RU2655056C1 - Трапециевидный гнутозамкнутый профиль - Google Patents
Трапециевидный гнутозамкнутый профиль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655056C1 RU2655056C1 RU2017124450A RU2017124450A RU2655056C1 RU 2655056 C1 RU2655056 C1 RU 2655056C1 RU 2017124450 A RU2017124450 A RU 2017124450A RU 2017124450 A RU2017124450 A RU 2017124450A RU 2655056 C1 RU2655056 C1 RU 2655056C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- angle
- plane
- profile
- cross
- Prior art date
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 3
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 19
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009408 flooring Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
- E04C3/06—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
- E04C3/07—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web at least partly of bent or otherwise deformed strip- or sheet-like material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых элементов при разработке несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения, в частном случае это могут быть стержневые элементы поясов ферм прогонных и беспрогонных покрытий. Гнутый замкнутый профиль четырехугольного очертания со стыком по середине одной из граней. Каждая часть состыкованной грани имеет продолжение в виде I-образного ребра. При этом профиль имеет форму равнобедренной трапеции с углом 90° между боковыми сторонами, а также высотой, равной меньшему основанию и составляющей 0,69 размера ребра, или равнобедренной трапеции с углом 120° между боковыми сторонами, а также высотой, равной меньшему основанию и составляющей 0,421 размера ребра. Технический результат состоит в одинаковой устойчивости, равноустойчивости, гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости ферменной конструкции, увеличение несущей способности, уменьшение строительной высоты. 10 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых элементов при разработке несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения. В частном случае это могут быть стержневые элементы поясов ферм прогонных и беспрогонных покрытий.
Известны стержневые элементы, многогранное сечение которых образуют перегибом по длине обеих кромок листовой заготовки (штрипса) в обратных направлениях с формированием фасонки по всей длине профиля и замыканием его сечения при помощи установки стяжных болтов. Такие сечения рекомендуются в качестве поясов стропильных ферм с решетками из стальных оцинкованных профилей [Салахутдинов М.А., Кузнецов И.Л., Саянов С.Ф. Стальные фермы с поясами из труб многогранного сечения. - Известия КГАСУ, 2016, №4(38). - С. 236-242, рис. 2, в]. Использование сечений с фасонкой по всей длине рационально в беспрогонных покрытиях, когда устойчивость из плоскости фермы обеспечена за счет укладки и крепления профилированного настила непосредственно по верхним поясам. Здесь рассматриваемые сечения достаточно развиты в плоскости фермы, чтобы оказывать эффективное сопротивление совместному действию изгибающих моментов и сжимающих сил. Для прогонных покрытий более предпочтительны сечения, одинаково устойчивые как из плоскости, так и в плоскости фермы. Поэтому в подобных случаях многогранное сечение с фасонкой нуждается в дополнительной проработке.
Еще одно известное техническое решение представляет собой каркасный Т-образный профиль с одним ребром, изготовленный из сплошной полосы. Профиль выполнен с нижней горизонтальной полкой, полым верхним усиливающим капсуловидным расширением и вертикальным ребром, проходящим вверх от полки к расширению. Для минимизации бокового эксцентриситета ребро выполнено в виде одинарного слоя полосы и сформировано с парой вертикально расположенных с интервалом смещений. Смещения занимают большую часть одинарного слоя ребра в номинальной средней плоскости профиля, которая делит пополам полку и расширение [Рахил М.М., Лихейн Дж. Дж. Мл., Лалонд П. Каркасный Т-образный профиль с одним ребром, изготовленный из одной полосы. - Патент №2481442, 10.05.2013, бюл. №13]. Такой профиль достаточно рационален для использования в качестве прогона подвесного потолка. Однако форма его очертания и несущая способность ограничивают возможность применения в фермах покрытий и других несущих конструкциях.
Наиболее близким к предлагаемому (принятым в качестве прототипа) является техническое решение, представляющее собой гнутый замкнутый профиль, выполненный в поперечном сечении квадратной или прямоугольной формы со стыком примерно по середине одной из граней. Каждая часть грани, на которой расположен стык, имеет продолжение в виде Г- или I-образного ребра [Левин Е.В. Гнутый замкнутый профиль. - Патент №98155, 10.10.2010, бюл. №28]. Такой профиль успешно конкурирует с двутавровыми балками, что делает применение подобных сечений с Г- или I-образной фасонкой по всей длине достаточно рациональным в беспрогонных покрытиях, где устойчивость из плоскости ферменной конструкции обеспечена за счет раскладки и крепления профилированного настила непосредственно по верхним поясам. Здесь рассматриваемые сечения достаточно развиты в плоскости фермы, чтобы оказывать эффективное сопротивление совместному действию изгибающих моментов и сжимающих сил. Для прогонных покрытий более предпочтительны сечения, одинаково устойчивые как из плоскости, так и в плоскости фермы. Поэтому в качестве стержневого элемента, одинаково устойчивого как из плоскости, так и в плоскости несущей конструкции, прототип нуждается в определенной доработке.
Техническим результатом предлагаемого решения является одинаковая устойчивость (равноустойчивость) гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости ферменной конструкции, а также увеличение несущей способности, уменьшение строительной высоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в гнутых замкнутых профилях четырехугольных очертаний со стыком по середине одной из граней, где каждая часть состыкованной грани имеет продолжение в виде I-образного ребра, отличающихся тем, что профили имеют форму равнобедренной трапеции с углом 90° между боковыми сторонами, а также высотой, равной меньшему основанию и составляющей 0,69 размера ребра, или равнобедренной трапеции с углом 120° между боковыми сторонами, а также высотой, равной меньшему основанию и составляющей 0,421 размера ребра.
Предлагаемые гнутые замкнутые (гнутозамкнутые) профили обладают достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для их изготовления можно использовать сварные, болтовые или заклепочные соединения. Если при этом высота равнобедренного трапециевидного сечения с углом 90° между боковыми сторонами равна меньшему основанию и составляет 0,69 размера I-образного ребра, то равноустойчивость таких профилей обеспечена, то есть они обладают одинаковой устойчивостью из плоскости и в плоскости несущей конструкции. Такая же равноустойчивость обеспечена, если в равнобедренном трапециевидном сечении с углом 120° между боковыми сторонами высота равна меньшему основанию и составляет 0,421 размера ребра. Равноустойчивость гнутозамкнутых профилей способствует эффективности их использования в поясах стропильных и подстропильных ферм прогонных покрытий. Применительно к поясам ферм беспрогонных покрытий рационально удлинить размеры I-образных ребер двойной толщины гнутозамкнутых профилей в зависимости от величин совместно действующих изгибающих моментов и сжимающих сил, развивая их расчетное сечение в силовой плоскости несущей конструкции и сохраняя при этом неизменными трубчатые (замкнутые) части одиночной толщины.
Трапециевидное очертание поперечного сечения трубчатых частей одиночной толщины гнутозамкнутых профилей обеспечивают их жесткость, а реберные (фасоночные) части двойной толщины гнутозамкнутых профилей увеличивают площадь смятия, что может способствовать определенному росту несущей способности соединений тонкостенных элементов, работающих в основном на сдвиг [Кузнецов И.Л., Фахрутдинов А.Ф., Рамазанов P.P. Результаты экспериментальных исследований работы соединений тонкостенных элементов на сдвиг. - Вестник МГСУ, 2016, №12. - С. 34-43].
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведено сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 90°, оптимизированное по критерию равноустойчивости; на фиг. 2 - сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 90° и фасонками, удлиненными на 1 размер фасонки; на фиг. 3 - сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 90° и фасонками, удлиненными на 2 размера фасонки; на фиг. 4 - сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 90° и фасонками, удлиненными на 3 размера фасонки; на фиг. 5 показано сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 120°, оптимизированное по критерию равноустойчивости; на фиг. 6 - сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 120° и фасонками, удлиненными на 1 размер фасонки; на фиг. 7 - сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 120° и фасонками, удлиненными на 2 размера фасонки; на фиг. 8 - сечение трапециевидных гнутозамкнутых профилей с углом 120° и фасонками, удлиненными на 3 размера фасонки; на фиг. 9 представлен фрагмент трапециевидного гнутозамкнутого профиля с углом 90° и оптимизированным сечением в аксонометрии; на фиг. 10 - фрагмент трапециевидного гнутозамкнутого профиля с углом 120° и оптимизированным сечением в аксонометрии
Предлагаемые гнутозамкнутые профили по примеру прототипа можно формировать за 5…10 проходов в зависимости от предела текучести и относительного удлинения материала с соответствующими изменениями четырех угловых сопряжений плоских граней трубчатой части.
Для вывода приведенных соотношений параметров трапециевидных гнутозамкнутых профилей с одинаковой устойчивостью из плоскости и в плоскости несущей конструкции, а также количественной оценки их несущей способности целесообразно рассчитать моменты инерции сечения IХ и IY относительно главных центральных осей и по методу поэтапных приближений приравнять их друг к другу. Расчетные выкладки при этом допустимо выполнять по средней линии тонкостенного сечения без учета численных величин, содержащих значения толщины, возведенной во вторую и третью степень (t2, t3) [Марутян А.С. Оптимизация конструкций из трубчатых (гнутосварных) профилей квадратных (прямоугольных) и ромбических сечений. - Строительная механика и расчет сооружений, 2016, №1. - С. 30-38].
Трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 90°, оптимизированные по критерию равноустойчивости, имеют следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте
H=1,69 V;
- габаритный размер по ширине
U=2,07 V;
- площадь сечения
A=6,71162tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yс=0,52586V;
- моменты инерции
IX=1,7811036tV3;
IY=1,773118tV3;
IX/IY=1,7811036/1,773118=1,0045037≈1
при относительной погрешности
100(1,7811036-1,773118)/(1,7811036…1,773118)=0,448…0,450%;
- моменты сопротивления
WX,max=1,7811036tV3/(0,52586V)=3,38703tV2;
WX,min=1,7811036tV3/(1,69V-0,52586V)=1,5299737tV2;
WY=1,773118tV3/(2,07V/2)=1,7131574tV2;
- радиусы инерции
iX=V(1,7811036/6,71162)1/2=0,5151466V;
iY=V(1,773118/6,71162)1/2=0,5139904 V;
iX/iY=0,5151466/0,5139904=1,0022494≈1
при относительной погрешности
100(0,5151466-0,5139904)/(0,5151466…0,5139904)=0,224…0,225%,
где V - размер фасонки (реберной части) сечения.
Аналогично трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 120°, оптимизированные по критерию равноустойчивости, имеют следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте
H=1,421V;
- габаритный размер по ширине
U=1,8794V;
- площадь сечения
A=5,9844tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
ус=0,3967V;
- моменты инерции
IX=1,1458036tV3;
IY=1,1412496tV3;
IХ/IY=1,1458036/1,1412496=1,0039903≈1
при относительной погрешности
100(1,1458036-1,1412496)/(1,1458036…1,1412496)=0,397…0,399%;
- моменты сопротивления
WX,max=1,1458036tV3/(0,3967V)=2,8883377tV2;
WX,min=1,1458036tV3/(1,421V-0,3967V)=1,1186211tV2;
WY=1,1412496tV3/(1,8794V/2)=1,2144829tV2;
- радиусы инерции
iX=V(1,1458036/5,9844)1/2=0,4375671V;
iY=V(1,1412496/5,9844)1/2=0,4366966V;
iX/iY=0,4375671/0,4366966=1
при относительной погрешности
100(0,4375671-0,4366966)/(0,4375671…0,4366966)=0,1989…0,1993%,
где V - размер фасонки (реберной части) сечения.
При совместном действии изгибающих моментов и сжимающих сил, которые имеют место в поясах ферм беспрогонных покрытий, гнутозамкнутые профили рационально развивать в силовых плоскостях несущих конструкций. Для этого целесообразно принять полученные соотношения параметров равноустойчивых сечений в качестве базовых с тем, чтобы применительно к каждому расчетному случаю развивать высоту сечения последовательно на один шаговый размер фасонки (реберной части) сечения.
Тогда, если развить высоту на 1 размер фасонки и повторить все расчетные выкладки, то трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 90° будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте Н=2,69V;
- габаритный размер по ширине U=2,07V;
- площадь сечения A=8,71162tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yc=0,6783V;
- моменты инерции IX=6,6741966tV3, IY=1,773118tV3;
- моменты сопротивления
WX,mах=9,8395939tV2, WX,min=3,3176898tV2, WY=1,7131574tV2;
- радиусы инерции iХ=0,875286V, iY=0,4511483V.
Если развить высоту на 2 размера фасонки, то трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 90° будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте H=3,69V;
- габаритный размер по ширине U=2,07V;
- площадь сечения A=10,71162tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yc=1,334V;
- моменты инерции IX=14,852614tV3; IY=1,773118tV3;
- моменты сопротивления
WX,max=11,133893tV2, WX,min=6,280175tV2, WY=1,7131574tV2;
- радиусы инерции iХ=1,177535V, iY=0,4068563V.
Если развить высоту на 3 размера фасонки, то трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 90° будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте H=4,69V;
- габаритный размер по ширине U=2,07V;
- площадь сечения А=12,71162tV
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yc=1,783V;
- моменты инерции IX=28,765954tV3, IY=1,773118tV3;
- моменты сопротивления
WX,max=16,133457tV2, WX,min=9,895409tV2, WY=1,7131574tV2;
- радиусы инерции iX=1,5043155 V, iY=0,3734807V.
Аналогичным образом, если развить высоту на 1 размер фасонки и повторить все расчетные выкладки, то трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 120° будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте H=2,421 V;
- габаритный размер по ширине U=1,8794V;
- площадь сечения A=7,9844tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yc=0,7785V;
- моменты инерции IХ=4,7953149tV3, IY=l,1412496tV3;
- моменты сопротивления
WX,max=6,1596851tV2, WX,min=2,919522tV2, WY=1,2144829tV2;
- радиусы инерции iX=0,7749745V iY=0,3780673V.
Если развить высоту на 2 размера фасонки, то трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 120° будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте H=3,421V;
- габаритный размер по ширине U=1,8794V;
- площадь сечения A=9,9844tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
ус=1,2077V;
- моменты инерции IX=12,303715tV3, IY=1,1412496tV3;
- моменты сопротивления
WX,mах=10,187724tV2, WX,min=5,558991tV2, WY=1,2144829tV2;
- радиусы инерции iX=1,1100872V, iY=0,3380875V.
Если развить высоту на 3 размера фасонки, то трапециевидные гнутозамкнутые профили с углом 120° будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте H=4,421V;
- габаритный размер по ширине U=1,8794V;
- площадь сечения А=11,9844tV;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yc=1,6605V;
- моменты инерции IX=24,737576tV3, IY=1,1412496tV3;
- моменты сопротивления
WX,mах=14,897666tV2, WX,min=8,9612664tV2, WY=1,2144829tV2;
- радиусы инерции iX=1,4367143V, iY=0,3085901V.
Для сравнения гнутозамкнутых профилей (новое техническое решение) с прототипом в качестве базового объекта принята панель верхнего пояса фермы из стали класса С255, с расчетной длиной в плоскости 3 м, а также внутренними усилиями N=412/2=206 кН и М=16,7/2=8,35 кН⋅м [Салахутдинов М.А., Кузнецов И.Л., Саянов С.Ф. Стальные фермы с поясами из труб многогранного сечения. - Известия КГАСУ, 2016, №4(38). - С. 237], уменьшенными в 2 раза соразмерно прототипу.
Прототип представлен гнутым замкнутым профилем с параметрами а=120 мм, b=120 мм, с=120 мм, d=120 мм, при толщине t=2 мм и следующими характеристиками поперечного сечения:
- габаритный размер по высоте H=242 мм;
- габаритный размер по ширине U=120 мм;
- площадь сечения нетто A=16,8 см2;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани ус=121 мм;
- моменты инерции IX=1114 см4, IY=247 см4;
- моменты сопротивления WX=1114/12,1=92,07 см3, WY=247/6=41,17 см3;
- радиусы инерции iX=(1114/16,8)1/2=8,143 см, iY=(247/16,8)1/2=3,834 см.
Тогда расчетное напряжение от совместного действия внутренних усилий в сечении панели из профиля по прототипу составит:
σ=N(ϕA)+M/WX=20600/(0,908⋅16,8)+83500/92,07=1350,4+906,9=2257,3 кгс/см2=0,945Rу,
где расчетная гибкость панели λ=/iЧ=300/8,143=36,84; условная (приведенная) гибкость панели λ*=λ(Ry/E)1/2=36,84(2400/2100000)1/2=1,245<2,5; расчетное сопротивление стали класса С255 Ry=2400 кгс/см2; модуль упругости стали Е=2100000 кгс/см2; коэффициент продольного изгиба ϕ=1-0,066(λ*)3/2=1-0,066(1,245)3/2=0,908.
Новое техническое решение представлено трапециевидным гнутозамкнутым профилем с углом 90°, равноустойчивым из плоскости и в плоскости, со следующими параметрами:
- площадь сечения нетто A=6,71162tV=16,8 см2;
- расчетный шаговый размер фасонки
V=A/(6,71162t)=16,8/(6,71162×0,2)=12,516 см;
- габаритный размер по высоте H=1,69V=1,69×12,516=21,15 см;
- габаритный размер по ширине U=2,07V=2,07×12,516=25,91 см;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yc=0,52586V=0,52586×12,516=6,582 см;
- моменты инерции
IX=1,7811036tV3=1,7811036×0,2×12,5163=698,42 см4;
IY=1,773118tV3=1,773118×0,2×12,5163=695,29 см4;
- момент сопротивления
WX=3,38703tV2=3,38703×0,2×12,5162=106,12 см3;
- радиус инерции iX=0,5151466V=0,5151466×12,516=6,452 см.
Тогда расчетное напряжение от совместного действия внутренних усилий в сечении панели из равноустойчивого профиля по новому техническому решению составит:
σ=N/(ϕ A)+М/WX,max=20600/(0,870×16,8)+83500/106,12=1409,4+786,8=2196,2 кгс/см2=0,915Rу,
где расчетная гибкость панели λ=300/6,452=46,50; условная гибкость панели λ*=46,5(2400/2100000)1/2=1,572<2,5; коэффициент продольного изгиба ϕ=1-0,066(λ*)3/2=1-0,066(1,572)3/2=0,870.
Как видно, расчетное напряжение в новом техническом решении на 100(2257,3-2196,2)/(2257,3…2196,2)=2,71…2,78% меньше, чем в прототипе, а высота сечения прототипа в 242/211,5=1,144 раза больше, чем у нового решения.
Характеристики поперечного сечения в новом решении вычислены при помощи формул, полученных методом поэтапных приближений, поэтому практический интерес представляет их повторный (тестовый) расчет по средней линии тонкостенного сечения, включая учет численных величин, содержащих значения толщины, возведенной во вторую и третью степень (t2, t3):
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
ус=H-yн=21,15-14,57=6,58 см
при относительной погрешности
100(6,582-6,58)/(6,582…6,58)=0,03038…0,03039%,
где ун - расстояние от центра тяжести сечения до нижней кромки,
yн=0,2(25,91×21,15+2×12,21×16,833+8,634×12,516+2×12,516×6,258))/16,8=14,566696≈14,57 см,
122,1 мм - размер боковой (наклонной) грани,
211,5-(211,5-125,16)/2=168,33 мм - расстояние от центра тяжести сечения наклонной грани до нижней кромки,
125,16/2=62,58 мм - расстояние от центра тяжести сечения фасонки (ребра) до нижней кромки,
- моменты инерции
IX=0,23×25,91/12+0,2×25,91×6,582+2×0,2×12,213×0,5/12+2×0,23×12,21×0,5/12+2×0,2×12,21(16,833-14,57)2+0,23×8,637/12+0,2×8,637(14,57-12,516)2+2×0,2×12,5163/12+2×0,2×12,516(14,57-6,258)2=685,80 см4,
при относительной погрешности
100(698,42-685,80)/(698,42…685,80)=1,81…1,84%,
IY=0,2×25,913/12+2×0,23×12,21×0,5/12+2×0,2×12,213×0,5/12+2×0,2×12,21×8,6372+0,2×8,6373/12+2×0,23×12,516/12+2×0,2×12,516(0,2/2)2=695,39 см4,
при относительной погрешности
100(695,39-695,29)/(695,39…695,29)=0,00143%,
где cos2α=sin2α=0,5, α=45° - угол между наклонной гранью и вертикалью.
Полученные результаты подтверждают рациональность и перспективность нового технического решения, а также корректность его расчетных параметров. Целесообразно продолжить сравнение с прототипом нового технического решения, представив его трапециевидным гнутозамкнутым профилем с углом 120°, равноустойчивым из плоскости и в плоскости, со следующими параметрами:
- площадь сечения A=5,9844tV=16,8 см2;
- расчетный шаговый размер фасонки
V=A/(5,9844t)=16,8/(5,9844х×0,2)=14,036494≈14,04 см;
- габаритный размер по высоте H=1,421V=1,421×14,04=19,95 см;
- габаритный размер по ширине U=1,8794V=1,8794×14,04=26,39 см;
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
yс=0,3967V=0,3967×14,04=5,57 см;
- моменты инерции
IХ=1,1458036tV3=1,1458036×0,2×14,043=634,22227 см4;
IY=1,1412496tV3=1,1412496×0,2×14,043=631,70155 см4;
- момент сопротивления
WX=2,8883377tV2=2,8883377×0,2×14,042=113,87074 см3;
- радиус инерции iX=0,4375671V=0,437567×14,04=6,143 см.
Тогда расчетное напряжение от совместного действия внутренних усилий в сечении панели из равноустойчивого профиля по новому техническому решению составит:
σ=N/(ϕ A)+М/WX=20600/(0,860×16,8)+83500/113,87=1425,8+733,3=2159,1 кгс/см2=0,90Rу,
где расчетная гибкость панели λ=300/6,143=48,84; условная гибкость панели λ*=48,84(2800/2100000)1/2=1,651<2,5; коэффициент продольного изгиба ϕ=1-0,066(1,651)3/2=0,860.
Как видно, расчетное напряжение в новом техническом решении на 100(2257,3-2159,1)/(2257,3…2159,1)=4,35…4,55% меньше, чем в прототипе, а высота сечения прототипа в 24,2/19,95=1,213 раза больше, чем у нового решения.
Для подведения итогов необходим еще один повторный (тестовый) расчет по средней линии тонкостенного сечения применительно к трапециевидному гнутозамкнутому профилю с углом 120°, равноустойчивому из плоскости и в плоскости несущей конструкции:
- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани
ус=H-ун=19,95-14,385=5,565 см
при относительной погрешности
100(5,57-5,565)/(5,57…5,565)=0,08976…0,08984%,
где ун - расстояние от центра тяжести сечения до нижней кромки,
ун=0,2(26,39×19,95+2×11,82×16,995+5,91×14,04+2×14,04×7,02)/16,8=14,38489≈14,385 см,
118,2 мм - размер боковой (наклонной) грани,
199,5-(199,5-140,4)/2=169,95 мм - расстояние от центра тяжести сечения наклонной грани до нижней кромки,
140,4/2=70,2 мм - расстояние от центра тяжести сечения фасонки (ребра) до нижней кромки,
- моменты инерции
IX=0,23×26,39/12+0,2×26,39×5,5652+2×0,2×11,823×0,75/12+2×0,23×11,82×0,25/12+2×0,2×11,82(16,995-14,385)2+0,23×5,91/12+0,2×5,91(14,385-14,04)2+2×0,2×14,043/12+2×0,2×14,04(14,385-7,02)2=633,99716 см4,
при относительной погрешности
100(634,22227-633,99716)/(634,22227…633,99716)=0,03549…0,0355%,
IY=0,2×26,393/12+2×0,23×11,82×0,25/12+2×0,2×11,823×0,75/12+2×0,2×11,82×8,0752+0,2×5,913/12+2×0,23×14,04/12+2×0,2×14,04(0,2/2)2=659,41047 см4,
при относительной погрешности
100(659,41047-631,70155)/(659,41047…631,70155)=4,20…4,39%,
где cos2α=0,25, sin2α=0,75, α=60° - угол между наклонной гранью и вертикалью.
Таким образом, приведенные расчетные выкладки подтверждают их корректность и рациональность предлагаемых трапециевидных профилей. При этом универсальность их технического решения в случае необходимости позволяет, имея оптимизированное по критерию равноустойчивости сечение и отталкиваясь от него, как от базового, по заданным проектом параметрам подбирать производные сечения. Для приведенных расчетов производные сечения не понадобились, они остались в резерве и могут быть востребованы применительно к другим случаям, что еще раз указывает на эффективность трапециевидных гнутозамкнутых профилей. Подводя некоторые итоги, следует заметить, что аналогичные результаты в свое время дали разработка и исследование решетчатых прогонов со стержневыми элементами поясов из замкнутых гнутосварных профилей трапециевидных сечений, которые для данного случая оказались более эффективными, чем прямоугольные профили [Тришевский И.С., Клепанда В.В. Металлические облегченные конструкции: Справочное пособие. - Киев: Будiвельник, 1978. - С. 23-29].
Claims (1)
- Гнутый замкнутый профиль четырехугольного очертания со стыком по середине одной из граней, где каждая часть состыкованной грани имеет продолжение в виде I-образного ребра, отличающийся тем, что профиль имеет форму равнобедренной трапеции с углом 90° между боковыми сторонами, а также высотой, равной меньшему основанию и составляющей 0,69 размера ребра, или равнобедренной трапеции с углом 120° между боковыми сторонами, а также высотой, равной меньшему основанию и составляющей 0,421 размера ребра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124450A RU2655056C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Трапециевидный гнутозамкнутый профиль |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124450A RU2655056C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Трапециевидный гнутозамкнутый профиль |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2655056C1 true RU2655056C1 (ru) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017124450A RU2655056C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Трапециевидный гнутозамкнутый профиль |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2655056C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535569A (en) * | 1992-03-06 | 1996-07-16 | Bhp Steel (Jla) Pty, Ltd. | Sheet metal structural member and frames incorporating same |
EP0692053B1 (en) * | 1993-03-31 | 2000-10-04 | Pacific Stud Company, LLC. | Lightweight metal truss and frame system |
US20070056240A1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-15 | Lakdas Nanayakkara | Press-formable light-gauge truss framing element |
RU98155U1 (ru) * | 2010-05-25 | 2010-10-10 | Евгений Владимирович Левин | Гнутый замкнутый профиль |
RU2481442C2 (ru) * | 2006-12-29 | 2013-05-10 | Ю-Эс-Джи Интериорс, Инк. | Каркасный т-образный профиль с одним ребром, изготовленный из сплошной полосы |
RU158885U1 (ru) * | 2015-02-09 | 2016-01-20 | Александр Суренович Марутян | Пятиугольная профильная труба |
-
2017
- 2017-07-06 RU RU2017124450A patent/RU2655056C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5535569A (en) * | 1992-03-06 | 1996-07-16 | Bhp Steel (Jla) Pty, Ltd. | Sheet metal structural member and frames incorporating same |
EP0692053B1 (en) * | 1993-03-31 | 2000-10-04 | Pacific Stud Company, LLC. | Lightweight metal truss and frame system |
US20070056240A1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-15 | Lakdas Nanayakkara | Press-formable light-gauge truss framing element |
RU2481442C2 (ru) * | 2006-12-29 | 2013-05-10 | Ю-Эс-Джи Интериорс, Инк. | Каркасный т-образный профиль с одним ребром, изготовленный из сплошной полосы |
RU98155U1 (ru) * | 2010-05-25 | 2010-10-10 | Евгений Владимирович Левин | Гнутый замкнутый профиль |
RU158885U1 (ru) * | 2015-02-09 | 2016-01-20 | Александр Суренович Марутян | Пятиугольная профильная труба |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2666924A2 (en) | Truss structure using a material having a pi-shaped cross-section as an upper chord | |
RU2641333C1 (ru) | Гнутозамкнутый профиль | |
WO2013025866A1 (en) | Wide span static structure | |
RU2653209C1 (ru) | Плоскоовальный гнутозамкнутый профиль | |
US20170275872A1 (en) | In-frame shear wall | |
US1936147A (en) | Floor or roof joist construction | |
RU175354U1 (ru) | Металлическая двутавровая балка с гофрированной стенкой | |
RU2645317C1 (ru) | Полукруглый гнутозамкнутый профиль | |
RU2680560C1 (ru) | Двутавровый гнутозамкнутый профиль (варианты) | |
RU2655056C1 (ru) | Трапециевидный гнутозамкнутый профиль | |
RU2641141C1 (ru) | Длинномерный сталебетонный элемент | |
RU2548301C1 (ru) | Ферма из ромбических труб (гнутосварных профилей) | |
RU2651741C1 (ru) | Треугольный гнутозамкнутый профиль | |
US2618148A (en) | Prefabricated reinforced beam | |
RU2645318C1 (ru) | Пятиугольный гнутозамкнутый профиль | |
RU2656297C1 (ru) | Клиновидный гнутозамкнутый профиль | |
RU196758U1 (ru) | Полукруглый гнутозамкнутый профиль с выкружками | |
RU2633624C1 (ru) | Длинномерный сталебетонный элемент | |
US20020020134A1 (en) | Building truss structure | |
US1747362A (en) | Arch construction | |
RU2680564C1 (ru) | Трапециевидная профильная труба | |
US1669095A (en) | Structural unit | |
AU2009200214A1 (en) | Composite Beam | |
RU2287644C1 (ru) | Бескаркасное двухслойное арочное здание из тонколистовых холодногнутых профилей | |
RU2801567C1 (ru) | Сталежелезобетонное перекрытие |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200707 |