RU2714033C1 - H-shaped folded closed profile with perforated flange - Google Patents

H-shaped folded closed profile with perforated flange Download PDF

Info

Publication number
RU2714033C1
RU2714033C1 RU2019115940A RU2019115940A RU2714033C1 RU 2714033 C1 RU2714033 C1 RU 2714033C1 RU 2019115940 A RU2019115940 A RU 2019115940A RU 2019115940 A RU2019115940 A RU 2019115940A RU 2714033 C1 RU2714033 C1 RU 2714033C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutouts
profile
closed profile
plane
perforated
Prior art date
Application number
RU2019115940A
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 RU2019115940A priority Critical patent/RU2714033C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714033C1 publication Critical patent/RU2714033C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/32Columns; Pillars; Struts of metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to construction and can be used as structural elements of bearing structures of buildings. In H-shaped folded closed profile of two walls and one flange formed of two perforated elements of U-shape, attached to walls by means of tooth closures of longitudinal edges of vertical sections and mutually resting on horizontal sections, perforated elements throughout the horizontal sections are provided with cutouts with toothed edge closure along the entire perimeter of each of said cuts. At that, when width of cuts is 0.2…0.8 of profile width, ratio of its overall dimensions is equal to 1/1.809…1/1.771, and with no cuts, this ratio is equal to 1/1.810.EFFECT: technical result of the invention is overall stability of H-shaped folded closed profiles, their uniform stability from the plane and in the plane of the bearing structure.1 cl, 11 dwg, 1 tbl

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 частности это могут быть элементы стоек, колонн, ферм, прогонов, ригелей, балок, рам, каркасов.The proposed technical solution relates to the field of construction and can be used as core elements in the development of load-bearing structures of buildings and structures for various purposes. In particular, these can be elements of racks, columns, trusses, girders, crossbars, beams, frames, frames.

Известна стальная составная балка двутаврового сечения, у которой верхний и нижний пояса, а также вертикальную стенку образует пара гнутых тонкостенных профилей. Плоские участки этих профилей для формирования вертикальной стенки соединены между собой загибами выштампованных шпилек, взаимно входящих в образованные отверстия от выштамповки. Продольные кромки горизонтальных участков тех же парных профилей для формирования трубчатых (полостных) поясов загнуты до соприкосновения с противоположной гранью и соединены сваркой [Замалиев Ф.С., Замалиев Э.Ф., Замалиев Э.Ф. Стальная составная балка. - Патент №176505, 22.01.2018, бюл. №3]. Однако сварные соединения ограничивают минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяют применять оцинкованную сталь, которая обеспечивает высокую стойкость конструкции против коррозии. При этом использование выштампованных шпилек и их отверстий сопровождается определенным ростом дополнительных затрат.Known steel composite beam I-section, in which the upper and lower zones, as well as the vertical wall forms a pair of bent thin-walled profiles. The flat sections of these profiles for the formation of a vertical wall are interconnected by bends of stamped studs, mutually entering into the formed holes from the stamping. The longitudinal edges of the horizontal sections of the same paired profiles for the formation of tubular (cavity) belts are bent to contact the opposite face and connected by welding [Zamaliev FS, Zamaliev EF, Zamaliev E.F. Steel composite beam. - Patent No. 176505, 01/22/2018, bull. No. 3]. However, welded joints limit the minimum thickness of the welded elements and do not allow the use of galvanized steel, which provides high resistance to corrosion. The use of stamped studs and their holes is accompanied by a certain increase in additional costs.

Другим известным техническим решением является многопролетная несущая конструкция (балка), включающая трубчатый (пустотелый) профиль из двух криволинейных стенок и двух плоских поясов (верхнего и нижнего). Обе стенки приварены к поясам и, будучи вогнутыми вовнутрь, объединены стяжными шпильками в зоне их контакта, что придает пустотелому профилю конструкции двутавровое очертание [Веселов В.В., Федоров A.M. Многопролетная несущая балка. - Патент №176462, 19.01.2018, бюл. №2]. Как и в предыдущем случае, сварка ограничивает минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяет применять оцинкованную сталь, а стяжные шпильки и их отверстия вызывают определенный рост дополнительных затрат.Another well-known technical solution is a multi-span supporting structure (beam), including a tubular (hollow) profile of two curved walls and two flat belts (upper and lower). Both walls are welded to the belts and, being concave inward, are connected by tie rods in the zone of their contact, which gives the hollow profile of the structure an I-shaped outline [Veselov V.V., Fedorov A.M. Multi-span carrier beam. - Patent No. 176462, 01/19/2018, bull. No. 2]. As in the previous case, welding limits the minimum thickness of the elements being welded and does not allow the use of galvanized steel, and the tie rods and their holes cause a certain increase in additional costs.

Известно еще одно техническое решение (принятое за аналог) в виде двутавровой балки с перфорированной стенкой, состоящей из отдельных элементов, соединенных между собой вертикальными ребрами жесткости с помощью сварки. В пролетных участках элементы стенки выполнены из гофрированного профиля, направляющие которого расходятся от центра элемента с отверстием в форме круга. Отверстие расположено по центру, получено путем выреза и снабжено кромками, усиленными воротником из листового проката [Холопов И.С., Лукин А.О., Валькаев P.P. Металлическая двутавровая балка. - Патент №147433, 10.11.2014, бюл. №31]. Однако и здесь сварные соединения ограничивают минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяют применять оцинкованную сталь.One more technical solution is known (adopted as an analogue) in the form of an I-beam with a perforated wall, consisting of individual elements interconnected by vertical stiffeners by welding. In the spans, the wall elements are made of corrugated profile, the guides of which diverge from the center of the element with a hole in the shape of a circle. The hole is located in the center, obtained by a cutout and provided with edges reinforced with a collar from sheet metal [Kholopov I.S., Lukin A.O., Valkaev P.P. Metal I-beam. - Patent No. 147433, 10/10/2014, bull. No. 31]. However, here, welded joints limit the minimum thickness of the welded elements and do not allow the use of galvanized steel.

Наиболее близким к предлагаемому (принятым в качестве прототипа) является техническое решение, представляющее собой двутавровый гнутозамкнутый профиль из двух плоских поясов и двух вогнутых вовнутрь стенок дугообразной формы. Стенки прикреплены к поясам посредством зубчатых замыканий продольных кромок и взаимно оперты в зоне их контакта. В поперечном сечении стенки имеют форму круглых полуколец, диаметр которых равен ширине поясов. Двутавровый гнутозамкнутый профиль можно выполнить с полками толще стенок, а также бистальными с расчетным сопротивлением у полок большим, чем у стенок [Марутян А.С. Двутавровый гнутозамкнутый профиль. - Патент №2680560, 22.02.2019, бюл. №6]. Такой профиль, имея компактную форму поперечного сечения с равными габаритами по ширине и высоте, достаточно эффективно сопротивляется продольным нагрузкам, приложенным центрально и с эксцентриситетами, что характерно для таких стержневых элементов, как стойки и колонны. Однако для конструктивно-компоновочного оформления стоек и колонн предпочтительнее такие формы поперечных сечений, которые обеспечивают им равную устойчивость из плоскости и в плоскости несущей конструкции. В таких случаях балочные двутавры заменяют широкополочными, а широкополочные, в свою очередь, заменяют колонными. Однако и в колонных двутаврах моменты инерции их сечений относительно главных центральных осей разнятся в два-три раза. С уменьшением этой разницы до нуля двутавровые очертания профилей трансформируются в Н-образные. Применительно к Н-образным гнутозамкнутым профилям перфорации их полок (взамен стенок) можно придать дополнительное функциональное назначение в виде формирования вырезов различных очертаний с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. Такие замыкания могут обеспечить необходимые связи составного сечения без сварных, болтовых или заклепочных соединений и подобно аналогу усилить кромки вырезов перфорированной стенки. Обозначенная проработка с переформатированием двутавровых гнутозамкнутых профилей в такие же профили Н-образных конфигураций с перфорированными полками, дополненная оптимизацией расчетных параметров, может способствовать расширению области их рационального применения.Closest to the proposed (adopted as a prototype) is a technical solution, which is an I-beam bent closed profile of two flat belts and two walls of an arcuate shape, concave inward. The walls are attached to the belts by means of gear closures of the longitudinal edges and are mutually supported in the area of their contact. In the cross section, the walls have the shape of round half rings, the diameter of which is equal to the width of the belts. The I-beam bent closed profile can be performed with shelves thicker than the walls, as well as bistal ones with a design resistance of the shelves greater than the walls [Marutyan AS I-beam bent closed profile. - Patent No. 2680560, 02.22.2019, bull. No. 6]. Such a profile, having a compact cross-sectional shape with equal dimensions in width and height, is quite effective in resisting longitudinal loads applied centrally and with eccentricities, which is typical for such core elements as columns and columns. However, for the structural layout of the uprights and columns, it is preferable that such cross-sectional shapes provide them with equal stability from the plane and in the plane of the supporting structure. In such cases, the beam I-beams are replaced by wide-shelf ones, and the wide-beam ones, in turn, are replaced by columned ones. However, in columned I-beams, the moments of inertia of their sections relative to the main central axes differ by two to three times. With the decrease of this difference to zero, the I-shaped contours of the profiles are transformed into H-shaped. In relation to the H-shaped bent closed perforation profiles of their shelves (instead of walls), additional functionality can be given in the form of forming cutouts of various shapes with serrated edges along the entire perimeter of each of these cutouts. Such closures can provide the necessary connections of the composite section without welded, bolted or riveted joints and, like an analog, strengthen the edges of the perforated wall cutouts. The indicated study with the reformatting of I-shaped bent closed profiles into the same profiles of H-shaped configurations with perforated shelves, supplemented by optimization of design parameters, can help expand the field of their rational use.

Техническим результатом предлагаемого решения является достаточная местная (локальная) и общая устойчивость Н-образных гнутозамкнутых профилей, их равноустойчивость из плоскости и в плоскости несущей конструкции, расширение области рационального применения, а также уменьшение дополнительных затрат и расхода конструкционного материала.The technical result of the proposed solution is sufficient local (local) and overall stability of H-shaped bent closed profiles, their equidistance from the plane and in the plane of the supporting structure, expanding the field of rational use, as well as reducing additional costs and consumption of structural material.

Указанный технический результат достигается тем, что в Н-образном гнутозамкнутом профиле из двух стенок (вертикальных граней) и одной полки (горизонтальной грани) из двух перфорированных элементов п-образной (швеллерной) формы, прикрепленных к стенкам посредством зубчатых замыканий продольных кромок вертикальных участков и взаимно опертых по горизонтальным участкам, перфорированные элементы на всем протяжении горизонтальных участков снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. При этом, когда ширина вырезов составляет 0,2…0,8 ширины профиля, отношение его габаритных размеров равно 1/1,809…1/1,771 раза, а при отсутствии вырезов это отношение равно 1/1,810.The specified technical result is achieved in that in an H-shaped bent closed profile of two walls (vertical faces) and one shelf (horizontal face) of two perforated elements of a p-shaped (channel) shape, attached to the walls by means of serrated closures of the longitudinal edges of the vertical sections and mutually supported along horizontal sections, perforated elements along the entire horizontal sections are provided with cutouts with serrated edges along the entire perimeter of each of these cuts. Moreover, when the width of the cuts is 0.2 ... 0.8 of the width of the profile, the ratio of its overall dimensions is 1 / 1.809 ... 1 / 1.771 times, and in the absence of cuts this ratio is 1 / 1.810.

Предлагаемый Н-образный гнутозамкнутый профиль обладает достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для его изготовления можно использовать листовые заготовки одинаковой и разной толщины, как с зубчатыми замыканиями, так и со сварными, болтовыми или заклепочными соединениями. Для изготовления гнутозамкнутых профилей без сварных, болтовых или заклепочных соединений параметры зубчатых продольных кромок их листовых заготовок целесообразно подобрать так, чтобы одним зигзагообразным резом формировать кромки сразу двух заготовок. Издержки производства при этом будут минимальными, что обеспечит уменьшение дополнительных затрат. К тому же 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]. Кроме того, загибы зубчатых креплений обеспечивают сохранение местной (локальной) устойчивости и формы сечения тонкостенных элементов до достижения предельного состояния, что позволяет рассчитывать не редуцированные сечения, а сечения нетто [Белый Г.И. К определению редуцированных сечений стержневых элементов легких стальных тонкостенных конструкций. - Вестник гражданских инженеров, 2017, №6. - С. 33-37]. Следует добавить, что загибы зубчатых креплений, распределенные равномерно по стенкам и полкам на всем протяжении Н-образного гнутозамкнутого профиля, сохраняют его цельность и монолитность в большей степени, чем зоны контакта с трением соединения фальцевого типа в прямоугольном профиле балки с креплениями торцов к зацепам, что позволило считать поперечное сечение балки монолитным [Яковлева Е.Л., Атавин И.В., Казакова Ю.Д., Максудов И.Х. Прочностные характеристики тонкостенных элементов. - Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017, №12 (63). - С. 125-139]. При этом в отдельных случаях для уменьшения дополнительных затрат вполне достижима цельность составного сечения гнутозамкнутого профиля за счет применения аналогичной зоны контакта с трением без перфорирования его полки.The proposed H-shaped bent-closed profile has a fairly universal technical solution, with the implementation of which sheet blanks of the same and different thickness can be used for its manufacture, both with gear locks, and with welded, bolted or riveted joints. For the manufacture of 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 so that they form the edges of two blanks 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]. In addition, the bends of the gear mounts ensure the preservation of local (local) stability and the cross-sectional shape of thin-walled elements to the limit state, which allows you to calculate not reduced sections, but net sections [Bely G.I. To the determination of reduced sections of the core elements of light steel thin-walled structures. - Bulletin of Civil Engineers, 2017, No. 6. - S. 33-37]. It should be added that the bends of the gear mounts distributed evenly over the walls and shelves throughout the H-shaped bent-closed profile retain its integrity and monolithic to a greater extent than the contact zones with friction of the seam-type connection in the rectangular beam profile with the ends attached to the hooks, which allowed us to consider the cross section of the beam monolithic [Yakovleva E.L., Atavin I.V., Kazakova Yu.D., Maksudov I.Kh. Strength characteristics of thin-walled elements. - Construction of unique buildings and structures, 2017, No. 12 (63). - S. 125-139]. Moreover, in some cases, to reduce the additional costs, the integrity of the composite section of the bent closed profile is quite achievable due to the use of a similar zone of contact with friction without perforation of its shelf.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где наThe proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where

фиг. 1 показан вид сверху (или снизу) Н-образного гнутозамкнутого профиля с прямоугольными вырезами перфорированной полки;FIG. 1 shows a top view (or bottom) of an H-shaped bent closed profile with rectangular cutouts of a perforated shelf;

фиг. 2 - вид сверху (или снизу) Н-образного гнутозамкнутого профиля с круглыми вырезами перфорированной полки;FIG. 2 is a top view (or bottom) of an H-shaped bent closed profile with round cutouts of a perforated shelf;

фиг. 3 - вид сверху (или снизу) Н-образного гнутозамкнутого профиля с шестиугольными вырезами перфорированной полки;FIG. 3 is a top view (or bottom) of an H-shaped bent closed profile with hexagonal cutouts of a perforated shelf;

фиг. 4 - вид сверху (или снизу) Н-образного гнутозамкнутого профиля с ромбическими вырезами перфорированной полки;FIG. 4 is a top view (or bottom) of an H-shaped bent closed profile with rhombic cutouts of a perforated shelf;

фиг. 5 - вид сверху (или снизу) Н-образного гнутозамкнутого профиля с овальными вырезами перфорированной полки;FIG. 5 is a top view (or bottom) of an H-shaped bent closed profile with oval cutouts of a perforated shelf;

фиг. 6 - боковой вид Н-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной полкой;FIG. 6 is a side view of an H-shaped bent closed profile with a perforated shelf;

фиг. 7 представлен поперечный разрез Н-образного гнутозамкнутого профиля в пределах одного из вырезов его перфорированной полки;FIG. 7 is a cross-sectional view of an H-shaped bent closed profile within one of the cutouts of its perforated shelf;

фиг. 8 - расчетная схема поперечного сечения Н-образного гнутозамкнутого профиля в пределах одного из вырезов его перфорированной полки;FIG. 8 is a design diagram of a cross section of an H-shaped bent closed profile within one of the cutouts of its perforated shelf;

фиг. 9 - аксонометрия фрагмента Н-образного гнутозамкнутого профиля с прямоугольными вырезами его перфорированной полки в разобранном виде;FIG. 9 is a perspective view of a fragment of an H-shaped bent closed profile with rectangular cut-outs of its perforated shelf in a disassembled form;

фиг. 10 - аксонометрия фрагмента Н-образного гнутозамкнутого профиля со сплошной полкой без вырезов в разобранном виде;FIG. 10 is a perspective view of a fragment of an H-shaped bent closed profile with a continuous shelf without cutouts in an unassembled form;

фиг. 11 приведены графики изменений основных расчетных параметров Н-образного гнутозамкнутого профиля в зависимости от роста относительной ширины b/U вырезов его перфорированной полки.FIG. Figure 11 shows graphs of changes in the main design parameters of an H-shaped bent closed profile depending on the growth of the relative width b / U of the cutouts of its perforated shelf.

Н-образный гнутозамкнутый профиль с перфорированной полкой по предлагаемому техническому решению состоит из двух пар листовых заготовок (штрипсов или формуемых полос). Внешняя пара заготовок 1 плоской формы поперечного сечения после замыкания гнутого профиля расположена вертикально. Внутренняя пара заготовок 2 имеет прямоугольные вырезы, 3 -круглые вырезы, 4 - шестиугольные вырезы, 5 - ромбические вырезы, 6 - овальные вырезы. Внутренняя пара заготовок 7 выполнена без вырезов. Внутренняя пара заготовок (2, 3, 4, 5, 6 и 7) имеет п-образную (швеллерную) форму поперечного сечения с двумя угловыми закруглениями трех плоских граней: вертикальных - стенок и горизонтальной - полки. Полки могут быть перфорированными с вырезами разных очертаний или сплошными без вырезов. Все заготовки выполнены по всей длине с зубчатыми продольными кромками, зубцы которых расположены относительно друг друга в шахматном порядке и взаимно загнуты в пазах между собой после замыкания гнутого профиля. Перфорированные заготовки внутренних пар 2, 3, 4, 5 и 6 дополнительно выполнены с такими же зубчатыми кромками по всему периметру каждого из вырезов. Зубцы этих кромок точно таким же образом расположены относительно друг друга в шахматном порядке и взаимно загнуты в пазах между собой после замыкания гнутого профиля.The H-shaped bent closed profile with a perforated shelf according to the proposed technical solution consists of two pairs of sheet blanks (strips or molding strips). The external pair of blanks 1 of a flat cross-sectional shape after the closure of the bent profile is located vertically. The inner pair of blanks 2 has rectangular cuts, 3 - round cuts, 4 - hexagonal cuts, 5 - rhombic cuts, 6 - oval cuts. The inner pair of blanks 7 is made without cutouts. The inner pair of blanks (2, 3, 4, 5, 6, and 7) has a p-shaped (channel) cross-sectional shape with two angular curves of three flat faces: vertical - walls and horizontal - shelves. Shelves can be perforated with cutouts of different shapes or solid without cutouts. All blanks are made along the entire length with serrated longitudinal edges, the teeth of which are staggered relative to each other and mutually bent in grooves between themselves after closing a bent profile. Perforated blanks of inner pairs 2, 3, 4, 5, and 6 are additionally made with the same serrated edges along the entire perimeter of each of the cutouts. The teeth of these edges are exactly the same in relation to each other in a checkerboard pattern and mutually bent in grooves between each other after closing a bent profile.

Для количественной оценки ресурсов несущей способности двутаврового гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой целесообразно рассчитать площадь, а также моменты инерции его сечения Ix и Iy относительно главных центральных осей. Здесь очевидно, что сечение такого профиля можно считать составной фигурой, включающей две пары вертикальных прямоугольников размерами t×V, образующих боковые стенки, а также одну пару горизонтальных прямоугольников размерами t×U с вырезами размерами t×b (0<b<U) или без вырезов (b=0), образующих перфорированную полку. Расчетные выкладки при этом допустимо выполнять по средней линии тонкостенного сечения без учета угловых закруглений и 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].To quantify the resources of the bearing capacity of an I-shaped bent closed profile with a perforated wall, it is advisable to calculate the area, as well as the moments of inertia of its cross section I x and I y relative to the main central axes. Here, it is obvious that the cross section of such a profile can be considered a composite figure, including two pairs of vertical rectangles of dimensions t × V forming the side walls, as well as one pair of horizontal rectangles of size t × U with cutouts of dimensions t × b (0 <b <U) or without cutouts (b = 0) forming a perforated shelf. In this case, it is permissible to carry out computational calculations along the midline of a thin-walled section without taking into account angular curves and without taking into account numerical values containing the thicknesses raised to the second and third degree (t 2 , t 3 ) [Marutyan AS 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].

Расчетная площадь сечения Н-образного гнутозамкнутого профиля складывается из расчетных площадей сечений четырех прямоугольных элементов стенок и двух прямоугольных элементов перфорированной полки (при b=0, b - ширина выреза):The estimated cross-sectional area of the H-shaped bent closed profile is the sum of the calculated cross-sectional areas of four rectangular wall elements and two rectangular elements of a perforated shelf (at b = 0, b is the width of the cut):

A=4tV+2tU=2tU(2/n+1),A = 4tV + 2tU = 2tU (2 / n + 1),

откудаwhere from

U={A/t)/(1/(2(2/n+1))) и V=(A/t)/(1/(2(n+2))),U = {A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) and V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))),

где n - отношение меньшего (горизонтального) габарита к большему (вертикальному), n=U/V;where n is the ratio of the smaller (horizontal) size to the larger (vertical), n = U / V;

t и А - соответственно толщина и суммарная площадь штрипсов (листовых заготовок или формуемых полос), t=const и A=const.t and A are the thickness and total area of strips (sheet blanks or formed strips, respectively), t = const and A = const.

Момент инерции сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси х-х:Moment of inertia of a section of an I-beam bent closed profile relative to the central axis xx:

Ix=4tV3/12=tU3/(3n3).I x = 4tV 3/12 3 = tU / (3n 3).

Момент инерции сечения двутаврового гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси у-у:The moment of inertia of the cross-section of the I-beam bent closed profile relative to the central axis yy:

Iy=2tU3/12+4tV(0,5U)2=tU3(1/n+1/6).I y = 2tU 3/12 + 4tV (0,5U) 2 = tU 3 (1 / n + 1/6).

Здесь уместно тестирование полученных формул на базе стандартных прокатных профилей HP (широкополочных несущих свай), у которых стенки и полки имеют одинаковые толщины [Фасонный прокат и коммерческие профили: Каталог продукции. - ArcelorMittal, 2014-1. - С. 94-95]. Его основные итоги нагляднее представить в табличной форме, откуда видно, что эти формулы достаточно корректны для продолжения численных выкладок с их применением.It is appropriate to test the formulas obtained on the basis of standard HP rolling profiles (wide-shelf bearing piles), in which the walls and shelves have the same thickness [Shaped steel and commercial profiles: Product Catalog. - ArcelorMittal, 2014-1. - S. 94-95]. Its main results are more clearly presented in tabular form, from which it can be seen that these formulas are correct enough to continue numerical calculations with their application.

Если значения осевых моментов инерции сечения приравнять друг к другу, то будет иметь место уравнение третьей степени:If the values of the axial moments of inertia of the section are equated to each other, then an equation of the third degree will take place:

Ix-Iy=0;I x -I y = 0;

1/(3n3)-(1/n+1/6)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 1/6) = 0;

n3+6n2-2=0;n 3 + 6n 2 -2 = 0;

n1=-5,9433809; n2=-0,6090937; n3=0,5524746.n 1 = -5.9433809; n 2 = -0.6090937; n 3 = 0.5524746.

Практическое применение имеет третье значение переменной n, когда рассчитываемый профиль является стержневым элементом, равноустойчивым из плоскости и в плоскости несущей конструкции:Practical application has the third value of the variable n, when the calculated profile is a core element, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure:

Ix=tU3/(3n3)=tU3/(3×0,55247463)=1,9767042tU3,I x = tU 3 / (3n 3 ) = tU 3 / (3 × 0.5524746 3 ) = 1.9767042tU 3 ,

Iy=tU3(1/n+1/6)=tU3(1/0,5524746+1/6)=1,9767045tU3 I y = tU 3 (1 / n + 1/6) = tU 3 (1 / 0.5524746 + 1/6) = 1,9767045tU 3

при погрешностиwith error

100(1,9767045-1,9767042)/(1,9767045…1,9767042)=0,00001%≈0.100 (1.9767045-1.9767042) / (1.9767045 ... 1.9767042) = 0.00001% ≈0.

Все дальнейшие численные выкладки более наглядны в сравнении с соответствующими расчетными параметрами, принятыми в качестве эталонных (100-процентных) значений, когда полки и стенка гнутозамкнутого двутаврового профиля из прототипа имеют одинаковые толщины (k=1):All further numerical calculations are more obvious in comparison with the corresponding calculated parameters adopted as reference (100 percent) values, when the shelves and wall of the bent-closed I-beam profile from the prototype have the same thickness (k = 1):

A=2tU(1,57+k)=2tU(1,57+1)=5,14tU;A = 2tU (1.57 + k) = 2tU (1.57 + 1) = 5.14tU;

U=V=(A/t)/5,14=0,1945525A/t (100%);U = V = (A / t) / 5.14 = 0.1945525A / t (100%);

Ix=tU3(0,3925+0,5k)=t(0,1945525A/t)3(0,3925+0,5×1)=0,0065722A3/t2 (100%);I x = tU 3 (0.3925 + 0.5k) = t (0.1945525A / t) 3 (0.3925 + 0.5 × 1) = 0.0065722A 3 / t 2 (100%);

Iy=tU3(0,1774670+0,1666666k)=t(0,1945525A/t)3(0,1774670+0,1666666×1)=0,0025341A3/t2 (100%);I y = tU 3 (0.1774670 + 0.1666666k) = t (0.1945525A / t) 3 (0.1774670 + 0.1666666 × 1) = 0.0025341A 3 / t 2 (100%);

Wx=2Ix/V=2(0,0065722A3/t2)/(0,1945525A/t)=0,0675622A2/t (100%);W x = 2I x / V = 2 (0.0065722A 3 / t 2 ) / (0.1945525A / t) = 0.0675622A 2 / t (100%);

Wy=2Iy/U=2(0,0025341A3/t2)/(0,1945525A/t)=0,0260505A2/t (100%);W y = 2I y / U = 2 (0.0025341A 3 / t 2 ) / (0.1945525A / t) = 0.0260505A 2 / t (100%);

ix=(Ix/А)1/2=((0,0065722А3/t2)/А)1/2=0,0810691A/t (100%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0065722A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0810691A / t (100%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0025341A3/t2)A)1/2=0,0503398A/t (100%),i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0025341A 3 / t 2 ) A) 1/2 = 0.0503398A / t (100%),

где t и А - соответственно толщина и суммарная площадь штрипсов (листовых заготовок или формуемых полос), t=const и A=const.where t and A are, respectively, the thickness and total area of the strips (sheet blanks or formed strips), t = const and A = const.

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, без вырезов в полке имеет следующие расчетные параметры:H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, without cutouts in the shelf has the following calculated parameters:

b/U=0;b / U = 0;

n=U/V=0,5524746=1/1,8100379≈1,810;n = U / V = 0.5524746 = 1 / 1.8100379≈1.810;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5524746+1)))=0,1082233A/t (55,63%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5524746 + 1))) = 0.1082233A / t (55.63%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5524746+2)))=0,1958882A/t (100,7%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5524746 + 2))) = 0.1958882A / t (100, 7%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1082233A/t)3/(3×0,55247463)=0,0025054A3/t2 (38,12%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1082233A / t) 3 / (3 × 0.5524746 3 ) = 0.0025054A 3 / t 2 (38.12%);

Iy=tU3(1/n+1/6)=t(0,1082233A/t)3(1/0,5524746+1/6)=0,0025054A3/t2 (98,87%);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) = t (0.1082233A / t) 3 (1 / 0.5524746 + 1/6) = 0.0025054A 3 / t 2 (98.87%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0025054A3/t2)/(0,1958882A/t)=0,0255798A2/t (37,87%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0025054A 3 / t 2 ) / (0.1958882A / t) = 0.0255798A 2 / t (37.87%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0025054А3/t2)/(0,1082233A/t)=0,0463005A2/t (177,7%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0025054A 3 / t 2 ) / (0.1082233A / t) = 0.0463005A 2 / t (177.7%);

ix=(Ix/А)1/2=((0,0025054А3/t2)/A)1/2=0,0500539А/t (61,74%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0025054A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500539A / t (61.74%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0025054А3/t2)/A)1/2=0,0500539А/t (99,43%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0025054A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500539A / t (99.43%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,1U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.1U has the following calculated parameters:

b/U=0,1;b / U = 0.1;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6))-2t(0,1U)3/12=tU3(1/n+0,1665);I y = tU 3 (1 / n + 1/6)) - 2t (0,1U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,1665);

1/(3n)3-(1/n+0,1665)=0;1 / (3n) 3 - (1 / n + 0.1665) = 0;

n3+6,006006n2-2,0020018=0;n 3 + 6.006006n 2 -2.0020018 = 0;

n1=-5,9494457; n2=-0,6090572; n3=0,5524969;n 1 = -5.9494457; n 2 = -0.6090572; n 3 = 0.5524969;

n=U/V=0,5524969=1/1,8099649≈1,810;n = U / V = 0.5524969 = 1 / 1.8099649≈1.810;

U=(A/t)/(1(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5524969+1)))=0,1082267A/t (55,63%);U = (A / t) / (1 (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5524969 + 1))) = 0.1082267A / t (55.63%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5524969+2)))=0,1958865A/t (100,7%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5524969 + 2))) = 0.1958865A / t (100, 7%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1082267A/t)3/(3×0,55249693)=0,0025053A3/t2 (38,12%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1082267A / t) 3 / (3 × 0.5524969 3 ) = 0.0025053A 3 / t 2 (38.12%);

Iy=tU3(1/n+0,1665)=t(0,1082267A/t)3(1/0,5524969+0,1665)=0,0025053А3/t2 (98,87%);I y = tU 3 (1 / n + 0.1665) = t (0.1082267A / t) 3 (1 / 0.5524969 + 0.1665) = 0.0025053A 3 / t 2 (98.87%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0025053A3/t2)/(0,1958865A/t)=0,0255790A2/t (37,86%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0025053A 3 / t 2 ) / (0.1958865A / t) = 0.0255790A 2 / t (37.86%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0025053A3/t2)/(0,1082267A/t)=0,0462972A2/t (177,7%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0025053A 3 / t 2 ) / (0.1082267A / t) = 0.0462972A 2 / t (177.7%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0025053А3/t2)/А)1/2=0,0500529A/t (61,74%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0025053A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500529A / t (61.74%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0025053A3/t2)/A)1/2=0,0500529A/t (99,43%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0025053A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500529A / t (99.43%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,2U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.2U has the following calculated parameters:

b/U=0,2;b / U = 0.2;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,2U)3/12=tU3(1/n+0,1653333);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,2U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,1653333);

1/(3n3)-(1/n+0,1653333)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.1653333) = 0;

n3+6,0483883n2-2,0161292=0;n 3 + 6.0483883n 2 -2.0161292 = 0;

n1=-5,9922396; n2=-0,6088023; n3=0,5526535;n 1 = -5.9922396; n 2 = -0.60088023; n 3 = 0.5526535;

n=U/V=0,5526535=1/1,8094520≈1,809;n = U / V = 0.5526535 = 1 / 1.8994520≈1.809;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5526535+1)))=0,1082507A/t (55,63%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5526535 + 1))) = 0.1082507A / t (55.63%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5526535+2)))=0,1958744A/t (100,7%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5526535 + 2))) = 0.1958744A / t (100, 7%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1082507A/t)3/(3×0,55265353)= =0,0025050A2/t2(38,12%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1082507A / t) 3 / (3 × 0.5526535 3 ) = = 0.0025050A 2 / t 2 (38.12%);

Iy=tU3(1/n+0,1653333)=t(0,1082507A/t)3(1/0,5526535+0,1653333)=0,0025050A3/t2 (98,85%);I y = tU 3 (1 / n + 0.1653333) = t (0.1082507A / t) 3 (1 / 0.5526535 + 0.1653333) = 0.0025050A 3 / t 2 (98.85%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0025050A3/t2)/(0,1958744A/t)=0,0255776A2/t (37,86%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0025050A 3 / t 2 ) / (0.1958744A / t) = 0.0255776A 2 / t (37.86%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0025050A3/t2)/(0,1082507A/t)=0,0462814A2/t(177,7%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0025050A 3 / t 2 ) / (0.1082507A / t) = 0.0462814A 2 / t (177.7%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0025053А3/t2)/А)1/2=0,0500529A/t (61,74%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0025053A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500529A / t (61.74%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0025053A3/t2)/A)1/2=0,0500529A/t (99,42%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0025053A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500529A / t (99.42%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке b=0,3U имеет следующие расчетные параметры:An H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf b = 0.3U has the following calculated parameters:

b/U=0,3;b / U = 0.3;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,3U)3/12=tU3(1/n+0,1621666);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,3U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,1621666);

1/(3n3)-(1/n+0,1621666)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.1621666) = 0;

n3+6,1664979n2-2,055499=0;n 3 + 6.1664979n 2 -2.055499 = 0;

n1=-6,1114645; n2=-0,6081131; n3=0,5530796;n 1 = -6.1114645; n 2 = -0.6081131; n 3 = 0.5530796;

n=U/V=0,5530796=1/1,8080580≈1,808;n = U / V = 0.5530796 = 1 / 1.8080580≈1.808;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5530796+1)))=0,1083161A/t (55,67%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5530796 + 1))) = 0.1083161A / t (55.67%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5530796+2)))=0,1958417A/t (100,7%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5530796 + 2))) = 0.1958417A / t (100, 7%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1083161A/t)3/(3×0,55307963)=0,0025037A3/t2 (38,10%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1083161A / t) 3 / (3 × 0.5530796 3 ) = 0.0025037A 3 / t 2 (38.10%);

Iy=tU3(1/n+0,1621666)=t(0,1083161A/t)3(1/0,5530796+0,1621666)=0,0025037А3/t2 (98,80%);I y = tU 3 (1 / n + 0.1621666) = t (0.1083161A / t) 3 (1 / 0.5530796 + 0.1621666) = 0.0025037A 3 / t 2 (98.80%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0025037A3/t2)/(0,1958417A/t)=0,0255686A2/t (37,84%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0025037A 3 / t 2 ) / (0.1958417A / t) = 0.0255686A 2 / t (37.84%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0025037A3/t2)/(0,1083161A/t)==0,0462295A2/t (177,5%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0025037A 3 / t 2 ) / (0.1083161A / t) == 0.0462295A 2 / t (177.5%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0025037А3/t2)/А)1/2=0,0500369A/t (61,72%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0025037A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500369A / t (61.72%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0025037A3/t2)/A)1/2=0,0500369A/t (99,40%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0025037A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500369A / t (99.40%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,4U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.4U has the following calculated parameters:

b/U=0,4;b / U = 0.4;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,4U)3/12=tU3(1/n+0,1560);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,4U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,1560);

1/(3n3)-(1/n+0,1560)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.1560) = 0;

n3+6,4102564n2-2,1367519=0;n 3 + 6.4102564n 2 -2.1367519 = 0;

n1=-6,3573879; n2=-0,6067825; n3=0,5539140;n 1 = -6.3573879; n 2 = -0.6067825; n 3 = 0.5539140;

n=U/V=0,5539140=1/1,8053344≈1,805;n = U / V = 0.5539140 = 1 / 1.8053344≈1.805;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5539140+1)))=0,1084441A/t (55,74%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5539140 + 1))) = 0.1084441A / t (55.74%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5539140+2)))=0,1957778A/t (100,6%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5539140 + 2))) = 0.1957778A / t (100, 6%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1084441A/t)3/(3×0,55391403)=0,0025012A3/t2 (38,06%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1084441A / t) 3 / (3 × 0.5539140 3 ) = 0.0025012A 3 / t 2 (38.06%);

Iy=tU3(1/n+0,1560)=t(0,1084441A/t)3(1/0,5539140+0,1560)=0,0025012А3/t2 (98,70%);I y = tU 3 (1 / n + 0.1560) = t (0.1084441A / t) 3 (1 / 0.5539140 + 0.1560) = 0.0025012A 3 / t 2 (98.70%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0025012A3/t2)/(0,1957778A/t)=0,0255514A2/t (37,84%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0025012A 3 / t 2 ) / (0.1957778A / t) = 0.0255514A 2 / t (37.84%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0025012A3/t2)/(0,1084441A/t)=0,0461288A2/t(177,1%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0025012A 3 / t 2 ) / (0.1084441A / t) = 0.0461288A 2 / t (177.1%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0025012А3/t2)/А)1/2=0,0500119A/t (61,69%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0025012A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500119A / t (61.69%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0025012A3/t2)/A)1/2=0,0500119A/t (99,35%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0025012A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0500119A / t (99.35%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,5U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.5U has the following calculated parameters:

b/U=0,5;b / U = 0.5;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,5U)3/12=tU3(1/n+0,1458333);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,5U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,1458333);

1/(3n3)-(1/n+0,1458333)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.1458333) = 0;

n3+6,8571444n2-2,2857145=0;n 3 + 6.8571444n 2 -2.2857145 = 0;

n1=-6,8078264; n2=-0,6046211; n3=0,5553032;n 1 = -6,8078264; n 2 = -0.60046211; n 3 = 0.5553032;

n=U/V=0,5553032=1/1,800810≈1,801;n = U / V = 0.5553032 = 1 / 1.800810≈1.801;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5553032+1)))=0,1086570A/t (55,85%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5553032 + 1))) = 0.1086570A / t (55.85%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5553032+2)))=0,1956714A/t (100,6%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5553032 + 2))) = 0.1956714A / t (100, 6%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1086570A/t)3/(3×0,55530323)=0,0024972A3/t2 (38,06%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1086570A / t) 3 / (3 × 0.5553032 3 ) = 0.0024972A 3 / t 2 (38.06%);

Iy=tU3(1/n+0,1458333)=t(0,1086570A/t)3(1/0,5553032+0,1458333)=0,0024972А3/t2 (98,54%);I y = tU 3 (1 / n + 0.1458333) = t (0.1086570A / t) 3 (1 / 0.5553032 + 0.1458333) = 0.0024972A 3 / t 2 (98.54%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0024972A3/t2)/(0,1956714A/t)=0,0255244A2/t (37,78%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0024972A 3 / t 2 ) / (0.1956714A / t) = 0.0255244A 2 / t (37.78%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0024972A3/t2)/(0,1086570A/t)=0,0459648A2/t (176,4%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0024972A 3 / t 2 ) / (0.1086570A / t) = 0.0459648A 2 / t (176.4%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0024972А3/t2)/А)1/2=0,0499719A/t (61,64%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0024972A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0499719A / t (61.64%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0024972A3/t2)/A)1/2=0,0499719A/t (99,27%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0024972A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0499719A / t (99.27%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,6U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.6U has the following calculated parameters:

b/U=0,6;b / U = 0.6;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,6U)3/12=tU3(1/n+0,1306666);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,6U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,1306666);

1/(3n3)-(1/n+0,1306666)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.1306666) = 0;

n3+7,6530651n2-2,5510214=0;n 3 + 7.6530651n 2 -2.5510214 = 0;

n1=-7,6090037; n2=-0,6014691; n3=0,5574077;n 1 = -7,6090037; n 2 = -0.6014691; n 3 = 0.5574077;

n=U/V=0,5574077=1/1,7940189≈1,794;n = U / V = 0.5574077 = 1 / 1.7940189≈1.794;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5574077+1)))=0,1089790A/t (56,02%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0,5574077 + 1))) = 0.1089790A / t (56.02%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5574077+2)))=0,1955103A/t (100,5%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5574077 + 2))) = 0.1955103A / t (100, 5%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1089790A/t)3/(3×0,55740773)=0,0024909A3/t2 (37,90%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1089790A / t) 3 / (3 × 0.5574077 3 ) = 0.0024909A 3 / t 2 (37.90%);

Iy=tU3(1/n+0,1306666)=t(0,1089790A/t)3(1/0,5574077+0,1306666)=0,0024909А3/t2 (98,30%);I y = tU 3 (1 / n + 0.1306666) = t (0.1089790A / t) 3 (1 / 0.5574077 + 0.1306666) = 0.0024909A 3 / t 2 (98.30%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0024909A3/t2)/(0,1955103A/t)=0,0254810A2/t (37,71%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0024909A 3 / t 2 ) / (0.1955103A / t) = 0.0254810A 2 / t (37.71%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0024909A3/t2)/(0,1089790A/t)=0,0457133A2/t(175,5%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0024909A 3 / t 2 ) / (0.1089790A / t) = 0.0457133A 2 / t (175.5%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0024909А3/t2)/А)1/2=0,0499089A/t (61,56%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0024909A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0499089A / t (61.56%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0024909A3/t2)/A)1/2=0,0499089A/t (99,14%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0024909A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0499089A / t (99.14%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,7U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.7U has the following calculated parameters:

b/U=0,7;b / U = 0.7;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,7U)3/12=tU3(1/n+0,10950);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,7U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,10950);

1/(3n3)-(1/n+0,10950)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.10950) = 0;

n3+9,13242n2-3,0441397=0;n 3 + 9.13242n 2 -3.0441397 = 0;

n1=-9,6090037; n2=-0,5972073; n3=0,5604114;n 1 = -9,6090037; n 2 = -0.5972073; n 3 = 0.5604114;

n=U/V=0,5604114=1/1,7844033≈1,784;n = U / V = 0.5604114 = 1 / 1.7844033≈1.784;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5604114+1)))=0,1094377A/t (56,25%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5604114 + 1))) = 0.1094377A / t (56.25%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5604114+2)))=0,1952810A/t (100,4%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5604114 + 2))) = 0.1952810A / t (100, 4%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1094377A/t)3/(3×0,56041143)==0,0024821A3/t2(37,77%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1094377A / t) 3 / (3 × 0.5604114 3 ) == 0.0024821A 3 / t 2 (37.77%);

Iy=tU3(1/n+0,10950)=t(0,1094377A/t)3(1/0,5604114+0,10950)=0,0024821А3/t2 (97,95%);I y = tU 3 (1 / n + 0.10950) = t (0.1094377A / t) 3 (1 / 0.5604114 + 0.10950) = 0.0024821A 3 / t 2 (97.95%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0024821A3/t2)/(0,1952810A/t)=0,0254208A2/t (37,63%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0024821A 3 / t 2 ) / (0.1952810A / t) = 0.0254208A 2 / t (37.63%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0024821A3/t2)/(0,1094377A/t)=0,0453609A2/t (174,1%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0024821A 3 / t 2 ) / (0.1094377A / t) = 0.0453609A 2 / t (174.1%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0024821А3/t2)/А)1/2=0,0498206A/t (61,45%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0024821A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0498206A / t (61.45%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0024821A3/t2)/A)1/2=0,0498206A/t (98,97%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0024821A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0498206A / t (98.97%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,8U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.8U has the following calculated parameters:

b/U=0,8;b / U = 0.8;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,8U)3/12=tU3(1/n+0,0813333);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,8U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,0813333);

1/(3n3)-(1/n+0,0813333)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0.0813333) = 0;

n3+12,296087n2-4,0983619=0;n 3 + 12.296087n 2 -4.0983619 = 0;

n1=-12,267855; n2=-0,5917668; n3=0,5645352;n 1 = -12.267855; n 2 = -0.5917668; n 3 = 0.5645352;

n=U/V=0,5645352=1/1,7713687≈1,771;n = U / V = 0.5645352 = 1 / 1.7713687≈1.771;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5645352+1)))=0,1100657A/t (56,57%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5645352 + 1))) = 0.1100657A / t (56.57%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5645352+2)))=0,1949669A/t (100,2%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5645352 + 2))) = 0.1949669A / t (100, 2%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1100657A/t)3/(3×0,0,56453523)=0,0024702A3/t2 (37,59%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0,1100657A / t) 3 / (3 × 0.05.5645352 3 ) = 0.0024702A 3 / t 2 (37.59%);

Iy=tU3(1/n+0,0813333)=t(0,1100657A/t)3(1/0,5645352+0,0813333)=0,0024702А3/t2 (97,48%);I y = tU 3 (1 / n + 0.0813333) = t (0.1100657A / t) 3 (1 / 0.5645352 + 0.0813333) = 0.0024702A 3 / t 2 (97.48%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0024821A3/t2)/(0,1949669A/t)=0,0253396A2/t (37,51%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0024821A 3 / t 2 ) / (0.1949669A / t) = 0.0253396A 2 / t (37.51%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0024821A3/t2)/(0,1100657A/t)= =0,0448859A2/t (172,3%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0024821A 3 / t 2 ) / (0.1100657A / t) = = 0.0448859A 2 / t (172.3%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0024702А3/t2)/А)1/2=0,0497011A/t (61,31%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0024702A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0497011A / t (61.31%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0024702A3/t2)/A)1/2=0,0497011A/t (98,73%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0024702A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0497011A / t (98.73%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,9U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.9U has the following calculated parameters:

b/U=0,9;b / U = 0.9;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,9U)3/12=tU3(1/n+0,0451666);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,9U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,0451666);

1/(3n3)-(1/n+0,0451666)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0,0451666) = 0;

n3+22,140254n2-7,3800839=0;n 3 + 22.140254n 2 -7.3800839 = 0;

n1=-22,125178; n2=-0,5851341; n3=0,5700581;n 1 = -22.125178; n 2 = -0.5851341; n 3 = 0.5700581;

n=U/V=0,5700581=1/1,7542071≈1,754;n = U / V = 0.5700581 = 1 / 1.7542071≈1.754;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5700581+1)))=0,1109037A/t (57,0%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5700581 + 1))) = 0.1109037A / t (57.0%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5700581+2)))=0,1945480A/t (100,0%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5700581 + 2))) = 0.1945480A / t (100, 0%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1109037A/t)3/(3×0,57005813)=0,0024543A3/t2 (37,34%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0,1109037A / t) 3 / (3 × 0.5700581 3 ) = 0.0024543A 3 / t 2 (37.34%);

Iy=tU3(1/n+0,0451666)=t(0,1109037A/t)3(1/0,5700581+0,0451666)=0,0024543А3/t2 (96,85%);I y = tU 3 (1 / n + 0.0451666) = t (0.1109037A / t) 3 (1 / 0.5700581 + 0.0451666) = 0.0024543A 3 / t 2 (96.85%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0024543A3/t2)/(0,1945480A/t)=0,0252307A2/t (37,34%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0024543A 3 / t 2 ) / (0.1945480A / t) = 0.0252307A 2 / t (37.34%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0024543A3/t2)/(0,1109037A/t)=0,044260A2/t (169,9%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0,0024543A 3 / t 2 ) / (0,1109037A / t) = 0,044260A 2 / t (169.9%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0024543А3/t2)/А)1/2=0,0495408A/t (61,11%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0024543A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0495408A / t (61.11%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0024543A3/t2)/A)1/2=0,0495408A/t (98,41%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0024543A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0495408A / t (98.41%).

Н-образный гнутозамкнутый профиль, равноустойчивый из плоскости и в плоскости несущей конструкции, с вырезами в перфорированной полке при b=0,95U имеет следующие расчетные параметры:The H-shaped bent closed profile, equally stable from the plane and in the plane of the supporting structure, with cutouts in the perforated shelf at b = 0.95U has the following calculated parameters:

b/U=0,95;b / U = 0.95;

Ix=tU3/(3n3).I x = tU 3 / (3n 3 ).

Iy=tU3(1/n+1/6)-2t(0,95U)3/12=tU3(1/n+0,0237708);I y = tU 3 (1 / n + 1/6) -2t (0,95U) 3/12 = tU 3 (1 / n + 0,0237708);

1/(3n3)-(1/n+0,0237708)=0;1 / (3n 3 ) - (1 / n + 0,0237708) = 0;

n3+42,06842n2-14,022805=0;n 3 + 42.06842n 2 -14.022805 = 0;

n1=-42,060493; n2=-0,5813815; n3=0,5734549;n 1 = -42.060493; n 2 = -0.5813815; n 3 = 0.5734549;

n=U/V=0,5734549=1/1,7438162≈1,744;n = U / V = 0.5734549 = 1 / 1.7438162≈1.744;

U=(A/t)/(1/(2(2/n+1)))=(A/t)/(1/(2(2/0,5734549+1)))=0,1114173A/t (57,27%);U = (A / t) / (1 / (2 (2 / n + 1))) = (A / t) / (1 / (2 (2 / 0.5734549 + 1))) = 0.1114173A / t (57.27%);

V=(A/t)/(1/(2(n+2)))=(A/t)/(1/(2(0,5734549+2)))=0,1942913A/t (99,87%);V = (A / t) / (1 / (2 (n + 2))) = (A / t) / (1 / (2 (0.5734549 + 2))) = 0.1942913A / t (99, 87%);

Ix=tU3/(3n3)=t(0,1114173A/t)3/(3×0,57345493)=0,0024447A3/t2 (37,20%);I x = tU 3 / (3n 3 ) = t (0.1114173A / t) 3 / (3 × 0.5734549 3 ) = 0.0024447A 3 / t 2 (37.20%);

Iy=tU3(1/n+0,0237708)=t(0,1114173A/t)3(1/0,5734549+0,0237708)=0,0024447А3/t2 (96,47%);I y = tU 3 (1 / n + 0.0237708) = t (0.1114173A / t) 3 (1 / 0.5734549 + 0.0237708) = 0.0024447A 3 / t 2 (96.47%);

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2(0,0024447A3/t2)/(0,1942913A/t)=0,0251653A2/t (37,25%);W x = I x / y max = 2I x / V = 2 (0.0024447A 3 / t 2 ) / (0.1942913A / t) = 0.0251653A 2 / t (37.25%);

Wy=Iy/xmax=2Iy/U=2(0,0024447A3/t2)/(0,1114173A/t)=0,0438836A2/t (168,5%);W y = I y / x max = 2I y / U = 2 (0.0024447A 3 / t 2 ) / (0.1114173A / t) = 0.0438836A 2 / t (168.5%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0024447А3/t2)/А)1/2=0,0494439A/t (60,99%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0024447A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0494439A / t (60.99%);

iy=(Iy/A)1/2=((0,0024447A3/t2)/A)1/2=0,0494439A/t (98,22%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0024447A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0494439A / t (98.22%).

Полученные результаты и их сравнения показывают, что предлагаемый гнутозамкнутый профиль обладает равной устойчивостью относительно обеих главных центральных осей. Он компактнее прототипа в одном из ортогональных направлений. В этом направлении жесткость у прототипа больше примерно пропорционально разности степени компактности.The results obtained and their comparison show that the proposed bent closed profile has equal stability with respect to both main central axes. It is more compact than the prototype in one of the orthogonal directions. In this direction, the stiffness of the prototype is more approximately proportional to the difference in the degree of compactness.

Основные итоги численных выкладок нагляднее можно представить в графической форме, откуда очевидно, что расчетные параметры на всем интервале относительной ширины вырезов перфорированной полки от b/U=0 до b/U=0,95 изменяются практически по линейной зависимости. Абсолютные значения изменений таких параметров при этом сравнительно малы.The main results of numerical calculations can be more clearly represented in graphical form, from which it is obvious that the calculated parameters over the entire interval of the relative width of the cutouts of the perforated shelf from b / U = 0 to b / U = 0.95 change almost linearly. The absolute values of changes in such parameters are comparatively small.

Практическое значение имеет дальнейшее уточнение расчетных характеристик предлагаемых профилей с добавлением зубчатых креплений взамен сварных, болтовых или заклепочных соединений. Для этого в рассмотренных профилях необходимо подобрать размеры элементов зубчатого крепления (зубцов), которые должны быть не меньше 1/10 габаритного размера сечения [СП 260.1325800.2016. Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования. - М., 2016. - С. 16, формула (7.2)]. В данном случае этот размер составляет 0,1U, где U- ширина полки гнутозамкнутого профиля.Of practical importance is the further refinement of the design characteristics of the proposed profiles with the addition of gear mounts instead of welded, bolted or riveted joints. To do this, in the considered profiles, it is necessary to select the sizes of the gear fastening elements (teeth), which should be at least 1/10 of the overall cross-sectional size [SP 260.1325800.2016. Thin-walled steel structures made of cold-formed galvanized profiles and corrugated sheets. Design rules. - M., 2016. - S. 16, formula (7.2)]. In this case, this size is 0.1U, where U is the width of the bent flange profile.

Отмеченный параметр зубчатых креплений лимитирует граничные значения ширины вырезов перфорированной полки и позволяет обобщить приведенные отношения габаритных размеров гнутозамкнутого профиля:The noted parameter of the gear mounts limits the boundary values of the width of the cutouts of the perforated shelf and allows you to summarize the given ratios of the overall dimensions of the bent-closed profile:

при отсутствии вырезовin the absence of cutouts

b=0 и n=U/V=0,5524746=1/1,8100379≈1,810;b = 0 and n = U / V = 0.5524746 = 1 / 1.8100379≈1.810;

при минимальных вырезахwith minimal cutouts

bmin=0,2U и n=U/V=0,5526535=1/1,8094520≈1,809;b min = 0.2U and n = U / V = 0.5526535 = 1 / 1.8094520≈1.809;

при максимальных вырезахat maximum cutouts

bmax=0,8U и n=U/V=0,5645352=1/1,7713687≈1,771.b max = 0.8U and n = U / V = 0.5645352 = 1 / 1.7713687≈1.771.

В расчетных выкладках параметр зубчатых креплений (размер зубцов) отразится 12-кратным образом (в прототипе 8-кратным), так как Н-образный гнутозамкнутый профиль имеет составное сечение из 4 листовых заготовок (штрипсов или формуемых полос) с продольными кромками зубчатой формы, из которых 2 перфорированные заготовки дополнительно снабжены такими же кромками зубчатой формы по всему периметру каждого из вырезов.In the calculation calculations, the parameter of the gear mounts (the size of the teeth) will be reflected in a 12-fold way (8-fold in the prototype), since the H-shaped bent-closed profile has a composite section of 4 sheet blanks (strips or molding strips) with longitudinal edges of the gear shape, from of which 2 perforated blanks are additionally provided with the same serrated edges along the entire perimeter of each of the cutouts.

В общем случае при 0<b<UIn the general case, for 0 <b <U

n=U/V;n is U / V;

A=2tU(2/n+1);A = 2tU (2 / n + 1);

Aбрутто=A+ΔA=2tU(2/n+1)+12×0,1tU=2tU(2/n+1,6).A gross = A + ΔA = 2tU (2 / n + 1) + 12 × 0,1tU = 2tU (2 / n + 1,6).

В частных (граничных) случаях In particular (boundary) cases

при b=0at b = 0

n=U/V=0,5524746=1/1,8100379≈1,810;n = U / V = 0.5524746 = 1 / 1.8100379≈1.810;

A=2tU(2/0,5524746+1)=9,2401518tU;A = 2tU (2 / 0.5524746 + 1) = 9.2401518tU;

Aбрутто=A+ΔA=9,2401518tU+8×0,1tU=10,040151tU;A gross = A + ΔA = 9.2401518tU + 8 × 0.1tU = 10.040151tU;

А/Абрутто=9,2401518/10,040151=0,920320;A / A gross = 9.2401518 / 10.040151 = 0.920320;

при bmin=0,2Uwith b min = 0.2U

n=U/V=0,5526535=1/1,8094520≈1,809;n = U / V = 0.5526535 = 1 / 1.8994520≈1.809;

A=2tU(2/0,5526535+1)=9,2378080tU;A = 2tU (2 / 0.5526535 + 1) = 9.2378080tU;

Абрутто=A+ΔA=9,2378080tU+12×0,1tU=10,437808tU;A gross = A + ΔA = 9.2378080tU + 12 × 0.1tU = 10.437808tU;

A/Абрутто=9,2378080/10,437808=0,9850333;A / A gross = 9.2378080 / 10.437808 = 0.9850333;

при bmax=0,8Uat b max = 0.8U

n=U/V=0,5645352=1/1,7713687≈1,771.n = U / V = 0.5645352 = 1 / 1.7713687≈1.771.

A=2tU(2/0,5645352+1)=9,0854748tUA = 2tU (2 / 0.5645352 + 1) = 9.0854748tU

Абрутто=A+ΔA=9,0854748tU+12×0,1tU=10,285474tU;A gross = A + ΔA = 9.0854748tU + 12 × 0.1tU = 10.285474tU;

A/Абрутто=9,0854748/10,285474=0,8833306.A / A gross = 9.0854748 / 10.285474 = 0.8833306.

Найденные значения отношения А/Абрутто Н-образных гнутозамкнутых профилей с перфорированными полками превышают аналогичные отношения прототипа (двутаврового гнутозамкнутого профиля с h/V=0 и A/Абрутто=0,8561151…0,8653198) и находятся примерно в тех же пределах, что и редукционный коэффициент стержневых элементов легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК):The found values of the A / A ratio of the gross H-shaped bent closed profiles with perforated shelves exceed the similar ratios of the prototype (I-beam bent closed profile with h / V = 0 and A / A gross = 0.8561151 ... 0.8653198) and are approximately in the same range as the reduction coefficient of the core elements of light steel thin-walled structures (LSTK):

ρ=Ared/A,ρ = A red / A,

где Ared - расчетная площадь редуцированного (эффективного) сечения, А - расчетная площадь полного сечения.where A red is the estimated area of the reduced (effective) section, A is the estimated area of the full section.

Так, применительно к сплошным гнутым профилям С-образного и швеллерного сечения ρ=0,694…0,950 [Рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу ограждающих и несущих конструкций из стальных гнутых профилей повышенной жесткости. - М.: ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова, 1999. - С. 10-11, табл. 2].So, in relation to continuous bent profiles of C-shaped and channel sections ρ = 0.694 ... 0.950 [Recommendations for the design, manufacture and installation of enclosing and supporting structures from steel bent profiles of increased rigidity. - M.: TSNIIPSK them. N.P. Melnikova, 1999 .-- S. 10-11, tab. 2].

Реализацию Н-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной полкой можно показать на примере с базовым объектом в виде составного профиля из двух гнутых сигма-профилей размерами сечения 300×80×20,5×2 мм, геометрические характеристики которого составляют: для полного сеченияThe implementation of an H-shaped bent closed profile with a perforated shelf can be shown using an example with a base object in the form of a composite profile of two bent sigma profiles with a section size of 300 × 80 × 20.5 × 2 mm, the geometric characteristics of which are: for a full section

A=20,03 см2 (100%);A = 20.03 cm 2 (100%);

n=U/V==160/300=0,5333333=1/1,875;n = U / V == 160/300 = 0.5333333 = 1 / 1.875;

Ix=2510,05 см4 (100%); Wx=167,34 см3 (100%);I x = 2510.05 cm 4 (100%); W x = 167.34 cm 3 (100%);

ix=(2510,05/20,03)1/2=11,194 см (100%);i x = (2510.05 / 20.03) 1/2 = 11.194 cm (100%);

Iy=226,88 см4 (100%); Wy=28,36 см3 (100%);I y = 226.88 cm 4 (100%); W y = 28.36 cm 3 (100%);

iy=(226,88/20,03)1/2=3,366 см (100%);i y = (226.88 / 20.03) 1/2 = 3.366 cm (100%);

для эффективного сеченияfor effective cross section

A=11,63 см2 (100%);A = 11.63 cm 2 (100%);

n=U/V==160/300=0,5333333=1/1,875;n = U / V == 160/300 = 0.5333333 = 1 / 1.875;

Ix=753,25 см4 (100%); Wx=32,70 см3 (100%);I x = 753.25 cm 4 (100%); W x = 32.70 cm 3 (100%);

ix=(753,25/11,63)1/2=8,048 см (100%);i x = (753.25 / 11.63) 1/2 = 8.048 cm (100%);

Iy=143,42 см4 (100%); Wy =17,93 см3 (100%);I y = 143.42 cm 4 (100%); W y = 17.93 cm 3 (100%);

iy=(143,42/11,63)1/2=3,512 см (100%),i y = (143.42 / 11.63) 1/2 = 3.512 cm (100%),

где расчетные параметры эффективного сечения определены при сжатии с изгибом без учета начальных геометрических несовершенств [Корсун Н.Д., Простакишина Д.А. Анализ НДС составного сечения из тонкостенных профилей с учетом начальных геометрических несовершенств. - Академический вестник УралНИИпроект РААСН, 2018, №4. - С. 83-88].where the calculated parameters of the effective cross section are determined during compression with bending without taking into account the initial geometric imperfections [Korsun ND, Prostakishina DA Analysis of the VAT of a composite section of thin-walled profiles, taking into account the initial geometric imperfections. - Academic Bulletin UralNIIproekt RAASN, 2018, No. 4. - S. 83-88].

Новое техническое решение в первом варианте представлено Н-образным гнутозамкнутым профилем с полкой без вырезов (b/U=0), геометрические характеристики которого при V=300 мм составляют: для полного сеченияThe new technical solution in the first version is represented by an H-shaped bent closed profile with a shelf without cutouts (b / U = 0), the geometric characteristics of which at V = 300 mm are: for a full section

b=0 при n=U/V==0,5524746;b = 0 for n = U / V == 0.5524746;

U=nV=0,5524746×300=165,74238≈166 мм;U = nV = 0.5524746 × 300 = 165.74238≈166 mm;

t=A/(9,2401518U)=20,03/(9,2401518×16,6)=0,1305851 см, t=1,3 мм;t = A / (9.2401518U) = 20.03 / (9.2401518 × 16.6) = 0.1305851 cm, t = 1.3 mm;

A=9,2401518×0,13×16,6=19,940 см2 (99,55%);A = 9.2401518 × 0.13 × 16.6 = 19.940 cm 2 (99.55%);

Ix=Iy =0,0025054A3/2=0,0025054×19,9403/0,132=1175,35 см4 (46,83% и 518,0%);I x = I y = 0,0025054A 3/2 = 0,0025054 × 19,940 3 / 0.13 2 = 1175.35 cm 4 (46.83% and 518.0%);

ix=iy=(1175,35/19,940)1/2=7,678 см (68,59% и 228,1%);i x = i y = (1175.35 / 19.940) 1/2 = 7.678 cm (68.59% and 228.1%);

Wx=1175,35/15,0=78,357 см3 (46,82%);W x = 1175.35 / 15.0 = 78.357 cm 3 (46.82%);

Wy=1175,35/8,30=141,608 см3 (499,3%);W y = 1175.35 / 8.30 = 141.608 cm 3 (499.3%);

для эффективного сеченияfor effective cross section

b=0 при n=U/V=0,5524746;b = 0 for n = U / V = 0.5524746;

U=nV=0,5524746×300=165,74238≈166 мм;U = nV = 0.5524746 × 300 = 165.74238≈166 mm;

t=Абрутто/(10,040151U)=20,03/(10,040151×16,6)=0,1201801 см, t=1,2 мм;t = A gross / (10.040151U) = 20.03 / (10.040151 × 16.6) = 0.1201801 cm, t = 1.2 mm;

A=9,2401518×0,12×16,6=18,406 см2 (158,3%);A = 9.2401518 × 0.12 × 16.6 = 18.406 cm 2 (158.3%);

Ix=Iy=0,0025054A3/t2),0025054×18,4063/0,122=1084,91 см4 (144,0% и 765,5%);I x = I y = 0.0025054A 3 / t 2 ), 0025054 × 18.406 3 / 0.12 2 = 1084.91 cm 4 (144.0% and 765.5%);

ix=iy=(1084,91/18,406)1/2=7,677 см (95,27% и 218,6%);i x = i y = (1084.91 / 18.406) 1/2 = 7.677 cm (95.27% and 218.6%);

Wx=1084,91/15,0=72,327 см3 (221,2%);W x = 1084.91 / 15.0 = 72.327 cm 3 (221.2%);

Wy=1084,91/8,30=130,71 см3 (729,0%),W y = 1084.91 / 8.30 = 130.71 cm 3 (729.0%),

где значения толщин (t=1,3 мм и t=1,2 мм) приняты по ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.where the thickness values (t = 1.3 mm and t = 1.2 mm) are adopted according to GOST 19904-90 “Cold-rolled sheet metal. Assortment ”, which reduces additional costs.

Новое техническое решение во втором варианте представлено Н-образным гнутозамкнутым профилем с минимальными вырезами перфорированной полки (bmin/U=0,2), геометрические характеристики которого при V=300 мм составляют:The new technical solution in the second embodiment is represented by an H-shaped bent closed profile with minimal cutouts of the perforated shelf (b min / U = 0.2), the geometric characteristics of which at V = 300 mm are:

для полного сеченияfor full cross section

bmin=0,2U при n=U/V=0,5526535;b min = 0.2U at n = U / V = 0.5526535;

U=nV=0,5526535×300=165,79605≈166 мм;U = nV = 0.5526535 × 300 = 165.79605≈166 mm;

bmin=0,2×166=33,2 мм;b min = 0.2 × 166 = 33.2 mm;

t=A(9,2378080U)=20,03/(9,2378080×16,6)=0,1306182 см, t=1,3 мм;t = A (9.2378080U) = 20.03 / (9.2378080 × 16.6) = 0.1306182 cm, t = 1.3 mm;

A=9,2378080×0,13×16,6=19,9352 см2 (99,53%);A = 9.2378080 × 0.13 × 16.6 = 19.9352 cm 2 (99.53%);

Ix=Iy=0,0025050A3/t2=0,0025050×19,93523/0,132==1174,31 см4 (46,78% и 517,6%);I x = I y = 0.0025050A 3 / t 2 = 0.0025050 × 19.9352 3 / 0.13 2 = 1174.31 cm 4 (46.78% and 517.6%);

ix=iy=(1174,31/19,9352)1/2=7,675 см (68,56% и 228,0%);i x = i y = (1174.31 / 19.9352) 1/2 = 7.675 cm (68.56% and 228.0%);

Wx=1174,31/15,0=78,287 см3 (46,78%);W x = 1174.31 / 15.0 = 78.287 cm 3 (46.78%);

Wy =1174,31/8,30=141,483 см3 (498,9%);W y = 1174.31 / 8.30 = 141.483 cm 3 (498.9%);

для эффективного сеченияfor effective cross section

bmin=Q,2U при n=U/V=0,5526535;b min = Q, 2U at n = U / V = 0.5526535;

U=nV=0,5526535×300=165,79605≈166 мм;U = nV = 0.5526535 × 300 = 165.79605≈166 mm;

bmin =0,2×166=33,2 мм;b min = 0.2 × 166 = 33.2 mm;

t=Абрутто/(10,437808U)=20,03/(10,437808×16,6)=0,1156015 см, t=1,1 мм;t = A gross / (10.437808U) = 20.03 / (10.437808 × 16.6) = 0.1156015 cm, t = 1.1 mm;

A=9,2378080×0,11×16,6=16,8682 см2 (145,04%);A = 9.2378080 × 0.11 × 16.6 = 16.8682 cm 2 (145.04%);

Ix=Iy=0,0025050A3/t2=0,0025050×16,86823/0,112=993,639 см4 (131,9% и 692,8%);I x = I y = 0.0025050A 3 / t 2 = 0.0025050 × 16.8682 3 / 0.11 2 = 993.639 cm 4 (131.9% and 692.8%);

ix=iy=(993,639/16,8682)1/2=7,675 см (95,37% и 218,5%);i x = i y = (993.639 / 16.8682) 1/2 = 7.675 cm (95.37% and 218.5%);

Wx=993,639/15,0=66,243 см3 (202,6%);W x = 993.639 / 15.0 = 66.243 cm 3 (202.6%);

Wy =993,639/8,30=119,716 см3 (667,7%),W y = 993.639 / 8.30 = 119.716 cm 3 (667.7%),

где значения толщин (t=1,3 мм и t=1,1 мм) приняты по ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.where the thickness values (t = 1.3 mm and t = 1.1 mm) are adopted according to GOST 19904-90 “Cold-rolled sheet metal. Assortment ”, which reduces additional costs.

Новое техническое решение в третьем варианте представлено Н-образным гнутозамкнутым профилем с максимальными вырезами перфорированной полки (bmax/U=0,8), геометрические характеристики которого при V=300 мм составляют:A new technical solution in the third embodiment is represented by an H-shaped bent closed profile with maximum perforated shelf cutouts (b max / U = 0.8), the geometric characteristics of which at V = 300 mm are:

для полного сеченияfor full cross section

bmax=0,8U при n=U/V=0,5645352;b max = 0.8U at n = U / V = 0.5645352;

U=nV=0,5645352×300=169,36056≈169 мм;U = nV = 0.5645352 × 300 = 169.36056≈169 mm;

bmax=0,8×169=135,2 мм;b max = 0.8 × 169 = 135.2 mm;

t=A/(9,0854748U)=20,03/(9,0854748×16,9)=0,1304507 см, t=1,3 мм;t = A / (9.0854748U) = 20.03 / (9.0854748 × 16.9) = 0.1304507 cm, t = 1.3 mm;

A=9,0854748×0,13×16,9=19,961 см2 (99,65%);A = 9.0854748 × 0.13 × 16.9 = 19.961 cm 2 (99.65%);

Ix=Iy=0,0024702A3/t2=0,0024702×19,9613/0,132=1162,50 см4 (46,31% и 512,4%);I x = I y = 0.0024702A 3 / t 2 = 0.0024702 × 19.961 3 / 0.13 2 = 1162.50 cm 4 (46.31% and 512.4%);

ix=iy=(1162,50/19,961)1/2=7,631 см (68,17% и 226,7%);i x = i y = (1162.50 / 19.961) 1/2 = 7.631 cm (68.17% and 226.7%);

Wx=1162,50/15,0=77,50 см3 (46,31%);W x = 1162.50 / 15.0 = 77.50 cm 3 (46.31%);

Wy=1162,50/8,45=137,574 см3 (485,1%);W y = 1162.50 / 8.45 = 137.574 cm 3 (485.1%);

для эффективного сеченияfor effective cross section

bmax=0,8U при n=U/V=0,5645352;b max = 0.8U at n = U / V = 0.5645352;

U=nV=0,5645352×300=169,36056≈169 мм;U = nV = 0.5645352 × 300 = 169.36056≈169 mm;

bmax=0,8×169=135,2 мм;b max = 0.8 × 169 = 135.2 mm;

t=Абрутто(10,285474U)=20,03/(10,285474×16,9)=0,1152311 см, t=1,1 мм;t = A gross (10.285474U) = 20.03 / (10.285474 × 16.9) = 0.1152311 cm, t = 1.1 mm;

A=9,0854748×0,11×16,9=16,890 см2 (145,2%);A = 9.0854748 × 0.11 × 16.9 = 16.890 cm 2 (145.2%);

Ix=Iy=0,0024702A3/t2=0,0024702×16,8903/0,112=983,639 см4 (130,6% и 685,8%);I x = I y = 0.0024702A 3 / t 2 = 0.0024702 × 16.890 3 / 0.11 2 = 983.639 cm 4 (130.6% and 685.8%);

ix=iy=(983,639/16,890)1/2=7,631 см (68,17% и 226,7%);i x = i y = (983.639 / 16.890) 1/2 = 7.631 cm (68.17% and 226.7%);

Wx=983,639/15,0=65,576 см3 (200,5%);W x = 983.639 / 15.0 = 65.576 cm 3 (200.5%);

Wy=983,639/8,45=116,407 см3 (649,2%),W y = 983.639 / 8.45 = 116.407 cm 3 (649.2%),

где значения толщин (t=1,3 мм и t=1,1 мм) приняты по ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.where the thickness values (t = 1.3 mm and t = 1.1 mm) are adopted according to GOST 19904-90 “Cold-rolled sheet metal. Assortment ”, which reduces additional costs.

Как видно, полученные результаты расчетных выкладок и их сравнения подтверждают рациональность и эффективность перспективного использования Н-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной полкой в несущих элементах, оказывающих силовое сопротивление сжатию с изгибом.As can be seen, the obtained results of computational calculations and their comparison confirm the rationality and effectiveness of the prospective use of an H-shaped bent closed profile with a perforated shelf in load-bearing elements that provide strength resistance to compression with bending.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Н-образный гнутозамкнутый профиль из двух стенок (вертикальных граней) и одной полки (горизонтальной грани) из двух перфорированных элементов п-образной (швеллерной) формы, прикрепленных к стенкам посредством зубчатых замыканий продольных кромок вертикальных участков и взаимно опертых по горизонтальным участкам, отличающийся тем, что перфорированные элементы на всем протяжении горизонтальных участков снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов, при этом, когда ширина вырезов составляет 0,2…0,8 ширины профиля, отношение его габаритных размеров равно 1/1,809…1/1,771, а при отсутствии вырезов это отношение равно 1/1,810.H-shaped bent closed profile of two walls (vertical faces) and one shelf (horizontal face) of two perforated elements of a p-shaped (channel) shape, attached to the walls by means of serrated closures of the longitudinal edges of the vertical sections and mutually supported along the horizontal sections, characterized in that the perforated elements along the entire length of the horizontal sections are provided with cutouts with serrated locking edges along the entire perimeter of each of these cutouts, while when the width of the cuts is 0.2 ... 0.8 of the width of the profile, the ratio of its overall dimensions is 1 / 1.809 ... 1 / 1.771, and in the absence of cutouts, this ratio is 1 / 1.810.
RU2019115940A 2019-05-23 2019-05-23 H-shaped folded closed profile with perforated flange RU2714033C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115940A RU2714033C1 (en) 2019-05-23 2019-05-23 H-shaped folded closed profile with perforated flange

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115940A RU2714033C1 (en) 2019-05-23 2019-05-23 H-shaped folded closed profile with perforated flange

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714033C1 true RU2714033C1 (en) 2020-02-11

Family

ID=69625901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115940A RU2714033C1 (en) 2019-05-23 2019-05-23 H-shaped folded closed profile with perforated flange

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714033C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU147433U1 (en) * 2014-04-14 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) METAL DOUBLE BEAM
RU2641333C1 (en) * 2017-03-21 2018-01-17 Александр Суренович Марутян Curved closed profile
RU2680560C1 (en) * 2018-04-10 2019-02-22 Александр Суренович Марутян H-shaped bent closed profile (options)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU147433U1 (en) * 2014-04-14 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) METAL DOUBLE BEAM
RU2641333C1 (en) * 2017-03-21 2018-01-17 Александр Суренович Марутян Curved closed profile
RU2680560C1 (en) * 2018-04-10 2019-02-22 Александр Суренович Марутян H-shaped bent closed profile (options)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2088781A (en) Studding structure
RU2680560C1 (en) H-shaped bent closed profile (options)
US6415577B1 (en) Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube
RU158885U1 (en) FIVE CORNER PROFILE PIPE
RU176505U1 (en) STEEL COMPOUND BEAM
RU70911U1 (en) PERFORATED TWO-BRANCH STAND WITH CORRUGATED INSERTS
RU2714033C1 (en) H-shaped folded closed profile with perforated flange
RU2641333C1 (en) Curved closed profile
RU199895U1 (en) TWO-TURN BENDED LOCKED PROFILE WITH TUBULAR SHELVES AND PERFORATED WALL
RU114981U1 (en) FRAME VARIABLE CONSTRUCTION
RU2715778C1 (en) H-shaped curved closed profile with perforated wall
RU193994U1 (en) DOUBLE BEAM WITH CORRUGATED WALL AND TUBULAR BELTS
US2618148A (en) Prefabricated reinforced beam
RU2725340C1 (en) C-shaped curved closed profile with perforated wall
RU2755179C1 (en) I-beam closed formed profile with bends and cavettos for shelves
RU197291U1 (en) CHANNEL BENT CLOSED PROFILE WITH PERFORATED WALL
RU2645317C1 (en) Semi-circular formed hollowed section
RU2683839C1 (en) Zee (z-shaped) folded-closed section
RU214485U1 (en) ZETOVY (Z-SHAPED) BENT-CLOSED PROFILE WITH PERFORATED WALL
US3300932A (en) Concrete floor with embedded projecting truss
RU107219U1 (en) METAL I-BEAM WITH VERTICALLY CORRUPTED FLEXIBLE WALL IN SUPPORT COMPOSITIONS
US4584815A (en) Flange hanger
RU91584U1 (en) METAL BEAM WITH MULTI-CORFORED WALL
RU2680564C1 (en) Trapezoid shaped pipe
RU2043467C1 (en) Dismountable assembled h-beam with hollow shelves and double wall