэтажном строительстве, надстройках и в ограждающих конструкциях многоэтажных зданий. Комплексные технологии отличаются простотой использования, а также высоким уровнем автоматизации: Обычно для обеспечения производственного процесса на линии требуется 1-3 чел. [128];

в) к третьему типу относится «тяжелое» универсальное оборудование, в сортамент которого входит большое число типов выпускаемых профилей разных размеров и толщин тонколистового материала. Оборудование имеет возможность для пробивки технологических отверстий, вырезов разной формы и гильотины для резки профиля. Пробивка отверстий в большей части оборудования происходит без остановки, что позволяет увеличить скорость профилирования. В этом случае интеграция программного обеспечения более сложная в связи с большим числом выпускаемых профилей. Оборудование третьего типа применяют при строительстве большепролетных конструкций, надстройках (рис.

1.1 б), пристроек, малоэтажных (рис. 1.1 а), многоэтажных (рис. 1.2) и других зданий, в которых возможно применение ЛСТК [128].

При формировании профиля, как правило, участвуют несколько групп вальцов, в зависимости от сложности поперечного сечения. Для £ -профилей используют три группы: первая группа включает в себя формирование продольного углубления; вторая группа - формирование краевых отгибов; третья группа - формирование полок (рис.1.5 ).

я__^

СЗ С с

=71 О-

г\)

с =п

зп о.

(\)

Рис. 1.5. Формообразование ^-образного тонкостенного стального профиля

Экспериментально-теоретические исследования рамных конструкций на основе холодногнутых профилей проводили отечественные ученные: А.Р. Туснин [91], Э.Л. Айрумян [3], Е.В. Мещерякова [127], А.В. Тарасов [82], Д.Н. Смазнов [76].

При строительстве зданий промышленного, спортивного и сельскохозяйственного назначения, существующие рамные конструкции из тонкостенных профилей целесообразно применять пролетом не более 24 м [27].

Эти конструкции имеют высокую степень заводской готовности и поставляются на строительную площадку для поэлементной сборки. В рамных зданиях из тонкостенных профилей применение грузоподъемного оборудования не предусмотрено, однако некоторые фирмы производят конструкции на основе элементов из холодногнутых профилей с толщиной листового металла 1- 6 мм с легкими мостовыми кранами до 10 т.

Известна рамно-стержневая конструкция немецкой фирмы «Донгес» система «Долеста» (рис. 1.6 а, б, в, г), которую можно соединять разными способами (рис. 1.6 б) [27]. Достоинством этой конструкции является модульность, унификация элементови узлов, укрупненная сборка в заводских условиях, к числу недостатков можно отнести применение сварных соединений элементов.

а

в

Рис. 1.6. Рамная конструкция системы «Долеста»: а — схема рамы; б — схемы соединения зданий; в — деталь ригеля; г — общий вид

На (рис. 1.7 а) изображена разработанная английской фирмой МБЬО трехшарнирная рамная система под названием «Метсек-Техник». Эта конструкция поставляется на строительную площадку в виде четырех крупногабаритных элементов (два элемента ригеля и два элемента стоек), которые

с помощью фасонок соединяются между собой болтами. Элементы рамных конструкций состоят из С-образных тонкостенных гнутых стальных профилей (рис.1.7 б) [55]. Недостатком этой системы является отсутствие унифицированных узлов, сложное составное сечение и большое количество типоразмеров профилей.

а

б

Рис. 1.7. Рамная конструкция системы «Метсек-Техник»: а — общий вид; б — гнутые профили для рамы

Здания с гнутыми тонкостенными элементами и элементами толщиной стенки более 3мм производит компания Llentabhallen Sp.z.o.o. Несущий каркас стальных зданий представляет собой одно- и многопролетные рамы (рис .1.8). В каркасе применяются холодногнутые профили толщиной от 1 до 6 мм (рис.1.9), стойки имеют жесткую связь с ригелем и шарнирную — в узле фундамента. Фермы могут иметь одно-

или двускатную форму. Все элементы металлических конструкций изготовлены в заводских условиях, включая отверстия для болтовых соединений [96]. Компания также производит здания с элементами из тонкостенного профиля с легкими мостовыми кранами (рис .1.10).

а

б

Рис. 1.8. Рамная конструкция компании Llentabhallen Sp.z.o.o.; а — общий вид; б — составное сечение колонны

а

б

в

г

Рис. 1.9. Поперечное сечение элементов рамной конструкции фирмы

LlentabhallenSp.z.o.o.: а — верхний и нижний пояс; б — соединительная деталь; в; г — элементы диагональной решетки

Рис. 1.10. Конструкции компании LlentabhallenSp.z.o.o.: а — рамная двухпролетная конструкция с мостовым краном; б — рамная двухпролетная конструкция

Достоинством этой системы является отсутствие фасонок и малое число стержневых элементов, недостатком — большой диапазон толщин листового металла и типоразмеров профилей, малая унификация элементов конструкции.

1.2. Местная устойчивость тонкостенных профилей

Тонкостенные профили, входящие в ЛСТК, относятся к 4-му классу напряженно-деформированного состояния (НДС), в котором потеря местной устойчивости наступает до достижения предела текучести в одной или более зонах поперечного сечения [79].

Следствием возникновения усилия сжатия в тонкостенном элементе возникает потеря местной устойчивости (рис.1.11).

Рис. 1.11. Пример деформирования полок тонкостенного профиля при потере

местной устойчивости

При производстве тонкостенных профилей возможны начальные несовершенства геометрических размеров, которые обуславливают потерю местной устойчивости на начальных стадиях нагружения.

Гипотеза о недеформируемом контуре является одной из основных в теории о тонкостенных стержнях. После появления деформации выпучивания и

изменения формы поперечного сечения несущая способность стержня сохраняется.

Гипотеза о недеформируемом контуре остается справедливой при использовании методики редуцированного или «эффективного» сечения [113], которую применяют при расчете в соответствии с [79]. В данных нормах рассматривается потеря местной устойчивости для отдельных пластин, составляющих профиль (исключается из работы часть пластины по ширине).

Изучению местной устойчивости посвящены работы Е.В. Борисова [18], Ф. Блейка [11], Э. Стоуэла [120], И.Б. Ефимова [44, 45, 46], Б.М. Броуде [22-26], Я. Будки [27] и других ученых [18, 32, 33, 34, 115]. В результате потери местной устойчивости часть сечения выключается из работы, стержни рассматриваются как система пластин с заданным опиранием по линии граней, при этом углы гнутого профиля представляются прямыми.

Э. Стоуэл, исследуя этот вопрос, отмечал что величина критического напряжения определяет искажение поперечного сечения пластинки, начиная с малых прогибов с последующим отклонением от плоской формы в прогибы, скорость которых увеличивается, приближаясь к величине критической нагрузки для пластинки.

Следовательно, при разработке конструкции возникает необходимость определения критического напряжения для каждого элемента сечения и расчета с учетом закритической работы материала.

В работе тонкостенного профиля важное значение имеет характер работы каждой отдельной грани. Авторами некоторых работ [11, 111, 112] предложено рассматривать грани в отдельности как пластины, соответственно как опертые и нагруженные. В результате появляется возможность решить необходимые задачи, касающиеся местной устойчивости.

Среди работ по изучению устойчивости пластинок особое место занимают работы профессора С.П.Тимошенко [83-88].

В стержнях открытого сечения можно выделить пластины с двумя видами опирания: с одного края и с обоих краев. В первом случае потеря местной

устойчивости возникает со стороны свободного края, а во втором деформации выпучивания происходят посередине. Участки, где происходит потеря местной устойчивости, в определении площади поперечного сечения не участвуют. Так вместо полного сечения в расчете принимают во внимание редуцированное или эффективное сечение, которое уменьшается на величину неэффективного участка [2, 27, 71, 72, 107, 108].

1.3. Влияние способа холодного формирования профилей на несущую

способность

Изучение формирования холодногнутого профиля показало, что механические характеристики стали изменяются по сечению, при этом имеют место остаточные напряжения. Начало освоения производства таких профилей в различных отраслях повлекло за собой широкомасштабные экспериментально-теоретические исследования механических свойств стали по сечению гнутых профилей [102,103].

При исследовании механических свойств были задействованы два варианта: в первом — производились испытания образцов, взятых из различных мест поперечного сечения; во втором - испытывались целые сечения, результаты испытания обоих вариантов сопоставлялись.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Устименко Евгений Евгеньевич, 2021 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Айрумян Э. Л., Каменьщиков Н.И. Рамные конструкции стального каркаса из оцинкованных гнутых профилей для одноэтажных зданий различного назначения // Мир строительства и недвижимости. -2006. -№36 -С. 9-11.

2. Айрумян Э.Л. Рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу конструкций каркаса малоэтажных зданий и мансард из холодногнутых стальных оцинкованных профилей производства ООО «Балт-Профиль».- М:2004.-70 с

3. Айрумян, Э.Л. Особенности расчета стальных конструкций изтонкостенных гнутых профилей / Э.Л. Айрумян // Монтажные и специальныеработы в строительстве - 2008 - № 3 - С. 2—7.

4. Арктиков, Г.А. Влияние холодной формовки на механические свойства стали замкнутых гнутосварных профилей холодной формовки [Текст] / Г.А. Арктиков, В.Ф. Беляев, Л.И. Гладштейн // Промышленное и гражданское строительство. -1994. -№5. -С. 16-24: ил.-Библиогр.: с. 324.

5. Белый Г. И. О расчете упругопластических тонкостенных стержней по пространственно-деформируемой схеме с учетом касательных напряжений деформаций сдвига // Межвуз. темат. сб. тр., № 32 (Металлические конструкции и испытания сооружений). - Л. : ЛИСИ, 1983. - С. 42-48.

6. Белый Г. И. Расчет упругопластических тонкостенных стержней по пространственно-деформируемой схеме //Межвуз. темат. сб. тр., № 42 (Строительная механика сооружений). - Л. : ЛИСИ, 1983. - С. 40-48.

7. Березанский, Я.А. Продольная устойчивость внецентренно сжатого стержня из гнутых профилей замкнутого поперечного сечения [Текст]/ Я.А. Березанский // Металлические и пластмассовые конструкции. - Киев., 1972. -С.78-87: ил. -(Сб. науч. тр. /УкрНИИМет; Вып. 2).-Библиогр.: с. 87.

8. Биргер И.А. Определение податливости промежуточных деталей резьбового соединения. - Вестник машиностроения, 1961, № 5, с.41-44.

9. Биркимо П., Хершафт Д. Экспериментальные исследования оцинкованных высокопрочных болтовых соединений. - Гражданское строительство, 1970, № 4, с.2-9,

10. Биткуп Е.Б. Упругие деформации в напряженных разъемных соединениях. - Вестник машиностроения, 196^ № 5, с.44-46,

11. Блейх, Ф. Устойчивость металлических конструкций [Текст] /Фридрих Блейх; перевод с англ. Ж.С. Сисляна ; под ред. Э.И. Григолюка. -М. : Физматгиз, 1959. -544 с.: ил. -Библиогр. в конце гл.

12. Богданов Т.М. Железнодорожный мост с монтажными соединениями на высокопрочных болтах. - Транспортное строительство, К60, № 11, с.17-20.

13. Богданов Т.М. Соединение металлических конструкций на высокопрочных болтах. - М.: Трансжелдориздат, 1963. - 112 с.

14. Богоявленский, К.И. Изменение механических свойств в металле при гибе на профилегибочном стане [Текст] / К.Н. Богоявленский // Обработка металлов давлением. -Л., Машгиз, 1959, С.30-36: ил. - (Труды ЛПИ; №203). -Библиогр.: с. 36.

15. Богоявленский, К.И. Определение механических свойств листовых материалов для расчета маршрутов холодного деформирования [Текст] / К.Н. Богоявленский, А.К. Григорьев // Обработка металлов давлением. -Л., Машгиз, 1963, С. 133-138: ил. - (Труды ЛПИ; №222). - Библиогр.: с. 138.

16. Богоявленский, К.И. Расчет на прочность гнутых профилей с учетом упрочнения [Текст] / К.Н. Богоявленский, Д.М. Ясев // Обработка металлов давлением. -Л., Машгиз, 1961, С.83-89: ил. - (Труды ЛПИ; №218).-Библиогр.: с. 89.

17. Большаков К.П., Савельев В.Н., Зубков В.А., Хусид Р.Г. Несущая способность фрикционных соединений на высокопрочных болтах. -Транспортное строительство, 1975, № 8, с.44-45.

18. Борисов, Е.В. Устойчивость окаймленных ребрами полок тонкостенных профилей [Текст] / Е.В. Борисов // Строительная механика и расчет сооружений. - 1965. -№2. - С. 39-44. -Библиогр.: с. 44.

19. Боровская, Я.С. К определению усилий среза в болтах многорядных метало-композитных стыков[Текст] / Я.С. Боровская, В.И. Гришин, Д.В. Попов // Ученные записки ЦАГИ: сб. ст.-М.:ЦАГИ, 2010.-№6, том т, С.73-79.

20. Боровская, Я.С. Распределение усилий по крепежным элементам метало-композитных соединений [Текст] / Я.С. Боровская, В.И. Гришин, С.М. Наумов // Прочность, колебания и ресурс авиационных конструкций и сооружений: сб. ст. (к 75-летию со дня рождения Ю.А. Стучалкина).-М.:ЦАГИ, 2007.-С.225-233.

21. Бречтинг Ф. Первых металлический мост в США с пролетными строениями, обработанными методом горячего цинкования. -Гражданское строительство, 1967, № 10, с.2-8.

22. Броуде, Б.М. К теории тонкостенных стержней открытого профиля [Текст] / Б.М. Броуде // Строительная механика и расчет сооружений. - 1960. -№5. -С. 6-11. -Библиогр.: с. 11.

23. Броуде, Б.М. О линеаризации уравнений устойчивости равновесия внецентренно-сжатого стержня [Текст] / Б.М. Броуде // Исследования по теории сооружений. -М. , 1959. -Вып. 8. -С. 205-223. -Библиогр.: с. 223.

24. Броуде, Б.М. О формах искривления оси стержня, нагруженного на концах [Текст] / Б.М. Броуде // Строительная механика и расчет сооружений. - 1959. -№3. - С. 34-35. -Библиогр.: с. 35.

25. Броуде, Б.М. Об устойчивости стержней, сжатых с двухосным эксцентриситетом [Текст] / Б.М. Броуде // Расчет пространственных конструкций. -М. , 1959. -Вып. 5. -С. 37-50. -Библиогр.: с. 70.

26. Броуде, Б.М. Устойчивость пластинок в элементах стальных конструкций [Текст]/ Б.М. Броуде. -М.: Машстройиздат, 1949. -380 с. : ил. -Библиогр. в конце гл.

27. Брудка, Я. Легкие металлические конструкции [Текст] / Ян Брудка, МечиславЛубиньски; сокр. перевод с польского Л.Д. Ланской ; под ред. канд. техн. наук С.С. Кармилова. -М. :Стройиздат, 1974. -344 с. : ил. - Библиогр. в конце гл.

28. Бунеев Г.И, Исследование соединений элементов стальных мостовых конструкций с несущими высокопрочными болтами: Автореф.дис. ... канд.техн.наук. - М., 1976. - 22 с.АБ

29. Вейнблат Б.М. Высокопрочные болты в конструкциях мостов. -М.: Транспорт, К7! - 153 с.

30. Вейнблат Б.М. Теоретические и конструктивно-технологические основы повышения эффективности соединений на высокопрочных болтах: Автореф. дис. ... докт.техн.наук. - М., К8! - 47 с.

31. Вишневский И.И. Повышение эффективности соединений строительных металлоконструкций путем совершенствования методов регулирования усилий натяжения высокопрочных болтов традиционных и новых типов: Автореф. дис. ... канд.техн.наук. - М,, 1980. - 21 с.

32. Власов, В. 3. Тонкостенные упругие стержни [Текст]/ В. 3. Власов.-М.: Физматиз,1959.- 566 с.

33. Власов, В. З. Избранные труды. Общая теория оболочек [Текст] / В. З. Власов.-М.: Изд-во акад. наук СССР, 1962. - 528 с.

34. Власов, В.З. Новый метод расчета призматических балок из тонкостенных профилей на совместное действие изгиба и кручения [Текст]/ В.З. Власов// Исследования по теории сооружений. -М., 1936. -С. 86-135: ил. -(Вестн. ВИА РККА; №20). -Библиогр.: с. 135.

35. Вольмир, А.С. Устойчивость деформируемых систем [Текст] /А.С. Вольмир. -М.: Наука, 1967. -984 с. : ил. -Библиогр. в конце гл.

36. Гладштейн Л.И., Левитанский И.В., Горожный В.А. Болтовые соединения в конструкциях из термически упрочненной стали. -Промышленное строительство, 1964, № 7, с.40-44.

37. Горпиченко В.М,, Вишневский И.И., Мацелинский Е.Р., Рабер Л.М. Исследование выносливости соединений с несущими высоко-прочными болтами. - Промышленное строительство, 1976, № 10, с.45-46.

38. ГОСТ 14918-80. Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия [Текст]: введ. в действие с О 1.07.1981. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2007.

39. Данилов В.К. Определение коэффициента нагрузки и распределеяие напряжений в стыке при проектировании затянутых болтовых соединений. -Инженерно-физический журнал АН БССР, 1958, т.1, }Ь 8, С.6&-72.

40. Деркачев А.А., Давыдов B.C., Клигерман СИ. Исследование дис-сипативных свойств стержневых конструкций с упругофрикционны- ми соединениями на высокопрочных болтах. - Научно-техничес-кий реферативный сборник, ВНИИИС, М., I98I, серия 14, вып.З, с.7-10.

41. Динник, А. Н. Устойчивость арок. / А.Н. Динник. -М.-Л.: Гостехиздат. 1946. - 128 с.

42. Динник, А.Н. Устойчивость упругих систем : учеб.пособие для унтов / А.Н. Динник. - М.-Л.: ОНТИ НКТП СССР; Гл. ред. общетехн. лит.и номографии, 1935. - 183 с.

43. Долидзе, Д.Е. Испытание конструкций и сооружений [Текст] / Д.Е. Долидзе. -М.: Высш. шк., 1975.-252 с.

44. Ефимов, И.Б. Местная устойчивость и закритическое состояние некоторых типов профилей сжатых тонкостенных стержней [Текст] / И.Б. Ефимов // Прочность, устойчивость упругих и нелинейноупругих систем. -Омск, 1973. - С. 25-33 : ил. - (Сб. тр. / Омский ин-т инж. ж. -д. транспорта; т. 154).-Библиогр.: с. 33.

45. Ефимов, И.Б. Напряженно-деформированное состояние сжатых тонкостенных стержней после местной потери устойчивости [Текст] / И.Б. Ефимов // Прочность, устойчивость упругих и нелинейноупругих систем. -Омск, 1973. - С. 13-24 : ил. - (Сб. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта; т. 154).-Библиогр.: с. 24.

46. Ефимов, И.Б. Несущая способность центрально сжатых тонкостенных стержней с выпучившимися элементами [Текст] И.Б. Ефимов // Прочность, устойчивость упругих и нелинейноупругих систем. - Омск, 1973. -С. 34-40 : ил. - (Сб. тр. / Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта; т. 154). -Библиогр.: с. 40.

47. Жмарин Е. Н. Международная ассоциация легкого стального строительства // Строительство уникальных зданий и сооружений. -2012. №2. -С. -27-30.

48. Зверев, В.В. Эффективные строительные металлоконструкции на основе объемно-формованного тонколистового проката (исследование, проектирование, изготовление): автореф. ...д-ра.техн. наук: 05.23.01 / Зверев ВиталийВалентинович. - Воронеж, 2006. - 43 с.

49. Катранов И. Г. Винты в соединениях легких стальных тонкостенных конструкций. Ассортимент и область применения // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2010. № 3. С. 28-31.

50. Катранов И.Г. Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций: автореф.дис. ...канд.техн.наук:05.23.01/Катранов Иван Георгиевич.-Москва,2011 г.- 23 с.

51. Катранов И.Г. Испытания и расчет винтовых соединений легких стальных тонкостенных конструкций на растяжение //Вестник МГСУ. 2010. № 2. С. 89-93.

52. Катранов, И. Г. К вопросу расчета винтовых соединений легких стальных тонкостенных конструкций на растяжение / И. Г. Катранов, 10. С. Кунин // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. -№3. -с. 9-11.

53. Килимник Л.Ш. Проектирование каркасных зданий для сейсмических районов с упруго-фрикционными соединениями на высокопрочных болтах. - Научно-технический реферативный сборник, ЦИНИС, М., 1977, серия 14, вып.5, с. 12-17.

54. Кирста А.А. Определение податливости соединения на высокопрочных болтах. - В кн.: Совершенствование конструкций, методов расчета и усиления металлических мостов, вып.345. -М.: МИИТ, I97I, с. 100-108.

55. Копытов М.М. Металлические конструкции каркасов одноэтажных зданий Учебное пособие - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2012. -316 с.

56. Крагельский И.В., Щедров B.C. Развитие науки о трении. Сухое трение - Изв. АН СССР, 1956. - 235 с.

57. Куражова В.Г., Назмеева Т.В. Виды узловых соединений в легких стальных тонкостенных конструкциях // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 3. C. 47—53.

58. Лихтарников, Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций [Текст] / Я.М. Лихтарников.- М.: Стройиздат, 1979. - 319 с.

59. Лихтарников, Я.М. Технико-экономическое исследование технологических процессов изготовления металлических конструкций [Текст]: Труды института/ ЦНИИПроектстальконструкция.- М., 1978. -Вып. 23. -С. 93-103.

60. Любавская И.В. Напряженно-деформированное состояние рамной конструкции из стальных гнутых профилей: автореф.дис... ,канд.техн.наук:05.23.01/Любавская Ирина Владимировна.-Липецк,2018 г.- 23 с.

61. Мацелинский Е.Р.Исследование болтовых соединений современных металлических конструкций массового применения: Автореф. дис. ... канд.техн.наук. - М., 1979, - 22 с,

62. Мельников Н,П. Развитие металлических конструкций. - М.: Стройиздат, 1965. - 279 с.

63. Мельников Н.П. Металлические конструкции за рубежом, - М.: Стройиздат, I97I. - 399 с.

64. Мельников Н.П. Развитие металлических конструкций в десятой пятилетке. - Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура, 1978, № 1, с.22-25.

65. Мельников Н.П., Гладштейн Л.И, Перспективы использования высокопрочной стали в строительных конструкциях. - В кн.: Материалы по металлическим конструкциям, выпЛ8. - М.: Центр. н.-и. и проект.ин-т строит, металлоконструкций, 1975, с.53-79.

66. Металлические конструкции. Стальные сооружения, конструкции из алюминиевых сплавов. Реконструкция, обследование, усиление и испытание конструкций зданий и сооружений (Справочник проектировщика) [Текст] / под ред. В. В. Кузнецова. В 3 т. Т.3. - М.:Изд-во АСВ, 1999. - 528 с.

67. Назмеевой Т.В Несущая способность сжатых стальных тонкостенных элементов сплошного и перфорированного сечения из холодногнутого С-профиля // Инженерно строительный журнал. 2013. № 5. С. 44—51.

68. Пат. 185718 Российская Федерация, МПК G01M 5/ 00 Испытательный стенд для строительных конструкций / Скачков С. В., Устименко Е. Е.; заявитель и патентообладатель Донской гос. технич. ун-т -2018132423/28; заявл. 12.09.2018; опубл. 14.12.2018, Бюл. № 35.

69. Пичугин, С.И. Прочность и устойчивость стержневых элементов конструкций из гнутосварных профилей [Текст] :Автореф. дис . ... канд. техн. наук /Пичугин Сергей Нинелович; [Ленингр. инж.-строит.инст.]. -Л., 1986. - 22 с. : ил. -Библиогр.: с. 22.

70. Рекомендации по применению самонарезающих винтов в легких ограждающих конструкциях, в том числе в условиях Крайнего Севера/ ЦНИИПСК им. Мельникова, 1984.

71. Рубаева, Ж.Д. Определение несущей способности тонкостенных элементов конструкций при сжатии с учетом потери местной устойчивости [Текст] / Ж.Д. Рубаева // Исследования легких металлических конструкций для зданий комплектной поставки. - Красноярск, 1987. - С. 79-90: ил. - (Сб. тр. / Красноярский ПСНИИП; №38). -Библиогр.: с. 90 .

72. Рубаева, Ж.Д. Определение несущей способности холодногнутых тонкостенных профилей по устойчивости [Текст] / Ж.Д. Рубаева //

Исследования эффективных металлических конструкций. - Красноярск, 1985. -С. 47-51: ил. - (Сб. тр. / Красноярский ПСНИШ1; №41).-Библиогр.: с. 51.

73. Семенов А. С. Ферма из холодногнутых профилей повышенной жесткости с болтовыми соединениями // автореф. дис. ... канд. техн. наук :. Воронеж, 2009. С. 3-4.

74. Семенов В.А., Семенов П.Ю. Конечные элементы повышенной точности и их использование в программных комплексах Мю1^Е// Жилищное строительство. - 1998. - №8. - С.18-22.

75. Сигал, Ф. Р. Исследование конструкционного демпфирования в стальных каркасах с соединениями на высокопрочных болтах [Текст]: диссер .... канд. техн. наук/ Ф. Р. Сигал.- Ташкент, 1983. -174 с.

76. Смазнов, Д.Н. Конечно-элементное моделирование работы жестких вставок тонкостенных холодноформованных стальных профилей / Д.Н. Смазнов //Научный журнал КубГАУ. - № 67(3). - 2011. - С. 17-23.

77. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции (Актуализированная редакция СНиП П-23-81 *) [Текст] - М., 2011.

78. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия, актуализированная редакция

СНиП 2.01.07-85* - введ. в действие 2017-06-04.- Изд. офиц. - М.: Госстрой России. -136 с.

79. СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов - введ. в действие 2017-06-04.- Изд. офиц. - М.: Госстрой России -116 с.

80. СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций [Текст]: утв. приказом ЦНИИСК им. Кучеренко 01.01.2005: введ. впервые 01.01.2005 / Госстрой России. -М., 2005., 132 с.

81. Стрелецкий, Н.С. Избранные труды / под ред. Е.И. Беленя. -М.:Стройиздат, 1975. - 423 с.

82. Тарасов, А.В. Экспериментально-теоретические исследования рамных конструкций из стальных холодногнутых профилей :автореф. дис. ...

канд. техн. наук : 05.23.01/Тарасов Алексей Владимирович. - Красноярск, 2013 г.

83. Тимошенко, С.П. [Текст]/ С.П. Тимошенко, Д. Юнг. - Инженерная механика. -М.: Машгиз, 1960. -507 с.

84. Тимошенко, С.П. Механика материалов [Текст]/ С.П. Тимошенко, Дж. Гере.-М.: Мир, 1976. -672 с.

85. Тимошенко, С.П. Теория упругости [Текст] / С.П. Тимошенко, Дж. Гере. - М.: Наука, 1979. - 560 с.

86. Тимошенко, С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек [Текст]/ С.П. Тимошенко, Дж. Гере. -М.: Наука, 1971. -806 с.

87. Тимошенко, С.П. Устойчивость упругих систем [Текст]/ СЛ. Тимошенко. -М.: ГИТТЛ, 1955. -568 с.

88. Тимошенко, С.П., Войновский-Кригер С.П. Пластинки и оболочки [Текст]/ С.П. Тимошенко, С.П. Войновский-Кригер. -М.: Наука, 1966. -636 с.

89. Тришевский И.С. Гнутые профили проката справочник проектировщика [Текст] И.С. Тришевский, В.В. Лемпицкий, Н.М. Воронцов. -М.: Металлургия, 1980. -351 с. : ил. -Библиогр. в конце гл.

90. Тришевский И.С. Изменение механических свойств в процессе профилирования [Текст]/ И.С. Тришевский, В.В. Клепанда // Механические свойства гнутых профилей проката. - Харьков, 1977. - С. 58-61: ил. - (Сб. ст. /УкрНИИМет; №54).-Библиогр.: с. 61.

91. Туснин, А.Р. Перекрытия многоэтажных зданий со стальным каркасом /А.Р. Туснин // Промышленное и гражданское строительство. - 2015. -№ 8. - С. 10-14.

92. Чесноков А.С., Княжев А.Ф. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М,:Стройиздат, 1974. - 121 с.

93. Шаманин А.Ю. Испытание на сжатие стального тонкостенного холодногнутого перфорированного профиля со стальной обшивкой // Вестник МГСУ. 2015. № 5. С. 43—51.

94. Шапиро Г.А, Работа заклепочных соединений стальных конструкций; Автореф. дис. ... докт.техн.наук. - М., 1950. - 26 с.

95. Шапиро Г.А. Работа заклепочных соединений стальных конструкций. - М.: Строивоенмориздат, 1949. - 183 с.

96. Юрченко В.В Проектирование каркасов зданий из тонкостенных холодногнутых профилей в среде "SCAD Office" // Инженерный строительный журнал. 2010. №8. — С.38-46.

97. AISI S100-2007. North American Specification for the Design of Cold-FormedSteel Structural Members. - Washington : American Iron and Steel Institute, 2007.-198p.

98. Barth Ch., Lutzkanov D. Moderne finite ElementefuerScheiben und SchalenmitDrehfreiheitsgraden. Bauinformatik, 1995, H. 6.

99. Basaglia C., Camotim D., Silvestre N. Post-buckling analysis of thin-walled steel frames using generalised beam theory (GBT). Thin-WalledStructures. 2013. Vol. 62. Pp. 229-242.

100. BerteroV.V.,Popov E.P. Effect of Large Alternating Strain on Steel Beams.-Journal of the Structural Division (ASCE), 1965, V.91, NoSTI, p.1-12.

101. Brune B., Ungermann D. Coupled instabilities of cold-formed steel members in minor axis bending. 5th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures, CIMS2008. Sydney, Australia, 23-25 June, 2008. 9 p.

102. Camotim, D. N. GBT - based analysis and design of thin-walled metal FRPmembers: recent developments / R. Silvestre, P. Goncalves, BDinis, D. N. Camotim//Advances in Engineering Structures, Mechanics & Construction Solid MechanicsandIts Applications. - 2006 -V. 140. - P. 187-204.

103. Chen, W. F., Ultimate Strength of Biaxialy Loaded steel H-Columns / W.F.Chen, T. Atsuta // J. of the Struct. Div., Proc of the ASCE. - 1973. - Vol. 99. - № 3.-P.69-489.

104. Chou S.M., Rhodes J. Review and compilation of experimental results on thin-walled structure. Computers&Structures. 1997. Vol. 65. No.1. Pp. 47-67.

105. Dubina D., Ungureanu V., Szabo I. Codification of imperfections for advanced finite analysis of cold-formed steel members // Proceedings of the 3rd ICTWS, 2001. - Pp. 179-186.

106. Eurocode 3. Design of Steel Structures. Part 1.1. General rules and rules forbuildings. CEN. 2004. -91 р.

107. Eurocode 3. Design of Steel Structures. Part 1.3. Supplementary rules for coldformed members and sheeting. CEN. 2004. - 125 р.

108. Eurocode 3. Design of Steel Structures. Part 1.5.Plated structural elements.CEN. 2004. -60 р.

109. Foroughi H., Moen C.D., Myers A., Tootkaboni M., Vieira L., Schafer B.W. Analysis and design of thin metallic shell structural members-current practice and future research needs // Proc. of Annual Stability Conference Structural Stability Research Council, Toronto, Canada, March 2014. Режимдоступа: http://nuweb5.neu. edu/atm/wp-content/

uploads/2014/04/SSRC%202014%20Foroughi%20et%20al%20thin%20shells%20re view.pdf/. Дата обращения: 25.10.2015.

110. Ghersi A., Landolfo R., Mazzolani F. M. Design of Metallic Cold-formed Thin-walled Members. London: SponPress, 2002. 174 p

111. Kannan, Т. Encyklopadie der MathematischenWissenschaftenТ IV [Текст]/ Т. Kannan. - 1910. - 349 s.

112. Kannan, Т. The Strength ofThen plates in Compression, Trans [Текст]/ Karman ^SechlerE.E., Donnell L.H. АSМЕ, 1932. - Т.54, АРМ 54-5. - р. 53.

113. Koiter, W.T., The effective width of flat plates for various longitudinal edge conditions at loads far beyond the buckling load, Rep. No. 5287, National LuchtvaartLaboratorium (The Netherlands).

114. Li Z., Schafer B.W. Application of the finite strip method in cold-formed steel member design. JournalofConstructionalSteelResearch. 2010. Vol. 66. No.8-9. Pp. 971-980.

115. Milligan G.P., Pekoz^ Locally buckled thin-walled colums // J. Strukt. Eng. -1984. - V. 110. -№11. -Р. 2635-2654.

116. Nishiwaki N.,MasukoM.,Ito Y.,0kumura I. A study on Damping Capacity of a Jointed Cantilever Beam.1.Experimental Results.-BullJSME, 1978, v.21, No 153, p.524-531.

117. Popov E.P.,Pinkney R.B, Cyclic Yield Reversal in Steel Building Connections.-Journal of the Structural Division (ASCE), 1969, NoST5, p.327-353.

118. Schafer B.W., Li Z., Moen C.D. Computational modeling of cold-formed steel. Thin-WalledStructures. 2010. Vol. 48. No.10-11. Pp. 752-762.

119. Shifferaw Y., Vieira Jr. L.C.M., Schafer B.W. Compression testing of cold-formed steel columns with different sheathing configurations // Structural Stability Research Council — Annual Stability Conference, SSRC 2010 — Proceedings 2010 Annual Stability Conference, SSRC 2010. Orlando, FL, 2010. Pp. 593—612.

120. StowelE.,Heimer G., LiboveC., LundqwistE., Proc. Am. Soc. Civ.Engts., 77, separate, №77, 1951.

121. Walder U. BeitragzurBerechnung von FlaechentragwerkennachMethode

der FinitenElemente, Dissertation, ETH, Zuerich, 1977.

* * *

122. Коротких, А. В. Фермы из тонкостенных оцинкованных профилей с перекрестной решеткой на сдвигоустойчивых соединениях [Текст]: автореф. дис .... канд. техн. наук/ А. В. Коротких.- Красноярск, 2012. -22 с.

123. Коротких, A.B. Особенности работы двух- и трехболтовых фрикционных сдвигоустойчивых соединений тонкостенных оцинкованных профилей [Текст] / A.B. Коротких , И.И . Крылов , В.Г. Черкасов // Изв.вузов. Строительство.- 2011,- № 2.- С. 3-14.

124. Казачкова, А.И. К определению несущей способности внецентренно сжатых полистальных стержней в упругопластической стадии [Текст] / А.Н. Казачкова, Б.Я. Володарский // Строительная механика и расчет сооружений. -1980. -№1. - С. 91-95 : ил.-Библиогр.: с. 95.

125. Устименко Е.Е., Скачков С.В. Исследование двухболтового фрикционного соединения трех пластин с помощью ПО "Solidworks" // Наука и мир. 2017. № 2. С. 51—53.

126. STARK_ES 4.2 (2006) Руководство пользователя. - 345 с

127. Мещерякова, Е.В. Напряженно-деформированное состояние многослойных конструкций покрытия на основе тонкостенных холодноформованных профилей: автореф. ...канд. техн. наук: 05.23.01 / Мещерякова Елена Владимировна. -Липецк, 2007. - 21 с.

128. ЛСТК: выбор оборудования для успешного бизнеса. URL: https://www.uscc.ua/ru/infocentr/stati-i-intervyu/lstk-vybor-oborudovaniya-dlya-uspeshnogo-biznesa.html (дата обращения: 15.02.2019).

129. Сер.1.420.3-39.08 Каркасы стальные «УНИТЭКС Р-1» одноэтажных производственных зданий с применением рам из гнутых (в том числе оцинкованных) профилей. 2008.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Авторские свидетельства

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Конструкция экспериментальной рамы из тонкостенных стальных профилей и устройство стенда для проведения испытаний

1180 1370 1370 1180

Рисунок Б. 1 -Геометрическая схема рамы.

Таблица Б.1 - Спецификация к конструкции стенда.

Поз. Наименование

1 Испытываемая рама

2 Тяги металлические

3 Цилиндры гидравлические, обратного действия

4 Динамометр

5 Опорный анкер

6 Анкерная канавка

Таблица Б.2 - Спецификация элементов рамы из тонкостенных стальных профилей (позиции обозначены на рисунке Б.3)

Поз. Наименование Сечение элемента Толщина, мм

1 СП-100-1.8 НП-104-1.8 1 Г 1 1.8 1.8

2 СП-100-1.5 НП-104-1.5 1 Г 1 1.5 1.5

3 СП-100-1.5 НП-104-1.2 1 Г 1 1.5 1.2

4 СП-100-1.5 1.5

Рисунок Б.2 -Конструкция экспериментальной рамы и устройство испытательного стенда.

Рисунок Б.3 -Экспериментальная рама с обозначением сечений элементов

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Геометрические характеристики одиночных и составных сечений тонкостенных

стальных профилей

В.1 Расчет геометрических характеристик составных сечений элементов рамы

из тонкостенных профилей

Геометрические характеристики сечений определены с использованием программы РгоАтакег, являющейся компонентом программного комплекса StarkES. Работа программы основана на предположении о том, что сечение является тонкостенным и формируется из прямоугольников с заданием их размеров и определением положения их центральных и угловых точек. В местах сопряжения прямоугольников размещается сегмент круга с заданным внутренним диаметром. Все части соединялись между собой угловыми точками. Геометрические характеристики для профилей с полным сечением изображены на рисунке В.1 и представлены в таблице В.1. Геометрические характеристик без учета редуцирования сечения используется при расчете шарнирно - стержневой плоской рамы с применением 3Dстержней так, как разницей геометрических характеристик между полным и редуцированным сечением можно пренебречь.

Геометрические характеристики для профилей с редуцированным сечением изображены на рисунке В.2 и представлены в таблице В.2. Редуцированное сечение принимается в расчет на прочность и устойчивость тонкостенных стержней, так как имеет непосредственное отношение к несущей способности профиля. При расчете составного сечения потеря местной устойчивости части сечения не приводит к потере несущей способности элемента в целом, так как стержень имеет достаточную прочность для работы. Поэтому для более точного прочностного расчета необходимо применять геометрические характеристики с учетом редуцирования сечения.

Рисунок В.1 - Геометрические размеры составных и одиночных сечений

элементов рамы.

Таблица В.1 - Геометрические характеристики составных и одиночных сечений

элементов рамы

Обозначение А, 1х, |у, Wx, Wy, 1х , 1у ,

сечения см2 см4 см4 см3 см3 см см

СП-100-1.5 3.30 11.70 52.80 3.60 10.60 5.00 3.30

СП-100-1.5 5.60 23.2 91.40 8.70 17.60 5.20 2.50

НП-104-1.2

СП-100-1.5 6.10 25.9 100.8 9.2 19.4 5.20 2.40

НП-104-1.5

СП-100-1.8 7.50 31.8 123.10 11.4 23.7 5.20 2.8

НП-104-1.8

Рисунок В.2 - Геометрические размеры составных и одиночных сечений элементов рамы с четом редуцирования сечения.

Таблица В.1 - Геометрические характеристики составных и одиночных сечений элементов рамы с учетом редуцирования сечения.

Обозначение А, 1х, |у, Wx, Wy, 1у ,

сечения см* 4 см 4 см* смл см см см

СП-100-1.5 2.80 10.00 52.40 3.40 10.50 5.00 3.00

СП-100-1.5 3.90 15.90 73.60 5.80 14.20 5.20 2.40

НП-104-1.2

СП-100-1.5 4.40 17.80 82.50 6.00 15.90 5.20 2.20

НП-104-1.5

СП-100-1.8 5.80 24.10 102.50 8.1 19.80 5.20 3.00

НП-104-1.8

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Результаты статического расчета рамы из тонкостенных стальных профилей

12.18 к Н

Рисунок Г.1 - Схема приложения нагрузки и номера элементов рамы пролетом 12

метров.

Таблица Г.1 - Результаты статического расчета рамы пролетом 12 метров.

№ элем Сеч. [м] [кН] № элем Сеч. [м] [кН] № элем Сеч. [м] [кН]

1 0.00 72.51 13 0.00 72.51 25 0.00 -11.29

1 0.50 72.50 13 0.50 72.50 25 0.86 -11.31

2 0.00 -16.90 14 0.00 -16.90 26 0.00 -8.46

2 1.00 -16.93 14 1.00 -16.93 26 1.24 -8.45

3 0.00 -106.34 15 0.00 -106.34 27 0.00 -86.10

3 1.01 -106.37 15 1.01 -106.37 27 1.23 -86.10

4 0.00 -89.45 16 0.00 -89.45 28 0.00 48.52

4 1.00 -89.47 16 1.00 -89.47 28 1.71 48.53

5 0.00 0.08 17 0.00 0.08 29 0.00 -74.27

5 1.00 0.05 17 1.00 0.05 29 1.46 -74.26

6 0.00 90.20 18 0.00 90.20 30 0.00 -8.68

6 1.00 90.17 18 1.00 90.17 30 1.23 -8.68

7 0.00 -63.70 19 0.00 -63.70 31 0.00 32.25

7 0.71 -63.68 19 0.71 -63.68 31 1.23 32.26

8 0.00 63.27 20 0.00 63.27 32 0.00 80.61

8 0.71 63.29 20 0.71 63.29 32 1.23 80.62

9 0.00 -63.29 21 0.00 -63.29 33 0.00 -11.81

9 0.71 -63.27 21 0.71 -63.27 33 1.23 -11.80

10 0.00 63.26 22 0.00 63.26 34 0.00 -62.31

10 0.71 63.28 22 0.71 63.28 34 1.23 -62.30

11 0.00 -63.28 23 0.00 -63.28 35 0.00 -88.16

11 0.71 -63.26 23 0.71 -63.26 35 1.23 -88.16

12 0.00 -110.84 24 0.00 26.47 36 0.00 -45.69

12 0.71 -110.83 24 0.61 26.49 36 0.86 -45.71

Продолжение таблицы Г.1

37 0.00 28.56 45 0.00 48.52 53 0.00 -88.16

37 0.86 28.57 45 1.71 48.53 53 1.23 -88.16

38 0.00 -28.49 46 0.00 -110.84 54 0.00 -45.69

38 0.86 -28.51 46 0.71 -110.83 54 0.86 -45.71

39 0.00 11.37 47 0.00 -74.27 55 0.00 28.56

39 0.86 11.39 47 1.46 -74.26 55 0.86 28.57

40 0.00 -11.29 48 0.00 -8.68 56 0.00 -28.49

40 0.86 -11.31 48 1.23 -8.68 56 0.86 -28.51

41 0.00 -8.46 49 0.00 32.25 57 0.00 11.37

41 1.24 -8.45 49 1.23 32.26 57 0.86 11.39

42 0.00 -86.10 50 0.00 80.61 58 0.00 -76.23

42 1.23 -86.10 50 1.23 80.62 58 1.04 -76.25

43 0.00 -76.23 51 0.00 -11.81 59 0.00 45.74

43 1.04 -76.25 51 1.23 -11.80 59 0.86 45.75

44 0.00 45.74 52 0.00 -62.31

44 0.86 45.75 52 1.23 -62.30

Рисунок Г.2 - Схема приложения нагрузки и номера элементов рамы пролетом 5.1

метров.

Таблица Г.2 - Результаты статического расчета рамы пролетом 5.1 метров.

№ Сеч. № Сеч. № Сеч.

элем [м] [кН] элем [м] [кН] элем [м] [кН]

1 0.00 28.76 12 0.00 -114.06 23 0.00 -35.66

1 1.18 28.76 12 0.91 -114.04 23 1.00 -35.68

2 0.00 -85.66 13 0.00 -44.94 24 0.00 -64.32

2 1.37 -85.66 13 0.78 -44.93 24 0.50 -64.33

3 0.00 -85.66 14 0.00 -35.66 25 0.00 -15.08

3 1.37 -85.66 14 1.00 -35.68 25 1.00 -15.10

4 0.00 28.76 15 0.00 -84.81 26 0.00 34.50

4 1.19 28.76 15 1.00 -84.84 26 1.10 34.47

5 0.00 89.63 16 0.00 -64.32 27 0.00 -35.02

5 1.37 89.63 16 0.50 -64.33 27 0.71 -35.01

6 0.00 -44.94 17 0.00 -15.08 28 0.00 34.79

6 0.78 -44.93 17 1.00 -15.10 28 0.71 34.80

7 0.00 -114.05 18 0.00 34.50 29 0.00 -34.80

7 0.91 -114.04 18 1.10 34.47 29 0.71 -34.79

8 0.00 38.07 19 0.00 -35.02 30 0.00 34.78

8 0.91 38.09 19 0.71 -35.01 30 0.71 34.79

9 0.00 -37.99 20 0.00 34.79 31 0.00 32.42

9 0.91 -37.98 20 0.71 34.80 31 1.37 32.42

10 0.00 -37.99 21 0.00 -34.80 32 0.00 32.42

10 0.91 -37.98 21 0.71 -34.79 32 1.37 32.42

11 0.00 38.07 22 0.00 34.78 33 0.00 -84.84

11 0.91 38.09 22 0.71 34.79 33 1.00 -84.81

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Акты внедрения

ООО «Тихорецкие Стальные Конструкции»

352120, Россия, Краснодарский край, Тихорецкий район, ст. Новорождественская, ул. Мира, 37Б

https://www.tskpro.ru тел/факс: [phone] [e-mail]

ИНН 2360009940

УТВЕРЖДАЮ Директор ООО «ТСК» Панасенко Е.А. « » 20 г.

Акт

о внедрении результатов научно-исследовательской работы Е.Е. Устименко «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей»

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по теме «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей» используются при проектировании рамных конструкций из тонкостенных стальных профилей.

Предложенная методика моделирования реальных строительных конструкций применяется для экспериментальной проверки ответственных зданий.

Общество с ограниченной ответственностью «Испытательная Лаборатория - ИМПУЛЬС»

ИНН2315994575 КПП231501001 ОГ1>Н1172375028132 353925, Краснодарский край, г. Новороссийск,

пр. Дзержинского, д. 232, кв. 51 тел. [phone], e-mail: [e-mail] www-импульслаб.рф

Акт

о внедрении научно-исследовательской работы Е.Е. Устименко «Разработка и исследование рамно-стержневых конструкций с элементами из тонкостенных стальных профилей»

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по теме «Разработка и исследование рамно-стержневых конструкций с элементами из тонкостенных стальных профилей» были использованы при обследовании существующих строительных конструкций.

Предложенная методика исследований с помощью тянущих гидравлических цилиндров позволило снизить расходы на проведение испытаний и упростить работы по монтажу оборудования и фиксации результатов измерений.

353900, Российская Федерация Краснодарский край

Банк получателя: Краснодарское отделение № 8619 ПАО Сбербанк г.

тел [phone] тел 6 938 454 23 48

г. Новороссийск, ул. Свободы, 1, оф.10 Краснодар

ИНН 2315128368

БИК 040349602 к/сч 30101810100000000602 р/сч 40702810330000002778

таИГо: infoifljmorproiect.ru

Исх. №46 От 25.03.2021г„

Акт

о внедрении результатов научно-исследовательской работы Е.Е. Устименко «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей»

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по теме «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей» используются при расчете рамных конструкций из тонкостенных стальных профилей.

Предложенная методика расчета болтовых соединений и конструирования узлов обеспечивает увеличение несущей способности конструкций с использованием тонкостенных стальных профилей при проектировании производственных зданий.

Директор ООО «Морпроект-Престиж»

Зубков В.Т,

Общество с ограниченной ответственностью

«Инжиниринговая компания ОСК»

дрес: 353960, г. Новороссийск, ул. Видова 196А, 2, тел. +7(8617) -65-81-12, Расчетный счет№40702810600234698117 н Краснодарском филиале А() К )ниКредит Банк г. Краснодзд корсчет 30101810400000000548, БИК 040349548, ИНН 2315171268, КПП 231501001 email: engineering-bci@mai 1 ,ru

Акт

о внедрении результатов научно-исследовательской работы Е.Е. Устименко «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей»

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по теме «Рамно-стержневые конструкции с элементами из тонкостенных стальных профилей» используются при обследованиях существующих строительных конструкций.

Предложенная схема установки и подключения тензорезисторов «Мост с двумя активными тензорезисторами в точках синфазной деформации» применяется для замеров деформаций, при обследованиях существующих металлических конструкций из тонкостенных элементов.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» __(ДГТУ)_

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1 ОКПО 02069102

ОГРН 1026103727847

Приемная ректора т.8(863) 273-85-25 ИНН/КПП 6165033136/616501001

Общий отдел т.8(863) 273-85-1 1

Факс т.8{863) 232-79-53

E-mail: [e-mail]

ЪЪ.с-Ъ. № ^ --—

На №_от__

О НИР

СПРАВКА

Настоящим подтверждаем, что Устименко Евгений Евгеньевич, является исполнителем экспериментальной части инициативной НИР на тему «Экспериментально-теоретическое определение несущей способности легких стальных тонкостенных конструкций», номер государственного учета НИОКТР -АААА-А19-119052190031 -2 от 21 мая 2019 года.

Исп.: Кулинич M.H., 8-863-2381-751