RU2656297C1 - Wedge-shaped curce-closed profile - Google Patents

Wedge-shaped curce-closed profile Download PDF

Info

Publication number
RU2656297C1
RU2656297C1 RU2017130880A RU2017130880A RU2656297C1 RU 2656297 C1 RU2656297 C1 RU 2656297C1 RU 2017130880 A RU2017130880 A RU 2017130880A RU 2017130880 A RU2017130880 A RU 2017130880A RU 2656297 C1 RU2656297 C1 RU 2656297C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
rib
wedge
profile
plane
Prior art date
Application number
RU2017130880A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Суренович Марутян
Original Assignee
Александр Суренович Марутян
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Суренович Марутян filed Critical Александр Суренович Марутян
Priority to RU2017130880A priority Critical patent/RU2656297C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656297C1 publication Critical patent/RU2656297C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/06Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
    • E04C3/07Joists; 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)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction and can be used as rod elements at development of bearing structures of buildings and structures of various purposes. In the particular case, these can be the rod elements of the chords of run-through and non-run-through coatings. In curved-closed profile with joint in the middle of one of faces, where each part of docked face has extension in form of an I-shaped rib, cross section of profile is given wedge shape with flat face edge and feather of two identical cylindrical faces joined together to form rib. In this case, each of arcs of cylindrical faces is quarter of circle radius of which is half the size of plane face and is equal to edge size.
EFFECT: technical result of proposed solution is the same stability (uniform stability) of curved-enclosed profiles from plane and in plane of structure, as well as increase in load capacity, decrease in construction height.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретениеотносится 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.The invention relates to the field of construction and can be used as bar elements in the development of load-bearing structures of buildings and structures for various purposes. In the particular case, these may be the core elements of the belts of trusses of run-and-drive-free coatings.

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 КГ АСУ, 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.Known core elements, a multifaceted cross-section of which is formed by bending along the length of both edges of the sheet blank (strip) in the opposite directions with the formation of gussets along the entire length of the profile and closing its cross section by installing coupling bolts. Such sections are recommended as truss belts with gratings made of galvanized steel profiles [Salakhutdinov MA, Kuznetsov I.L., Sayanov S.F. Steel trusses with belts from pipes of multifaceted cross-section. - Proceedings of KG ASU, 2016, No. 4 (38). - S.236-242, Fig. 2, c]. The use of sections with a gusset along the entire length is rational in non-stop coatings, when stability from the truss plane is ensured by laying and fastening the profiled flooring directly along the upper belts. Here, the sections under consideration are sufficiently developed in the truss plane to provide effective resistance to the combined action of bending moments and compressive forces. For run coatings, sections that are equally stable both from the plane and in the truss plane are more preferable. Therefore, in such cases, a multifaceted section with a gusset needs additional elaboration.

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 RU №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.Another well-known technical solution is a frame T-shaped profile with one edge, made of a continuous strip. The profile is made with a lower horizontal shelf, a hollow upper reinforcing capsule-shaped extension and a vertical rib extending upward from the shelf to the extension. To minimize lateral eccentricity, the rib is made in the form of a single layer of a strip and is formed with a pair of vertically spaced offsets. Displacements occupy most of the single rib layer in the nominal mid-plane of the profile, which divides the flange and expansion in half [Rakhil MM, Likhayn J. J. Ml., Lalond P. Frame T-profile with one rib made from one strip . - Patent RU No. 2481442, 05/10/2013, bull. No. 13]. Such a profile is rational enough to be used as a suspended ceiling run. However, its shape and bearing capacity limit the possibility of using coatings and other supporting structures in trusses.

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 RU №98155, 10.10.2010, бюл. №28]. Такой профиль эффектно конкурирует с двутавровыми балками. Однако в качестве стержневого элемента, одинаково устойчивого как из плоскости, так и в плоскости несущей конструкции, он требует определенной доработки.Closest to the proposed (adopted as a prototype) is a technical solution, which is a bent closed profile made in a cross section of a square or rectangular shape with a joint approximately in the middle of one of the faces. Each part of the face on which the joint is located has a continuation in the form of a G- or I-shaped rib [Levin E.V. Bent closed profile. - Patent RU No. 98155, 10/10/2010, bull. No. 28]. Such a profile effectively competes with I-beams. However, as a rod element, equally stable both from the plane and in the plane of the supporting structure, it requires some refinement.

Техническим результатом предлагаемого решения является одинаковая устойчивость (равноустойчивость) гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости конструкции, а также увеличение ресурсов несущей способности, уменьшение строительной высоты.The technical result of the proposed solution is the same stability (equidistance) of bent closed profiles from the plane and in the plane of the structure, as well as an increase in the resources of the bearing capacity, a decrease in the building height.

Указанный технический результат достигается тем, что в гнутозамкнутом профиле со стыком по середине одной из граней, где каждая часть состыкованной грани имеет продолжение в виде I-образного ребра, поперечному сечению профиля придана клиновидная форма с обушком из плоской грани и пером из двух одинаковых цилиндрических граней, соединенных между собой с образованием ребра. При этом каждая их дуг цилиндрических граней является четвертью окружности, радиус которой в два раза меньше габарита плоской грани и во столько же раз больше размера ребра.The specified technical result is achieved by the fact that in a bent closed profile with a joint in the middle of one of the faces, where each part of the joined face has an extension in the form of an I-shaped rib, the cross-section of the profile is given a wedge-shaped shape with a flat edge and a feather of two identical cylindrical faces interconnected to form a rib. Moreover, each of their arcs of cylindrical faces is a quarter of a circle, the radius of which is two times smaller than the size of the flat face and as many times the size of the rib.

Предлагаемые гнутые замкнутые (гнутозамкнутые) профили обладают достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для их изготовления можно использовать как зубчатые крепления, так и сварные, болтовые или заклепочные соединения. Если при этом радиус дуг цилиндрических граней в два раза меньше габарита плоской грани и во столько же раз больше размера I-образных ребер, то равноустойчивость таких профилей обеспечена, то есть они обладают одинаковой устойчивостью из плоскости и в плоскости несущей конструкции. Равноустойчивость клиновидных гнутозамкнутых профилей способствует эффективности их использования в поясах стропильных и подстропильных ферм прогонных покрытий. Применительно к поясам ферм беспрогонных покрытий рационально удлинить размеры реберных частей 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 уже обозначенные соотношения размеров трубчатых частей одиночной толщины.The proposed bent closed (bent closed) profiles have a fairly universal technical solution, the implementation of which for their manufacture can be used as gear mounts, as well as welded, bolted or riveted joints. If in this case the radius of the arcs of cylindrical faces is two times smaller than the size of the flat face and is equal to the same size as the size of I-shaped ribs, then such profiles are equally stable, that is, they have the same stability from the plane and in the plane of the supporting structure. The equal stability of the wedge-shaped bent closed profiles contributes to the effectiveness of their use in the belts of roof trusses and trusses of run-through coatings. With regard to truss belts of non-chromed coatings, it is rational to lengthen the dimensions of the rib parts of double thickness of bent closed profiles depending on the values of jointly acting bending moments and compressive forces, developing their calculated cross section in the force plane of the supporting structure and while preserving the already defined ratios of sizes of tubular parts of single thickness.

Для изготовления клиновидных гнутозамкнутых профилей без сварных, болтовых или заклепочных соединений параметры зубчатых продольных кромок их листовых заготовок (штрипсов) целесообразно подобрать так, чтобы одним зигзагообразным резом формировать кромки сразу двух заготовок. Издержки производства при этом будут минимальными, что обеспечит уменьшение дополнительных затрат. Кроме того, загибы зубчатых креплений гнутозамкнутых профилей увеличивают толщину 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].For the manufacture of wedge-shaped bent-closed profiles without welded, bolted or riveted joints, it is advisable to select the parameters of the serrated longitudinal edges of their sheet blanks (strips) so that to form the edges of two blanks at once with one zigzag cut. At the same time, production costs will be minimal, which will reduce additional costs. In addition, the bends of the gear mounts of bent closed profiles increase the thickness of the collapse, which can contribute to a certain increase in the bearing capacity of the joints of thin-walled elements, working mainly on shear [Kuznetsov I.L., Fakhrutdinov A.F., Ramazanov P.P. The results of experimental studies of the work of compounds of thin-walled elements in shear. - Vestnik MGSU, 2016, No. 12. - S. 34-43].

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведено сечение клиновидного гнутозамкнутого профиля с I-образным ребром, оптимизированное по критерию равноустойчивости; на фиг. 2 - сечение клиновидного гнутозамкнутого профиля с I-образным ребром, удлиненным на 1 размер; на фиг. 3 - сечение клиновидного гнутозамкнутого профиля с I-образным ребром, удлиненным на 2 размера; на фиг. 4 - сечение клиновидного гнутозамкнутого профиля с I-образным ребром, удлиненным на 3 размера; на фиг. 5 представлен фрагмент клиновидного гнутозамкнутого профиля с оптимизированным сечением в аксонометрии; на фиг. 6 показана расчетная схема поперечного сечения цилиндрической грани в виде четверти круглого кольца; на фиг. 7 - расчетная схема поперечного сечения пера (то есть клиновидного гнутозамкнутого профиля без обушка и без ребра); на фиг. 8 - расчетная схема поперечного сечения клиновидного гнутозамкнутого профиля без ребра.The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows a cross section of a wedge-shaped bent closed profile with an I-shaped rib optimized by the criterion of equidistance; in FIG. 2 - section wedge-shaped bent closed profile with an I-shaped rib, elongated by 1 size; in FIG. 3 - section wedge-shaped bent closed profile with an I-shaped rib, elongated by 2 sizes; in FIG. 4 - section wedge-shaped bent closed profile with an I-shaped rib, elongated by 3 sizes; in FIG. 5 shows a fragment of a wedge-shaped bent closed profile with an optimized axonometric section; in FIG. 6 shows a design diagram of a cross section of a cylindrical face in the form of a quarter of a circular ring; in FIG. 7 is a design diagram of a cross section of a pen (i.e., a wedge-shaped bent-closed profile without a pick and without a rib); in FIG. 8 is a design diagram of a cross section of a wedge-shaped bent closed profile without a rib.

Для вывода приведенного соотношения размеров клиновидного гнутозамкнутого профиля с одинаковой устойчивостью из плоскости и в плоскости несущей конструкции, а также количественной оценки его несущей способности целесообразно рассчитать моменты инерции сечения IХ и IY относительно главных центральных осей и приравнять их друг к другу. Расчетные выкладки при этом допустимо выполнять по средней линии тонкостенного сечения без учета угловых закруглений клиновидного гнутозамкнутого профиля, а также 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].In order to derive the reduced aspect ratio of a wedge-shaped bent closed profile with the same stability from the plane and in the plane of the supporting structure, as well as to quantify its bearing capacity, it is advisable to calculate the moments of inertia of the section I X and I Y relative to the main central axes and equate them to each other. In this case, it is permissible to carry out computational calculations along the midline of a thin-walled section without taking into account the angular curves of a wedge-shaped bent closed profile, and also without taking into account numerical values containing the thicknesses raised to the second and third degree (t 2 , t 3 ) [Marutyan A.S. Optimization of structures from tubular (bent-welded) profiles of square (rectangular) and rhombic sections. - Structural mechanics and calculation of structures, 2016, No. 1. - S. 30-38].

Сечение клиновидного гнутозамкнутого профиля можно рассматривать как фигуру, включающую в свой состав два прямоугольника (обушок и ребро), а также две половинки двух круглых полуколец. В свою очередь, за составную половинку полукольца можно принять сектор тонкостенного кольца с угловым параметром α=45°=π/4=0,785 [Справочник по сопротивлению материалов / Под ред. Г.С. Писаренко. - Киев: Наукова думка, 1988. - С. 68-69]:The section of a wedge-shaped bent-closed profile can be considered as a figure that includes two rectangles (a pick and a rib), as well as two halves of two round half-rings. In turn, a thin-walled ring sector with an angular parameter α = 45 ° = π / 4 = 0.785 [Material Resistance Reference / Ed. G.S. Pisarenko. - Kiev: Naukova Dumka, 1988. - S. 68-69]:

yс=Rsinα/α=R×0,7071/0,785=0,9008R;y c = Rsinα / α = R × 0.7071 / 0.785 = 0.9008R;

IX=(2α+sin2α-4(sinα)2/α)R3t/2=I X = (2α + sin2α-4 (sinα) 2 / α) R 3 t / 2 =

=(2×0,785+1-4×0,70712/0,785)R3t/2=0,011115tR3;= (2 × 0.785 + 1-4 × 0.7071 2 / 0.785) R 3 t / 2 = 0.011115tR 3 ;

IY=((2α-sin2α)R3t/2=(2×0,785-1)R3t/2=0,285tR3;I Y = ((2α-sin2α) R 3 t / 2 = (2 × 0.785-1) R 3 t / 2 = 0.285tR 3 ;

A=2αRt=2×0,785×0,5Rt=1,57tR,A = 2αRt = 2 × 0.785 × 0.5Rt = 1.57tR,

где yс, IХ, IY, A - соответственно ордината центра тяжести сечения, момент инерции сечения относительно оси x-x, момент инерции сечения относительно оси y-y, площадь сечения половинки полукольца;where y c , I X , I Y , A are respectively the ordinate of the center of gravity of the section, the moment of inertia of the section relative to the xx axis, the moment of inertia of the section relative to the yy axis, the sectional area of the half ring half;

R - радиус половинки полукольца по ее средней линии;R is the radius of the half ring in its midline;

t - толщина стенки.t is the wall thickness.

Симметричная компоновка парных половинок круглых полуколец формирует составную часть клиновидного гнутозамкнутого профиля в виде его пера (без обушка и без ребра):The symmetric arrangement of paired halves of round half rings forms an integral part of a wedge-shaped bent-closed profile in the form of its feather (without a pick and without a rib):

- габаритный размер по высоте- overall height

H=R;H = R;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=2R;U = 2R;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=2×1,57tR=3,14tR;A = 2 × 1.57tR = 3.14tR;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней кромки- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper edge

yс=0,36304R;y s = 0.36304R;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=2(0,011115tR3×0,5+0,285tR3×0,5)=0,296115tR3;I X = 2 (0.011115tR 3 × 0.5 + 0.285tR 3 × 0.5) = 0.296115tR 3 ;

IY=2(0,285tR3×0,5+0,011115tR3×0,5+1,57tR(0,36304R)2)=0,709961tR3;I Y = 2 (0.285tR 3 × 0.5 + 0.011115tR 3 × 0.5 + 1.57tR (0.36304R) 2 ) = 0.709961tR 3 ;

IX/IY=0,4170862,I X / I Y = 0.4170862,

где (sin45°)2=(cos45°)2=0,5;where (sin45 °) 2 = (cos45 °) 2 = 0.5;

0,363047R - расстояние от оси ординат одиночной дуги до оси ординат в парной компоновке.0,363047R - distance from the ordinate axis of a single arc to the ordinate axis in a pair layout.

Присоединение обушка в виде горизонтальной грани к рассмотренному перу формирует трубную часть клиновидного гнутозамкнутого профиля (без ребра):The attachment of the pick in the form of a horizontal face to the considered pen forms the tubular part of the wedge-shaped bent closed profile (without rib):

- габаритный размер по высоте- overall height

H=R;H = R;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=2R;U = 2R;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=tR(3,14+2)=5,14tR;A = tR (3.14 + 2) = 5.14tR;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней кромки- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper edge

yс=R(2×0,36304/5,14)=0,14126R;y c = R (2 × 0.36304 / 5.14) = 0.14126R;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=tR3(2(0,36304-0,14126)2+0,296115+3,14×0,141262)=0,4571441tR3;I X = tR 3 (2 (0.36304-0.14126) 2 + 0.296115 + 3.14 × 0.14126 2 ) = 0.4571441tR 3 ;

IY=tR3(23×/12+0,709961)=1,3766276tR3,I Y = tR 3 (2 3 × / 12 + 0,709961) = 1,3766276tR 3

IX/IY=0,3320753.I X / I Y = 0.3320753.

Как видно, осевые моменты инерции сечения трубной части клиновидного гнутозамкнутого профиля троекратно разнятся между собой. Чтобы обнулить эту разницу, трубную часть рассматриваемого профиля необходимо развить в направлении оси ординат за счет реберной части двойной толщины, по методу поэтапных приближений приравняв друг к другу IХ и IY.As can be seen, the axial moments of inertia of the cross section of the tubular part of the wedge-shaped bent closed profile are three times different. To nullify this difference, the pipe part of the profile under consideration must be developed in the direction of the ordinate axis due to the rib part of double thickness, using the method of phased approximations equating I X and I Y to each other.

Клиновидные гнутозамкнутые профили, оптимизированные по критерию равноустойчивости, имеют следующие характеристики поперечного сечения:Wedge-shaped bent-closed profiles optimized according to the criterion of equilibrium stability have the following cross-sectional characteristics:

- габаритный размер по высоте- overall height

H=3V;H = 3V;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=4V;U = 4V;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=12,28tV;A = 12.28tV;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yc=0,7785V;y c = 0.7785V;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=10,904203tV3;I X = 10.904203tV 3 ;

IY=11,01302tV3;I Y = 11.01302tV 3 ;

IX/IY=10,904203/11,01302=0,990119≈1I X / I Y = 10.904203 / 11.01302 = 0.990119≈1

при относительной погрешностиwith relative error

100(11,01302-10,904203)/(11,01302...10,904203)=0,988...0,998%;100 (11.01302-10.904203) / (11.01302 ... 10.904203) = 0.988 ... 0.998%;

- моменты сопротивления- moments of resistance

WX,max=10,904203tV3/(0,7785V)=14,006683tV2;W X, max = 10.904203tV 3 / (0.7785V) = 14.006683tV 2 ;

WX,min=10,904203tV3/(3V-0,7785V)=4,9084866tV2;W X, min = 10.9004203tV 3 / (3V-0.7785V) = 4.9084866tV 2 ;

WY=11,01302tV3/(4V/2)=5,50651tV2;W Y = 11.01302tV 3 / (4V / 2) = 5.50651tV 2 ;

- радиусы инерции- radii of inertia

iX=V(10,904203/12,28)1/2=0,9423186V;i X = V (10.9004203 / 12.28) 1/2 = 0.9423186V;

iY=V(11,01302/12,28)1/2=0,9470088V;i Y = V (11.01302 / 12.28) 1/2 = 0.9470088V;

iX/iY=0,9423186/0,9470088=0,995119≈li X / i Y = 0.9423186 / 0.9470088 = 0.995119≈l

при относительной погрешностиwith relative error

100(0,9470088-0,9423186)/(0,9470088…0,9423186)=0,495…0,498%,100 (0.9470088-0.9423186) / (0.9470088 ... 0.9423186) = 0.495 ... 0.498%,

где V- размер фасонки (реберной части) сечения V=0,5R.where V is the size of the gusset (rib part) of the cross section V = 0.5R.

При совместном действии изгибающих моментов и сжимающих сил, которые имеют место в поясах ферм беспрогонных покрытий, клиновидные гнутозамкнутые профили рационально развивать в силовых плоскостях несущих конструкций. Для этого целесообразно принять полученные соотношения параметров I-образного ребра, плоской и цилиндрических граней равноустойчивого сечения в качестве базовых с тем, чтобы применительно к каждому расчетному случаю развивать высоту сечения последовательно на один размер ребра.With the combined action of bending moments and compressive forces that take place in the belts of trusses of drive-free coatings, it is rational to develop wedge-shaped bent-closed profiles in the force planes of the supporting structures. To this end, it is advisable to take the obtained ratios of the parameters of the I-shaped rib, the flat and cylindrical faces of an equally stable cross section as the base ones, so that in relation to each design case, the section height is developed successively by one rib size.

Тогда, если развить высоту на 1 размер реберной части и повторить все расчетные выкладки, то клиновидные гнутозамкнутые профили будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:Then, if you increase the height by 1 size of the rib part and repeat all the calculations, then the wedge-shaped bent-closed profiles will have the following cross-sectional characteristics:

- габаритный размер по высоте- overall height

H=4V;H = 4V;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=4V;U = 4V;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=14,28tV;A = 14.28tV;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yc=1,1596V;y c = 1.1596V;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=23,719464tV3, IY=11,01302tV3;I X = 23.719464tV 3 , I Y = 11.01302tV 3 ;

- моменты сопротивления- moments of resistance

WX,max=20,454867tV2, WX,min=8,3507477tV2, WY=5,50651tV2;W X, max = 20.454867tV 2 , W X, min = 8.3507477tV 2 , W Y = 5.50651tV 2 ;

- радиусы инерции- radii of inertia

iX=l,2888082V, iY=0,8781912V.i X = l, 2888082V, i Y = 0.8781912V.

Если развить высоту на 2 размера реберной части, то клиновидные гнутозамкнутые профили будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:If we develop the height by 2 sizes of the rib part, then the wedge-shaped bent-closed profiles will have the following cross-sectional characteristics:

- габаритный размер по высоте- overall height

H=5V;H = 5V;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=4V;U = 4V;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=16,28tV;A = 16.28tV;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yc=1,570V;y c = 1,570V;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=41,958704tV3, IY=11,01302tV3;I X = 41.958704tV 3 ; I Y = 11.01302tV 3 ;

- моменты сопротивления- moments of resistance

WX,max=26,725289tV2, WX,min=12,232858tV2, WY=5,50651tV2;W X, max = 26.725289tV 2 , W X, min = 12.232858tV 2 , W Y = 5.50651tV 2 ;

- радиусы инерции- radii of inertia

iX=1,605402V, iY=0,8224812V.i X = 1.605402V, i Y = 0.8224812V.

Если развить высоту на 3 размера реберной части, то клиновидные гнутозамкнутые профили будут иметь следующие характеристики поперечного сечения:If we develop the height by 3 sizes of the rib part, then the wedge-shaped bent-closed profiles will have the following cross-sectional characteristics:

- габаритный размер по высоте- overall height

H=6V;H = 6V;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=4V;U = 4V;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=18,28tVA = 18.28tV

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yc=2,0V;y c = 2.0V;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=71,227173tV3, IY=11,01302tV3;I X = 71.227173tV 3 , I Y = 11.01302tV 3 ;

- моменты сопротивления- moments of resistance

WX,max=35,613586tV2, WX,min=17,806793tV2, WY=5,50651tV2;W X, max = 35.613586tV 2 , W X, min = 17.806793tV 2 , W Y = 5.50651tV 2 ;

- радиусы инерции- radii of inertia

iX=1,9739436V, iY=0,7761847V.i X = 1.9739436V, i Y = 0.7761847V.

Для сравнения клиновидных 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 M=16,7/2=8,35 кН⋅м, уменьшенными в 2 раза соразмерно прототипу [Салахутдинов М.А., Кузнецов И.Л., Саянов С.Ф. Стальные фермы с поясами из труб многогранного сечения. - Известия КГАСУ, 2016, №4(38). - С. 237].To compare wedge-shaped bent closed profiles (new technical solution) with the prototype, the panel of the upper truss belt made of steel of class C255 with a design length of 3 m in the plane, as well as internal forces N = 412/2 = 206 kN and M = 16, was adopted as the basic object. 7/2 = 8.35 kN⋅m, reduced by 2 times in proportion to the prototype [Salakhutdinov MA, Kuznetsov I.L., Sayanov S.F. Steel trusses with belts from pipes of multifaceted cross-section. - Proceedings of KSASU, 2016, No. 4 (38). - S. 237].

Прототип представлен гнутым замкнутым профилем с параметрами a=120 мм, b=120 мм, c=120 мм, d=120 мм, при толщине t=2 мм и следующими характеристиками поперечного сечения:The prototype is represented by a bent closed profile with parameters a = 120 mm, b = 120 mm, c = 120 mm, d = 120 mm, with a thickness of t = 2 mm and the following cross-sectional characteristics:

- габаритный размер по высоте- overall height

H=242 мм;H = 242 mm;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=120 мм;U = 120 mm;

- площадь сечения- cross-sectional area

A=16,8 см2;A = 16.8 cm 2 ;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yс=121 мм;y c = 121 mm;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=1114 см4,I X = 1114 cm 4 ,

IY=247 см4;I Y = 247 cm 4 ;

- моменты сопротивления- moments of resistance

WX=1114/12,1=92,07 см3,W X = 1114 / 12.1 = 92.07 cm 3 ,

WY=247/6=41,17 см3;W Y = 247/6 = 41.17 cm 3 ;

- радиусы инерции- radii of inertia

iX=(1114/16,8)1/2=8,143 см,i X = (1114 / 16.8) 1/2 = 8.143 cm,

iY=(247/16,8)1/2=3,834 см.i Y = (247 / 16.8) 1/2 = 3.834 cm.

Тогда расчетное напряжение от совместного действия внутренних усилий в сечении панели из профиля по прототипу составит:Then the calculated voltage from the combined action of internal forces in the section of the panel from the profile of the prototype will be:

σ=N/(ϕ A)+M/WX=20600/(0,908⋅16,8)+83500/92,07=1350,4+906,9=σ = N / (ϕ A) + M / W X = 20600 / (0.908⋅16.8) + 83 500 / 92.07 = 1350.4 + 906.9 =

=2257,3 кгс/см2=0,945Rу,= 2257.3 kgf / cm 2 = 0.945R y ,

где расчетная гибкость панели λ=l/iX=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.where the design flexibility of the panel is λ = l / i X = 300 / 8.143 = 36.84; conditional (reduced) panel flexibility λ * = λ (R y / E) 1/2 = 36.84 (2400/2100000) 1/2 = 1.245 <2.5; design resistance of steel of class C255 R y = 2400 kgf / cm 2 ; modulus steel E = 2100000 kgf / cm 2; coefficient of longitudinal bending ϕ = 1-0,066 (λ *) 3/2 = 1-0,066 (1,245) 3/2 = 0,908.

Новое техническое решение представлено клиновидным гнутозамкнутым профилем, равноустойчивым из плоскости и в плоскости, со следующими параметрами:The new technical solution is represented by a wedge-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane, with the following parameters:

- площадь сечения- cross-sectional area

A=12,28tV=16,8 см2;A = 12.28tV = 16.8 cm 2 ;

- расчетный размер ребра- calculated rib size

V=A/(12,28t)=16,8/(12,28×0,2)=6,8403905≈6,84 см;V = A / (12.28t) = 16.8 / (12.28 × 0.2) = 6.8403905≈6.84 cm;

- габаритный размер по высоте- overall height

H=3V=3×6,64=20,52 см;H = 3V = 3 × 6.64 = 20.52 cm;

- габаритный размер по ширине- overall width

U=4V=4×6,64=27,36 см;U = 4V = 4 × 6.64 = 27.36 cm;

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yс=0,7785×6,64=5,32494 см;y c = 0.7785 × 6.64 = 5.32494 cm;

- моменты инерции- moments of inertia

IX=10,904203×0,2×6,843=697,89843 см4,I X = 10.904203 × 0.2 × 6.84 3 = 697.89843 cm 4 ,

IY=11,01302×0,2×6,843=704,86301 см4;I Y = 11.01302 × 0.2 × 6.84 3 = 704.86301 cm 4 ;

- моменты сопротивления- moments of resistance

WX,max=14,006683×0,2×6,842=131,06221 см3,W X, max = 14.006683 × 0.2 × 6.84 2 = 131.06221 cm 3 ,

WX,min=4,9084866×0,2×6,842=45,929298 см3, W X, min = 4,9084866 × 0,2 × 6,84 cm 2 = 45.929298 3

WY=5,50651×0,2×6,842=51,525075 см3;W Y = 5.50651 × 0.2 × 6.84 2 = 51.525075 cm 3 ;

- радиусы инерции- radii of inertia

iX=0,9423186×6,84=6,445 см,i X = 0.9423186 × 6.84 = 6.445 cm,

iY=0,9470088×6,84=6,478 см.i Y = 0.9470088 × 6.84 = 6.478 cm.

Тогда расчетное напряжение от совместного действия внутренних усилий в сечении панели из равноустойчивого профиля по новому техническому решению составит:Then, the calculated voltage from the combined action of internal forces in the section of the panel from an equally stable profile according to the new technical solution will be:

σ=N/(ϕA)+M/WX,max=20600/(0,870×16,8)+83500/131,062214=1409,4+637,1=2046,5 кгс/см2=0,853Rу,σ = N / (φA) + M / W X, max = 20600 / (0,870 × 16,8) + 83500 / 131.062214 = 1409.4 + 637.1 = 2046.5 kgf / cm 2 y = 0,853R ,

где расчетная гибкость панели λ=300/6,445=46,55; условная гибкость панели λ*=46,55(2400/2100000)1/2=l,574<2,5; коэффициент продольного изгиба ϕ=1-0,066(λ*)3/2=1-0,066(1,574)3/2=0,870.where the design flexibility of the panel is λ = 300 / 6.445 = 46.55; panel conditional flexibility λ * = 46.55 (2400/2100000) 1/2 = l, 574 <2.5; the coefficient of longitudinal bending ϕ = 1-0,066 (λ *) 3/2 = 1-0,066 (1,574) 3/2 = 0,870.

Как видно, расчетное напряжение в новом техническом решении оказалось на 100(0,945-0,870)/(0,945…0,870)=7,9…8,6% ниже, чем в прототипе. При этом габаритный размер по высоте у прототипа на 100(242-205,2)/(242…205,2)=15,2…17,3% больше, чем у нового решения.As you can see, the calculated voltage in the new technical solution was 100 (0.945-0.870) / (0.945 ... 0.870) = 7.9 ... 8.6% lower than in the prototype. At the same time, the overall height dimension of the prototype is 100 (242-205.2) / (242 ... 205.2) = 15.2 ... 17.3% more than the new solution.

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):The cross-sectional characteristics in the new solution were calculated using formulas obtained by the method of stepwise approximations, therefore, their repeated (test) calculation along the midline of a thin-walled section, including taking into account numerical values containing thicknesses raised to the second and third degree (t 2 , t 3 ):

- ордината центра тяжести сечения относительно верхней грани- ordinate of the center of gravity of the section relative to the upper face

yс=H-ун=20,52-15,1943=5,3257 смy c = H-y n = 20.52-15.1943 = 5.3257 cm

при относительной погрешностиwith relative error

100(5,3257-5,32494)/(5,3257…5,32494)=0,01425%,100 (5.3257-5.32494) / (5.3257 ... 5.32494) = 0.01425%,

где yн - расстояние от центра тяжести сечения до нижней кромки,where y n - the distance from the center of gravity of the section to the lower edge,

yн=(0,2×27,36×20,52+2×4,29552(20,52-0,36304×13,68)+y n = (0.2 × 27.36 × 20.52 + 2 × 4.29552 (20.52-0.36304 × 13.68) +

+2×0,2×6,84×6,84/2)+2×12,516×6,258))/16,8=+ 2 × 0.2 × 6.84 × 6.84 / 2) + 2 × 12.516 × 6.258)) / 16.8 =

=15,1943 см,= 15.1943 cm,

R=2V=2×6,84=13,68 см,R = 2V = 2 × 6.84 = 13.68 cm,

AR=1,57tR=1,57×0,2×13,68=4,29552 см2,A R = 1.57tR = 1.57 × 0.2 × 13.68 = 4.29552 cm 2 ,

20,52-0,36304×13,68=15,553613 см - расстояние от центра тяжести сечения цилиндрической грани до нижней кромки,20.52-0.36304 × 13.68 = 15.553613 cm - the distance from the center of gravity of the cross section of the cylindrical face to the lower edge,

6,84/2=3,42 см - расстояние от центра тяжести сечения ребра до нижней кромки;6.84 / 2 = 3.42 cm - the distance from the center of gravity of the rib section to the lower edge;

- момент инерции относительно оси x-x- moment of inertia about the x-x axis

IX=0,23×27,36/12+0,2×27,36×5,32572+I X = 0.2 3 × 27.36 / 12 + 0.2 × 27.36 × 5.3257 2 +

+2(5,69112×0,5+145,92615×0,5+4,29552(5,3257-0,36304×13,68)2++2 (5.69112 × 0.5 + 145.92615 × 0.5 + 4.29552 (5.3257-0.36304 × 13.68) 2 +

+2(0,2×6,843/12+0,2×6,84(20,52-5,3257-6,84/2)2)=+2 (0,2 × 6,84 3/12 + 0,2 × 6,84 (20,52-5,3257-6,84 / 2) 2) =

=697,90386 см4,= 697.90386 cm 4 ,

при относительной погрешностиwith relative error

100(697,90386-697,89843)/(697,90386…697,89843)=0,0123%,100 (697.90386-697.89843) / (697.90386 ... 697.89843) = 0.0123%,

где IXR=0,011115tR3=0,011115×0,2×13,683=5,69112 см4,where I XR = 0.011115tR 3 = 0.011115 × 0.2 × 13.68 3 = 5.69112 cm 4 ,

IYR=0,285tR3=0,285×0,2×13,683=145,92615 см4;I YR = 0.285tR 3 = 0.285 × 0.2 × 13.68 3 = 145.92615 cm 4 ;

- момент инерции относительно оси у-у- moment of inertia about the y-axis

IY=0,2×27,363/12+I Y = 0,2 × 27,36 3/12 +

+2(145,92615×0,5+5,69112×0,5+4,29552(0,36304×13,68)2++2 (145.92615 × 0.5 + 5.69112 × 0.5 + 4.29552 (0.36304 × 13.68) 2 +

+2(0,23×6,84/12+0,2×6,84(0,2/2)2)=+2 (0.2 3 × 6.84 / 12 + 0.2 × 6.84 (0.2 / 2) 2 ) =

=704,89948 см4,= 704.89948 cm 4 ,

при относительной погрешностиwith relative error

100(704,89948-704,86301)/(704,89948…704,86301)=0,0052%.100 (704.89948-704.86301) / (704.89948 ... 704.86301) = 0.0052%.

Как видно, итоги тестирования позволяют заключить, что приведенные выкладки не требуют корректировки, а их погрешность вполне приемлема для практических расчетов.As you can see, the test results allow us to conclude that the above calculations do not require adjustment, and their error is quite acceptable for practical calculations.

Таким образом, полученные результаты сравнений подтверждают перспективность, рациональность и эффективность применения в несущих конструкциях клиновидных гнутозамкнутых профилей, а также корректность его расчетных параметров. 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, но наиболее оптимальные расчетные сечения. Представляется, что в дальнейшем аналогично и созвучно гнутосварным профилям (ГСП) предлагаемые клиновидные гнутозамкнутые профили можно сокращенно маркировать ГЗП.Thus, the obtained comparison results confirm the prospects, rationality and effectiveness of the use of wedge-shaped bent closed profiles in the supporting structures, as well as the correctness of its calculated parameters. At the same time, the universality of their technical solution, if necessary, allows having a section optimized according to the criterion of equilibrium stability and starting from it as a base one, to select derivatives, but the most optimal design sections, according to the parameters specified by the project. It seems that in the future, similarly and in tune with bent-welded profiles (GSP), the proposed wedge-shaped bent-closed profiles can be abbreviated as GBZ.

Claims (1)

Гнутозамкнутый профиль со стыком по середине одной из граней, где каждая часть состыкованной грани имеет продолжение в виде I-образного ребра, отличающийся тем, что поперечному сечению профиля придана клиновидная форма с обушком из плоской грани и пером из двух одинаковых цилиндрических граней, соединенных между собой с образованием ребра, при этом каждая из дуг цилиндрических граней является четвертью окружности, радиус которой в два раза меньше габарита плоской грани и во столько же раз больше размера ребра.A bent closed profile with a joint in the middle of one of the faces, where each part of the joined face has an extension in the form of an I-shaped rib, characterized in that the cross-section of the profile is given a wedge-shaped shape with a flat edge and a feather made of two identical cylindrical faces interconnected with the formation of an edge, with each of the arcs of cylindrical faces being a quarter of a circle whose radius is two times smaller than the size of the flat face and is equal to the same size as the size of the rib.
RU2017130880A 2017-08-31 2017-08-31 Wedge-shaped curce-closed profile RU2656297C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130880A RU2656297C1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Wedge-shaped curce-closed profile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130880A RU2656297C1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Wedge-shaped curce-closed profile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656297C1 true RU2656297C1 (en) 2018-06-04

Family

ID=62560219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130880A RU2656297C1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Wedge-shaped curce-closed profile

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656297C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2010-05-25 2010-10-10 Евгений Владимирович Левин BENT CLOSED PROFILE
RU2481442C2 (en) * 2006-12-29 2013-05-10 Ю-Эс-Джи Интериорс, Инк. Frame t-shaped profile with one rib made of solid strip
RU158885U1 (en) * 2015-02-09 2016-01-20 Александр Суренович Марутян FIVE CORNER PROFILE PIPE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2006-12-29 2013-05-10 Ю-Эс-Джи Интериорс, Инк. Frame t-shaped profile with one rib made of solid strip
RU98155U1 (en) * 2010-05-25 2010-10-10 Евгений Владимирович Левин BENT CLOSED PROFILE
RU158885U1 (en) * 2015-02-09 2016-01-20 Александр Суренович Марутян FIVE CORNER PROFILE PIPE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Стальные фермы с поясами из труб многогранного сечения. Салахутдинов М.А. Известия КГАСУ, 2016, N4(38), с.236-242, рис. 2,3. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014526005A (en) Wide static structure
EP2666924A2 (en) Truss structure using a material having a pi-shaped cross-section as an upper chord
RU2641333C1 (en) Curved closed profile
JP5255840B2 (en) Architectural panels and building structures
RU2653209C1 (en) Flat-oval curved-closed profile
US20210115665A1 (en) In-frame shear wall
US20060053732A1 (en) Cold-formed steel joists
RU2601351C1 (en) Bearing structure with grid from oval pipes
RU2656297C1 (en) Wedge-shaped curce-closed profile
RU91583U1 (en) VARIABLE CORFORED WALL
RU175354U1 (en) METAL DOUBLE BEAM WITH CORRUGATED WALL
RU2645317C1 (en) Semi-circular formed hollowed section
RU2548301C1 (en) Truss from orthorhombic pipes (roll-welded profiles)
US2384157A (en) Multitrussed unit
RU2680560C1 (en) H-shaped bent closed profile (options)
RU2641141C1 (en) Long-dimensional steel concrete element
RU2651741C1 (en) Triangular hollow profile
RU2655056C1 (en) Trapezoidal closed profile
RU193994U1 (en) DOUBLE BEAM WITH CORRUGATED WALL AND TUBULAR BELTS
RU2645318C1 (en) Pentagonal formed hollow profile
RU2680564C1 (en) Trapezoid shaped pipe
KR20130100350A (en) Pressure resisting barrier walls
RU196758U1 (en) SEMI-ROUND BEND-CLOSED PROFILE WITH OFFSETS
US20020020134A1 (en) Building truss structure
Saleem et al. Minimum Weight Design of Pre Engineered Steel Structures using Built-up Sections and Cold Formed Sections

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190901