RU2725340C1 - C-shaped curved closed profile with perforated wall - Google Patents

C-shaped curved closed profile with perforated wall Download PDF

Info

Publication number
RU2725340C1
RU2725340C1 RU2019123075A RU2019123075A RU2725340C1 RU 2725340 C1 RU2725340 C1 RU 2725340C1 RU 2019123075 A RU2019123075 A RU 2019123075A RU 2019123075 A RU2019123075 A RU 2019123075A RU 2725340 C1 RU2725340 C1 RU 2725340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
profile
section
cross
cutouts
wall
Prior art date
Application number
RU2019123075A
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 RU2019123075A priority Critical patent/RU2725340C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725340C1 publication Critical patent/RU2725340C1/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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to profiles of rod elements of buildings. In the C-shaped curved closed profile, the perforated wall and the tubular flanges are conjugated to each other by means of tooth short-circuiting of the longitudinal edges and mutual support in contact zones of its two sheet workpieces. Inner face of upper flange and inner face of lower flange in its cross section have the shape of round semi-ring with diameter equal to width of flanges, and the inner and outer edges of the wall throughout the vertical sections between the flanges are provided with cutouts with toothed faults of the edges along the entire perimeter of each of said cutouts.EFFECT: technical result is higher stability of profile.1 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых и балочных элементов при разработке несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения. В частности, это могут быть поясные и решетчатые элементы ферм покрытий, балки перекрытий, стеновые ригели или кровельные прогоны.The proposed technical solution relates to the field of construction and can be used as rod and beam elements in the development of load-bearing structures of buildings and structures for various purposes. In particular, these can be waist and lattice elements of coating trusses, floor beams, wall beams or roof runs.

К известному техническому решению можно отнести термопрофиль С-образной формы поперечного сечения с перфорацией стенки по всей длине от четырех до восьми рядов, что позволяет снизить теплопроводность по профилю на 70…80% при сравнении с таким же профилем без перфорации [Черноиван В.Н., Черноиван Н.В., Хоровец В.В., Черноиван А.В. Возведение и реконструкция жилых зданий с применением легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) - Вестник Брестского государственного технического университета, 2018, №1. - С. 115-118]. Однако, многорядная перфорация, уменьшая теплопроводность и собственную массу (вес) конструкции, негативно влияет на ее местную устойчивость и несущую способность.A well-known technical solution can be attributed to the C-shaped thermal profile of the cross section with wall perforation along the entire length from four to eight rows, which allows to reduce thermal conductivity along the profile by 70 ... 80% when compared with the same profile without perforation [V. Chernoivan , Chernoivan N.V., Horovets V.V., Chernoivan A.V. The construction and reconstruction of residential buildings using light steel thin-walled structures (LSTK) - Bulletin of the Brest State Technical University, 2018, No. 1. - S. 115-118]. However, multi-row perforation, reducing the thermal conductivity and self-weight (weight) of the structure, negatively affects its local stability and bearing capacity.

Другим известным техническим решением является модифицированный профиль «Атлант», отличительная особенность которого заключается в наличии усиленных вырезов трапециевидной формы на стенке [1. Кашеварова Г.Г., Косых П.А. Сравнительный анализ результатов натурного и численного экспериментов по определению предельной несущей способности тонкостенных профилей «Атлант». - International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 14(3) 50-58 (2018); 2. Торохова Я.Б. Каркасно-монолитная строительная конструкция «Атлант». - Патент №188669, 19.04.2019, бюл. №11]. Такие вырезы снижают подверженность местной потере устойчивости и неблагоприятному влиянию теплопроводности, но усложняют геометрию профиля с непостоянной по длине формой поперечного сечения, что вызывает дополнительные затраты при его расчете, а также изготовлении и монтаже.Another well-known technical solution is a modified Atlant profile, the distinguishing feature of which is the presence of reinforced trapezoidal cutouts on the wall [1. Kashevarova G.G., Kosykh P.A. Comparative analysis of the results of field and numerical experiments to determine the ultimate bearing capacity of thin-walled profiles "Atlant". - International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 14 (3) 50-58 (2018); 2. Torokhova Ya.B. Frame-monolithic building structure "Atlas". - Patent No. 188669, 04/19/2019, bull. No. 11]. Such cuts reduce the susceptibility to local loss of stability and the adverse effect of thermal conductivity, but complicate the geometry of the profile with a cross-sectional shape that is not constant in length, which causes additional costs in its calculation, as well as in manufacturing and installation.

Известным техническим решением является также гнутосварной профиль швеллерного очертания, стенка которого сопряжена с трубчатыми полками прямоугольного или полуплоскоовального сечения определенных размеров [патент США US 20080028720 А1, 07.02.2008]. Параметры стенки и полок соразмерны толщине такого профиля и подобраны весьма рационально. Однако наличие в его составе двух сварных швов вызывает дополнительные затраты, ограничивает минимальную толщину свариваемых элементов и не позволяет применять оцинкованную сталь.A well-known technical solution is also a bent welded profile channel shape, the wall of which is paired with tubular shelves of rectangular or half-flat section of certain sizes [US patent US 20080028720 A1, 02/07/2008]. The parameters of the wall and shelves are proportional to the thickness of such a profile and are selected very rationally. However, the presence of two welds in its composition causes additional costs, limits the minimum thickness of the welded elements and does not allow the use of galvanized steel.

Еще одно известное решение (принятое за аналог) представляет собой С-образный гнутый профиль с перфорированной стенкой, вырезы на которой усилены аналогично профилям «Атлант» [патент США US 6691478 В2, 17.02.2004]. Отношение габаритных размеров по ширине и высоте такого профиля приближено к оптимальным параметрам, когда значения момента сопротивления сечения максимальны. Однако при этом несущая способность лимитирована тонкостенностью одиночной листовой заготовки и открытым (незамкнутым) контуром ее поперечного сечения.Another well-known solution (taken as an analogue) is a C-shaped bent profile with a perforated wall, the cutouts on which are reinforced similarly to Atlant profiles [US patent US 6691478 B2, 17.02.2004]. The ratio of overall dimensions in width and height of such a profile is close to optimal parameters when the values of the moment of resistance of the cross section are maximum. However, in this case, the bearing capacity is limited by the thinness of a single sheet blank and the open (open) contour of its cross section.

Наиболее близким к предлагаемому (принятым в качестве прототипа) является техническое решение в виде швеллерного гнутозамкнутого профиля, стенка и трубчатые полки которого сопряжены друг с другом посредством зубчатых замыканий продольных кромок и взаимного опирания в зоне контакта двух его листовых заготовок, где внутренняя грань стенки и полок в своем поперечном сечении имеет форму круглого полукольца диаметром, равным высоте стенки [Марутян А.С. Швеллерный гнутозамкнутый профиль. - Патент №2685013, 08.06.2018, бюл. №11]. Такой профиль обладает замкнутой, но достаточно компактной формой поперечного сечения, довольно устойчивой из плоскости и в плоскости несущей конструкции. Однако фиксированное отношение его габаритных размеров по ширине и высоте, равное 1/2, отличается от оптимальных параметров, при которых расчетные значения момента сопротивления сечения максимальны. Поэтому швеллерный гнутозамкнутый профиль целесообразно дополнительно проработать, развив его по высоте и снабдив зубчатыми замыканиями по периметрам каждого из вырезов перфорированной стенки для обеспечения цельности составного сечения без сварных, болтовых или заклепочных соединений, а также придав ему С-образное очертание для увеличения боковой жесткости и устойчивости из плоскости несущей конструкции.Closest to the proposed (adopted as a prototype) is a technical solution in the form of a channel bent profile, the wall and tubular shelves of which are interconnected by means of gear closures of the longitudinal edges and mutual support in the contact zone of two of its sheet blanks, where the inner face of the wall and shelves in its cross section has the shape of a circular semicircle with a diameter equal to the height of the wall [Marutyan AS Channel bent profile. - Patent No. 2685013, 06/08/2018, bull. No. 11]. Such a profile has a closed, but quite compact cross-sectional shape, quite stable from the plane and in the plane of the supporting structure. However, a fixed ratio of its overall dimensions in width and height, equal to 1/2, differs from the optimal parameters at which the calculated values of the moment of resistance of the cross section are maximum. Therefore, it is advisable to further elaborate the channel bent closed profile by developing it in height and equipping each perforated wall with serrated locks to ensure the integrity of the composite section without welded, bolted or riveted joints, as well as giving it a C-shaped outline to increase lateral rigidity and stability from the plane of the supporting structure.

Обозначенное трансформирование швеллерных гнутозамкнутых профилей в такие же профили С-образных очертаний с перфорированными стенками, дополненное оптимизацией расчетных параметров поперечных сечений, может способствовать расширению области их рационального применения.The indicated transformation of channel bent closed profiles into the same profiles of C-shaped outlines with perforated walls, supplemented by optimization of the design parameters of the cross sections, can help expand the field of their rational use.

Техническим результатом предлагаемого решения является достаточная местная (локальная) и общая устойчивость С-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой 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 the C-shaped bent closed profile with a perforated wall 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 С-образном гнутозамкнутом профиле перфорированная стенка и трубчатые полки сопряжены друг с другом посредством зубчатых замыканий продольных кромок и взаимного опирания в зонах контакта двух его листовых заготовок, где внутренняя грань верхней полки и внутренняя грань нижней полки в своем поперечном сечении имеют форму круглого полукольца диаметром, равным ширине полок, а внутренняя и наружная грани стенки на всем протяжении вертикальных участков между полками снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов. Когда высота вырезов достигает 0,8 высоты профиля, отношение габаритных размеров профиля по ширине и высоте равно 1/5, а при отсутствии вырезов - 1/10.The specified technical result is achieved by the fact that in the C-shaped bent profile, the perforated wall and the tubular shelves are interconnected by means of serrated closures of the longitudinal edges and mutual support in the contact zones of its two sheet blanks, where the inner edge of the upper shelf and the inner edge of the lower shelf are in their the cross section has the shape of a circular semicircle with a diameter equal to the width of the shelves, and the inner and outer faces of the wall along the entire length of the vertical sections between the shelves are provided with cutouts with serrated closures of the edges along the entire perimeter of each of these cutouts. When the height of the cutouts reaches 0.8 of the profile height, the ratio of the overall dimensions of the profile in width and height is 1/5, and in the absence of cuts - 1/10.

Предлагаемый С-образный гнутозамкнутый профиль обладает достаточно универсальным техническим решением, с реализацией которого для его изготовления можно использовать не только зубчатые замыкания, но и сварные, болтовые или заклепочные соединения. При изготовлении 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. 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 стенке и полкам на всем протяжении С-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]. В отдельных случаях для уменьшения дополнительных затрат вполне достижима цельность составного сечения гнутозамкнутого профиля за счет применения аналогичных зон контакта с трением без перфорирования его стенки.The proposed C-shaped bent closed profile has a fairly universal technical solution, with the implementation of which for its manufacture it is possible to use not only gear locks, but also welded, bolted or riveted joints. In 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. 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 AF, 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 until the limit state is reached, which makes it possible 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 gear mounts distributed evenly over the wall and shelves throughout the C-shaped bent closed profile retain its integrity and solidity 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 made it possible to consider the beam cross-section as 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]. In some cases, to reduce the additional costs, the integrity of the composite section of the bent closed profile is achievable due to the use of similar zones of contact with friction without perforation of its wall.

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

фиг. 1 показан боковой вид С-образного гнутозамкнутого профиля со сплошной стенкой без вырезов;FIG. 1 shows a side view of a C-shaped bent closed profile with a solid wall without cutouts;

фиг. 2 - боковой вид С-образного гнутозамкнутого профиля с вырезами в перфорированной стенке;FIG. 2 is a side view of a C-shaped bent closed profile with cutouts in a perforated wall;

фиг. 3 - поперечный разрез С-образного гнутозамкнутого профиля в пределах одного из вырезов его перфорированной стенки;FIG. 3 is a transverse section of a C-shaped bent closed profile within one of the cutouts of its perforated wall;

фиг. 4 представлена расчетная схема поперечного сечения С-образного гнутозамкнутого профиля в пределах одного из вырезов его перфорированной стенки;FIG. 4 presents a design diagram of the cross section of a C-shaped bent closed profile within one of the cutouts of its perforated wall;

фиг. 5 - аксонометрия фрагмента С-образного гнутозамкнутого профиля со сплошной стенкой без вырезов в разобранном виде;FIG. 5 is a perspective view of a fragment of a C-shaped bent closed profile with a solid wall without cutouts in an unassembled form;

фиг. 6 - аксонометрия фрагмента С-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой в разобранном виде;FIG. 6 is an exploded perspective view of a fragment of a C-shaped bent closed profile with a perforated wall;

фиг. 7 приведены графики изменений основных расчетных параметров С-образного гнутозамкнутого профиля в зависимости от роста относительной высоты h/V вырезов его перфорированной стенки (h - высота вырезов, V - высота профиля).FIG. Figure 7 shows graphs of changes in the main design parameters of a C-shaped bent closed profile depending on the growth of the relative height h / V of the cuts of its perforated wall (h is the height of the cuts, V is the profile height).

С-образный гнутозамкнутый профиль по предлагаемому техническому решению состоит из двух листовых заготовок (штрипсов или формуемых полос) толщиной t. Наружная (внешняя) заготовка 1 имеет С-образную форму поперечного сечения с угловыми закруглениями плоских граней размерами: 2(t×U+t×0,5U) - две полки с отбортовками, параллельными стенке; t×V - стенка, где U - габарит гнутозамкнутого профиля по ширине; V - габарит того же профиля по высоте. Внутренняя заготовка 2 также имеет С-образную форму сечения и состоит из вертикальной грани (стенки) размерами t×(V-U) и двух полукруглых полок толщиной t и диаметром D=U. Обе заготовки 1 и 2 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 1п (наружная) и 2п (внутренняя) 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. При этом высота вырезов h перфорированных заготовок 1п и 2п лимитирована габаритом hmax их плоских участков, ограниченных по высоте закруглениями внутренних граней, то есть h<hmax=V-D=V-U.The C-shaped bent closed profile according to the proposed technical solution consists of two sheet blanks (strips or molding strips) of thickness t. The outer (external) blank 1 has a C-shaped cross-section with angular roundings of flat faces with dimensions: 2 (t × U + t × 0.5U) - two shelves with flanges parallel to the wall; t × V is the wall, where U is the width of the bent closed profile; V is the height of the same profile. The inner blank 2 also has a C-shaped cross section and consists of a vertical face (wall) of dimensions t × (VU) and two semicircular shelves of thickness t and diameter D = U. Both blanks 1 and 2 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. The perforated blanks 1p (outer) and 2p (inner) 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 themselves after closing a bent profile. At the same time, the height of the cut-outs h of the perforated blanks 1n and 2n is limited by the dimension h max of their flat sections, limited in height by the rounding of the inner faces, that is, h <h max = VD = VU.

Для количественной оценки ресурсов несущей способности С-образного гнутозамкнутого профиля целесообразно рассчитать площадь А, а также моменты инерции его сечения Ix и Iy относительно главных центральных осей. Здесь очевидно, что сечение такого профиля можно считать составной фигурой, включающей пару круглых полуколец толщиной t и радиусом R=0,5U, пару горизонтальных прямоугольников размерами t×U, пару вертикальных прямоугольников размерами t×0,5U, а также вертикальный прямоугольник размерами t×V и вертикальный прямоугольник размерами t×(V-U). Расчетные выкладки при этом допустимо выполнять по средней линии тонкостенного сечения без учета его 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 a C-shaped bent closed profile, it is advisable to calculate the area A, 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 a pair of round semirings of thickness t and radius R = 0.5U, a pair of horizontal rectangles of size t × U, a pair of vertical rectangles of size t × 0.5U, and a vertical rectangle of dimensions t × V and a vertical rectangle of dimensions t × (VU). In this case, it is permissible to carry out computational calculations along the midline of a thin-walled section without taking into account its 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].

Поперечное сечение полукруглых граней С-образного профиля представляет собой круглое полукольцо, к которому вполне применимы расчетные формулы, протестированные при оптимизации расчетных параметров полуплоскоовальных труб для ферменных и балочных конструкций [Марутян А.С. Расчет оптимальных параметров полуплоскоовальных труб для ферменных и балочных конструкций. - Строительная механика и расчет сооружений, 2019, №2. - С. 68-74]:The cross section of the semicircular faces of the C-shaped profile is a circular semicircle, to which the calculation formulas are fully applicable, tested during optimization of the design parameters of half-flat pipes for truss and beam structures [Marutyan AS Calculation of optimal parameters for half-flat pipe for truss and beam structures. - Structural mechanics and calculation of structures, 2019, No. 2. - S. 68-74]:

yc,min=0,1815U;y c, min = 0.1815U;

yc,max=0,3185U;y c, max = 0.3185U;

Ac=1,57tU,A c = 1.57tU,

Ixc=0,0370143tU3;I xc = 0.0370143tU 3 ;

Iyc=0,196250tU3,I yc = 0.196250tU 3 ,

где yc,min, yc,max, Ac, Ixc, Iyc - соответственно ординаты центра тяжести, площадь сечения, моменты инерции относительно осей х-х и у-у полукольца.where y c, min , y c, max , A c , I xc , I yc are respectively the ordinates of the center of gravity, the cross-sectional area, the moments of inertia with respect to the axes x-x and y-y of the half ring.

Расчетная площадь сечения нетто С-образного гнутозамкнутого профиля складывается из расчетных площадей сечений нетто полукольцевых и прямоугольных участков его стенки и полок:The estimated net cross-sectional area of the C-shaped bent closed profile is the sum of the calculated net cross-sectional areas of the semicircular and rectangular sections of its wall and shelves:

A=tU(1/n+(1/n-1)+2(1+0,5)+2×1,57)=tU(2/n+5,14),A = tU (1 / n + (1 / n-1) +2 (1 + 0.5) + 2 × 1.57) = tU (2 / n + 5.14),

откуда габаритные размерыwhere are the overall dimensions

U=(A/t)/(2/n+5,14) и V=(A/t)/(2+5,14n).U = (A / t) / (2 / n + 5.14) and V = (A / t) / (2 + 5.14n).

Момент инерции расчетного сечения нетто С-образного гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси абсцисс:Moment of inertia of the calculated net cross section of a C-shaped bent closed profile relative to the central abscissa axis:

Ix=tU3((1/n)3/12+(1/n-1)3/12+2(1(0,5/n)2+0,53/12+0,5(0,5/n-0,25)2)+2(0,0370143+1,57(0,5/n-0,1815)2)=tU3(0,1666666/n3+1,285/n2-0,56991/n+0,1774671).I x = tU 3 ((1 / n) 3/12 + (1 / n-1) 3/12 + 2 (1 (0.5 / n) 2 0.5 3/12 + 0.5 (0 , 5 / n-0.25) 2 ) +2 (0.0370143 + 1.57 (0.5 / n-0.1815) 2 ) = tU 3 (0.1666666 / n 3 + 1.285 / n 2 - 0.56991 / n + 0.1774671).

Полученные расчетные формулы можно проверить, если С-образный профиль схематично представить в виде двойной оболочки прямоугольной формы по наружному контуру и плоскоовальной формы по внутреннему контуру, от которой необходимо условно отсечь соответствующий прямоугольный участок двойной толщины. Протяженность этого участка равна расстоянию между оконечностями полок (поясов) С-образного профиля.The obtained calculation formulas can be checked if the C-shaped profile is schematically represented as a double shell of a rectangular shape along the outer contour and a flat oval shape along the inner contour, from which it is necessary to conditionally cut off the corresponding rectangular section of double thickness. The length of this section is equal to the distance between the ends of the shelves (belts) of the C-shaped profile.

Расчетные значения площади и момента инерции сечения прямоугольного контура:The calculated values of the area and moment of inertia of the cross section of a rectangular contour:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Расчетные значения площади и момента инерции сечения плоскоовального контура [Марутян А.С., Абовян А.Г. Расчет оптимальных параметров плоскоовальных труб для ферменных конструкций. - Строительная механика и расчет сооружений, 2017, №4. - С. 17-22]:The calculated values of the area and moment of inertia of the cross section of the plane-oval contour [Marutyan AS, Abovyan AG Calculation of the optimal parameters of flat oval pipes for trusses. - Structural mechanics and calculation of structures, 2017, No. 4. - S. 17-22]:

A0=tU(2/n+1,14);A 0 = tU (2 / n + 1.14);

Ix0=tU3(0,0740286+0,785(1/n-0,363)2+(1/n-1)3/6)/n2.I x0 = tU 3 (0.0740286 + 0.785 (1 / n-0,363) 2 + (1 / n-1) 3/6) / n 2.

Расчетные значения площади и момента инерции сечения прямоугольного участка двойной толщины:The calculated values of the area and moment of inertia of the cross section of a rectangular section of double thickness:

AI=2tU(1/n-1);A I = 2tU (1 / n-1);

IxI=tU3(1/n-1)3/6.I xI = tU 3 (1 / n-1) 3/6.

Расчетные значения площади и момента инерции сечения С-образного профиля:The calculated values of the area and moment of inertia of the cross section of the C-shaped profile:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Очевидно, что протестированные формулы вполне пригодны для расчета геометрических (статических) характеристик С-образного профиля.It is obvious that the tested formulas are quite suitable for calculating the geometric (static) characteristics of the C-shaped profile.

Момент сопротивления расчетного сечения нетто С-образного гнутозамкнутого профиля относительно центральной оси абсцисс:The moment of resistance of the calculated net section of the C-shaped bent closed profile relative to the central abscissa axis:

Wx=Ix/ymax=2Ix/V=2Ix/(U/n)=tU2(0,3333333/n2+2,57/n-1,13982+0,3549342n)=(A2/t)(0,3333333/n2+2,57/n-1,13982+0,3549342n)/(2/n+5,14)2,W x = I x / y max = 2I x / V = 2I x / (U / n) = tU 2 (0,3333333 / n 2 + 2,57 / n-1,13982 + 0,3549342n) = (A 2 / t) (0.3333333 / n 2 + 2.57 / n-1.13982 + 0.3549342n) / (2 / n + 5.14) 2 ,

гдеWhere

U2=(A/t)2/(2/n+5,14)2.U 2 = (A / t) 2 / (2 / n + 5.14) 2 .

Чтобы найти экстремальное значение момента сопротивления Wx его формулу необходимо продифференцировать по переменной n:To find the extreme value of the moment of resistance W x its formula must be differentiated with respect to the variable n:

dWx/dn=d((A2/t)(0,3333333/n2+2,57/n-1,13982+0,3549342n)/(4/n2+20,56/n+26,4196))/(dn).dW x / dn = d ((A 2 / t) (0.3333333 / n 2 + 2.57 / n-1.13982 + 0.3549342n) / (4 / n 2 + 20.56 / n + 26, 4196)) / (dn).

Приравняв к нулю производную (dWx/dn=0), можно получить уравнение четвертой степениEquating the derivative to zero (dW x / dn = 0), we can obtain an equation of the fourth degree

9,3772195n4+14,594894n3-87,073862n2-26,731624n+3,426667=09.3772195n 4 + 14.594894n 3 -87.07.073862n 2 -26.731624n + 3.426667 = 0

с корнямиwith roots

n1=-3,7973563, n2=-0,3891050, n3=0,0976609, n4=2,5323802.n 1 = -3.7973563, n 2 = -0.3891050, n 3 = 0.0976609, n 4 = 2.5323802.

Практическое значение имеет третий корень, когда С-образный профиль является балочным элементом с наибольшим по абсолютной величине значением прочностной характеристики поперечного сечения (Wx=Wx,max):The third root is of practical importance when the C-shaped profile is a beam element with the largest absolute value of the strength characteristics of the cross section (W x = W x, max ):

n=0,0976609=1/10,239512;n = 0.0976609 = 1 / 10.239512;

A=tU(2/0,0976609+5,14)=25,619024tU;A = tU (2 / 0.0976609 + 5.14) = 25.619024tU;

U=0,0390334A/t;U = 0.0390334A / t;

V=0,3996829A/t;V = 0.3996829A / t;

h=0;h is 0;

hmax=V-U=9,239512U=9,239512×0,0390334A/t=0,3606495A/t;h max = VU = 9.239512U = 9.239512 × 0.0390334A / t = 0.3606495A / t;

Ix=tU3(0,1666666/0,09766093+1,285/0,09766092-0,56991/0,0976609+0,1774671)=308,00238tU3=308,00238t(0,0390334A/t)3=0,0183173A3/t2;I x = tU 3 (0.1666666 / 0.0976609 3 + 1.285 / 0.0976609 2 -0.56991 / 0.0976609 + 0.1774671) = 308.00238tU 3 = 308.00238t (0.0390334A / t) 3 = 0.0183173A 3 / t 2 ;

Wx=2Ix/V=2(0,0183173A3/t2)/(0,3996829A/t)=0,0916591A2/t;W x = 2I x / V = 2 (0.0183173A 3 / t 2 ) / (0.3996829A / t) = 0.0916591A 2 / t;

ix=(Ix/A)1/2=((0,0183173A3/t2)/A)1/2=0,1353414A/t;i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0183173A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.1353414A / t;

Figure 00000005
Figure 00000005

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,1393495)2)+2(1/123+1(0,5-0,1393495)2)+10,239512×0,13934952+(10,239512-1)0,13934952+2×0,5(1-0,1393495)2)=2,3420354tU3=2,3420354t(0,0390334A/t)3=0,0001392A3/t2;I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.1393495) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.1393495) 2 ) +10.239512 × 0.1393495 2 + (10.239512-1) 0.1393495 2 + 2 × 0.5 (1-0.1393495) 2 ) = 2.3420354tU 3 = 2.3420354t (0.0390334A / t) 3 = 0.0001392A 3 / t 2 ;

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

iy=(Iy/А)1/2=((0,0001392A3/t2)/A)1/2=0,0117983A/t.i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0001392A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0117983A / t.

В С-образном гнутозамкнутом профиле с отношением габаритов его сечения n=1/10,239512≈1/10,24≈1/10 и двойной стенкой без вырезов (h=0) по всей протяженности такой стенки необходимы сварные, болтовые, заклепочные или другие соединения для обеспечения цельности составного сечения из тонкостенных поясных элементов и таких же по толщине элементов стенки. Поэтому здесь более предпочтительна перфорированная стенка (hmin<h<hmax), в которой все вырезы обрамлены такими же зубчатыми кромками, что и полочные (поясные) элементы.In a C-shaped bent closed profile with a ratio of the dimensions of its section n = 1 / 10,239512≈1 / 10,24≈1 / 10 and a double wall without cutouts (h = 0), welded, bolted, riveted or other compounds to ensure the integrity of the composite section of thin-walled waist elements and the same thickness of the wall elements. Therefore, a perforated wall (h min <h <h max ) in which all cuts are framed by the same serrated edges as the shelf (waist) elements is more preferable here.

Дальнейшие численные выкладки более наглядны при сравнении с соответствующими расчетными параметрами прототипа (швеллерного гнутозамкнутого профиля), принятыми в качестве эталонных (100-процентных) значений:Further numerical calculations are more obvious when compared with the corresponding design parameters of the prototype (channel bent profile), adopted as reference (100 percent) values:

n=U/V=1/2;n = U / V = 1/2;

A=7,14tU;A = 7.14tU;

U=0,140056A/t (100%);U = 0.140056A / t (100%);

V=0,280112A/t (100%);V = 0.280112A / t (100%);

h=0;h is 0;

hmax=0;h max = 0;

Ix=4,2366666tU3=4,2366666t(0,140056A/t)3=0,0116389A3/t2 (100%);I x = 4.2366666tU 3 = 4.2366666t (0.140056A / t) 3 = 0.0116389A 3 / t 2 (100%);

Wx=4,2366666tU2=4,2366666t(0,140056A/t)2=0,0831047A2/t (100%);W x = 4.2366666tU 2 = 4.2366666t (0.140056A / t) 2 = 0.0831047A 2 / t (100%);

ix=(0,0116389A2/t2)1/2=0,1078837A/t (100%);i x = (0.0116389A 2 / t 2 ) 1/2 = 0.1078837A / t (100%);

Iy=0,7352826tU3=0,7352826t(0,140056A/t)3=0,0020199A3/t2 (100%);I y = 0.7352826tU 3 = 0.7352826t (0.140056A / t) 3 = 0.0020199A 3 / t 2 (100%);

Wy,min=1,0500137tU2=1,0500137t(0,140056A/t)2=0,0205966A2/t (100%);W y, min = 1,0500137tU 2 = 1,0500137t (0,140056A / t) 2 = 0,0205966A 2 / t (100%);

Wy,max=2,4350679tU2=2,435067t(0,140056A/t)2=0,0477653A2/t (100%);W y, max = 2.4350679tU 2 = 2.435067t (0.140056A / t) 2 = 0.0477653A 2 / t (100%);

iy=(0,0020199A2/t2)1/2=0,0449432A/t (100%),i y = (0.0020199A 2 / t 2 ) 1/2 = 0.0449432A / t (100%),

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

Расчетные параметры нового технического решения (С-образного гнутозамкнутого профиля),The calculated parameters of the new technical solution (C-shaped bent closed profile),

n=0,5=1/2;n = 0.5 = 1/2;

A=tU(2/0,5+5,14)=9,14tU;A = tU (2 / 0.5 + 5.14) = 9.14tU;

U=0,1094091A/t (78,12%);U = 0.1094091A / t (78.12%);

V=0,2188182A/t (78,12%);V = 0.2188182A / t (78.12%);

h=0;h is 0;

hmax=V-U=U=1×0,1094091A/t=0,1094091A/t;h max = VU = U = 1 × 0.1094091A / t = 0.1094091A / t;

Ix=tU3(0,1666666/0,53+1,285/0,52-0,56991/0,5+0,1774671)=5,5109799tU3=5,5109799t(0,1094091A/t)3=0,0072175А3/t2 (62,01%);I x = tU 3 (0.1666666 / 0.5 3 + 1.285 / 0.5 2 -0.56991 / 0.5 + 0.1774671) = 5.5109799tU 3 = 5.5109799t (0.1094091A / t) 3 = 0.0072175A 3 / t 2 (62.01%);

Wx=2(0,0072175A3/t2)/(0,2188182A/t)=0,065968A2/t; (62,01%);W x = 2 (0.0072175A 3 / t 2 ) / (0.2188182A / t) = 0.065968A 2 / t; (62.01%);

ix=(Ix/A)1/2=((0,0072175A3/t2)/A)1/2=0,1353414A/t (79,38%);i x = (I x / A) 1/2 = ((0.0072175A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.1353414A / t (79.38%);

Figure 00000008
Figure 00000008

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,3905908)2)+2(1/123+1(0,5-0,3905908)2)+2×0,39059082+(2-1)0,39059082+2×0,5(1-0,3905908)2)=1,4497566tU3=1,44975664t(0,0390334A/t)3=0,0018986A3/t2 (94,0%);I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.3905908) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.3905908) 2 ) + 2 × 0 , 3905908 2 + (2-1) 0.3905908 2 + 2 × 0.5 (1-0.3905908) 2 ) = 1.4497566tU 3 = 1.49975664t (0.0390334A / t) 3 = 0.0018986A 3 / t 2 (94.0%);

Wy,min=(0,0018986A3/t2)/((0,1094091-0,0427341)A/t)=0,0284754A2/t (138,3%);W y, min = (0.0018986A 3 / t 2 ) / ((0.1094091-0.0427341) A / t) = 0.0284754A 2 / t (138.3%);

Figure 00000009
Figure 00000009

iy=(Iy/A)1/2=((0,0018986A3/t2)/A)1/2=0,0435729A/t (96,95%).i y = (I y / A) 1/2 = ((0.0018986A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0435729A / t (96.95%).

Как и следовало ожидать, при наличии запаса боковой жесткости С-образный профиль оказался компактнее швеллерного. Поэтому достаточно перспективна его дальнейшая оптимизация, сопровождаемая увеличением высоты перфорированной стенки.As expected, in the presence of a margin of lateral rigidity, the C-shaped profile turned out to be more compact than the channel profile. Therefore, its further optimization is rather promising, accompanied by an increase in the height of the perforated wall.

Чтобы завершить расчет оптимизированного сечения С-образного гнутозамкнутого профиля без перфорации стенки, в качестве расчетной предпосылки можно принять цельность его составного сечения:To complete the calculation of the optimized section of a C-shaped bent closed profile without perforation of the wall, as a prerequisite, you can take the integrity of its composite section:

n=U/V=1/10=0,1;n = U / V = 1/10 = 0.1;

A=tU(2/0,1+5,14)=25,14tU;A = tU (2 / 0.1 + 5.14) = 25.14 tU;

U=0,0397772A/t (28,40%);U = 0.0397772A / t (28.40%);

V=0,397772A/t (142,0%);V = 0.397772A / t (142.0%);

h=0;h is 0;

hmax=V-U=9U=9×0,0397772A/t=0,3579948A/t;h max = VU = 9U = 9 × 0.0397772A / t = 0.3579948A / t;

Ix=tU3(0,1666666/0,13+1,285/0,12-0,56991/0,1+0,1774671)=289,64496tU3=289,64496t(0,0397772A/t)3=0,0182292A3/t2 (156,6%);I x = tU 3 (0.1666666 / 0.1 3 + 1.285 / 0.1 2 -0.56991 / 0.1 + 0.1774671) = 289.64496tU 3 = 289.64496t (0.0397772A / t) 3 = 0.0182292A 3 / t 2 (156.6%);

Wx=2(0,0189466A3/t2)/(0,397772A/t)=0,0916565A2/t (110,3%);W x = 2 (0.0189466A 3 / t 2 ) / (0.397772A / t) = 0.0916565A 2 / t (110.3%);

ix=((0,0182292A3/t2)/A)1/2=0,1350155A/t (125,15%);i x = ((0.0182292A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.1350155A / t (125.15%);

Figure 00000010
Figure 00000010

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,1420047)2)+2(1/123+1(0,5-0,1420047)2)+10,239512×0,14200472+(10,239512-1)0,14200472+2×0,5(1-0,1420047)2)=2,3468689tU3=2,3468689t(0,0397772A/t)3=0,0001477A3/t2 (7,31%);I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.1420047) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.1420047) 2 ) +10.239512 × 0.1420047 2 + (10.239512-1) 0.1420047 2 + 2 × 0.5 (1-0.1420047) 2 ) = 2.3468689tU 3 = 2.3468689t (0.0397772A / t) 3 = 0.0001477A 3 / t 2 (7.31%);

Wy,min=(0,0001477A3/t2)/((0,0397772-0,0056485)A/t)=0,0043277A2/t (21,01%);W y, min = (0.0001477A 3 / t 2 ) / ((0.0397772-0.0056485) A / t) = 0.0043277A 2 / t (21.01%);

Wy,max=(0,0001477A3/t2)/(0,0056485A/t)=0,0269279A2/t (56,38%);W y, max = (0.0001477A 3 / t 2 ) / (0.0056485A / t) = 0.0269279A 2 / t (56.38%);

iy=((0,0001477A3/t2)/A)1/2=0,0121531A/t (27,04%).i y = ((0.0001477A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0121531A / t (27.04%).

Как видно, с ростом габаритного размера по высоте в 1,420 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 1,566 раза а момент сопротивления - в 1,103 раза. При этом округление отношения габаритных размеров С-образного профиля до целочисленного значения (n=U/V=1/10) сопровождается уменьшением высоты его сечения в 0,3996829/0,397772=1,004804 раза, момента инерции в силовой плоскости несущей конструкции - в 0,0183173/0,0182292=1,0048329 раза, а момента сопротивления - в 0,0916591/0,0916565=1,0000283 раза.As can be seen, with an increase in the overall size in height by 1.420 times in the force plane of the supporting structure, the moment of inertia of the section increased by 1.566 times and the moment of resistance by 1.103 times. Moreover, the rounding of the ratio of the overall dimensions of the C-shaped profile to an integer value (n = U / V = 1/10) is accompanied by a decrease in the height of its cross section by 0.3996829 / 0.397772 = 1.004804 times, the moment of inertia in the force plane of the supporting structure - 0.0183173 / 0.0182292 = 1.0048329 times, and the moment of resistance - 0.0916591 / 0.0916565 = 1.0000283 times.

Не менее подробно необходимо рассмотреть те расчетные случаи, когда перфорированная стенка С-образного гнутозамкнутого профиля имеет малогабаритные вырезы, необходимые и достаточные для размещения зубчатых креплений, обеспечивающих цельность составного сечения и уменьшающие отходы конструкционного материала, включая оцинкованную сталь.It is necessary to consider in no less detail those design cases when the perforated wall of the C-shaped bent closed profile has small cutouts necessary and sufficient to accommodate gear mounts that ensure the integrity of the composite section and reduce the waste of structural material, including galvanized steel.

Оптимизационный расчет С-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по сечению с вырезом при h/V=0,1 имеет следующий вид:The optimization calculation of a C-shaped bent closed profile with a perforated wall in cross section with a cutout at h / V = 0.1 has the following form:

h=0,1V;h = 0.1V;

Ix=tU3(0,1666666/n3+1,285/n2-0,56991/n+0,1774671-2(0,1/n)3/12)=tU3(0,16650/n3+1,285/n2-0,56991/n+0,1774671);I x = tU 3 (0,1666666 / n 3 + 1,285 / n 2 -0,56991 / n + 0,1774671-2 (0,1 / n) 3/12) = tU 3 (0,16650 / n 3 + 1.285 / n 2 -0.56991 / n + 0.1774671);

dWx/dn=d((A2/t)(0,3330/n2+2,57/n-1,13982+0,3549342n)/(4/n2+20,56/n+26,4196))/(dn);dW x / dn = d ((A 2 / t) (0.3330 / n 2 + 2.57 / n-1.13982 + 0.3549342n) / (4 / n 2 + 20.56 / n + 26, 4196)) / (dn);

9,3772195n4+14,594894n3-87,073862n2-26,714013n+3,433352=0;9.3772195n 4 + 14.594894n 3 -87.07.073862n 2 -26.714013n + 3.433352 = 0;

n1=-3,7974324, n2=-0,3891051, n3=0,0978590, n4=2,5322583;n 1 = -3.7974324, n 2 = -0.3891051, n 3 = 0.0978590, n 4 = 2.5322583;

n=0,0978590=1/10,218784;n = 0.0978590 = 1 / 10.218784;

A=tU(2/0,0978590+5,14)=25,579448tU;A = tU (2 / 0.0978590 + 5.14) = 25.579448tU;

U=0,0390938A/t (27,91%);U = 0.0390938A / t (27.91%);

V=0,3994911A/t (142,6%);V = 0.3994911A / t (142.6%);

h=0,1×0,3994911A/t=0,0399491A/t;h = 0.1 × 0.3994911A / t = 0.0399491A / t;

hmax=V-U=9,218784U=9,218784×0,0390938A/t=0,3603972A/t;h max = VU = 9.218784U = 9.218784 × 0.0390938A / t = 0.3603972A / t;

Ix=tU3(0,16650/0,09785903+1,285/0,09785902-0,56991/0,0978590+0,1774671)=306,207002tU3=306,207002t(0,0390938A/t)3=0,0182952A3/t2 (157,2%);I x = tU 3 (0.16650 / 0.0978590 3 + 1.285 / 0.0978590 2 -0.56991 / 0.0978590 + 0.1774671) = 306.207002tU 3 = 306.207002t (0.0390938A / t) 3 = 0.0182952A 3 / t 2 (157.2%);

Wx=2(0,0182952A3/t2)/(0,3994911A/t)=0,0915925A2/t (110,2%);W x = 2 (0.0182952A 3 / t 2 ) / (0.3994911A / t) = 0.0915925A 2 / t (110.2%);

ix=((0,0182952A3/t2)/A)1/2=0,1352597A/t (125,4%);i x = ((0.0182952A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.1352597A / t (125.4%);

Figure 00000011
Figure 00000011

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,1395651)2)+2(1/123+1(0,5-0,1395651)2)+10,218784×0,13956512+(10,218784-1-0,1×10,218784)0,13956512+2×0,5(1-0,1395651)2)=2,3259774tU3=2,3259774t(0,0390938A/t)3=0,0001389A3/t2 (6,88%);I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.1395651) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.1395651) 2 ) +10.218784 × 0.1395651 2 + (10.218784-1-0.1 × 10.218784) 0.1395651 2 + 2 × 0.5 (1-0.1395651) 2 ) = 2,3259774tU 3 = 2,3259774t ( 0.0390938A / t) 3 = 0.0001389A 3 / t 2 (6.88%);

Wy,min=(0,0001389A3/t2)/((0,0390938-0,0054561)A/t)=0,0041292A2/t (20,05%);W y, min = (0.0001389A 3 / t 2 ) / ((0.0390938-0.0054561) A / t) = 0.0041292A 2 / t (20.05%);

Wy,max=(0,0001389A3/t2)/(0,0054561A/t)=0,054577A2/t (53,30%);W y, max = (0.0001389A 3 / t 2 ) / (0.0054561A / t) = 0.054577A 2 / t (53.30%);

iy=((0,0001389A3/t2)/A)1/2=0,0117855A/t (26,22%).i y = ((0.0001389A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0117855A / t (26.22%).

Как видно, с ростом габаритного размера по высоте в 1,426 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения увеличился в 1,572 раза а момент сопротивления - в 1,102 раза.As can be seen, with an increase in the overall size in height by 1.426 times in the force plane of the supporting structure, the moment of inertia of the section increased by 1.572 times and the moment of resistance by 1.102 times.

Если повторить все численные выкладки в интервале от h=0,1V до h=0,9V, то динамику их основных результатов нагляднее можно представить в графической форме как реакцию на изменения относительной высоты вырезов h/V, откуда достаточно очевидны наиболее оптимальные параметры:If we repeat all the numerical calculations in the range from h = 0.1V to h = 0.9V, then the dynamics of their main results can be more graphically presented as a reaction to changes in the relative height of the cutouts h / V, from which the most optimal parameters are quite obvious:

n=U/V=0,2008236=1/4,9794944≈0,2=1/5 при h=hmax=0,8V,n = U / V = 0.2008236 = 1 / 4,9794944≈0,2 = 1/5 at h = h max = 0,8V,

где n - значение отношения габаритных размеров, оптимизированное в каждом расчетном случае по критерию максимальной прочности (Wx=Wx,max), а расчет при 0,8<h/V является условным, и его основные итоги графически отражены пунктиром.where n is the value of the ratio of overall dimensions, optimized in each calculation case according to the criterion of maximum strength (W x = W x, max ), and the calculation at 0.8 <h / V is conditional, and its main results are graphically shown in dashed lines.

Оптимизационный расчет С-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой по сечению с вырезом при h/V=0,8 имеет следующий вид:The optimization calculation of a C-shaped bent closed profile with a perforated wall in cross section with a cutout at h / V = 0.8 has the following form:

h=0,8V;h = 0.8V;

Ix=tU3(0,1666666/n3+1,285/n2-0,56991/n+0,1774671-2(0,8/n)3/12)=tU3(0,0813333/n3+1,285/n2-0,56991/n+0,1774671);I x = tU 3 (0,1666666 / n 3 + 1,285 / n 2 -0,56991 / n + 0,1774671-2 (0,8 / n) 3/12) = tU 3 (0,0813333 / n 3 + 1.285 / n 2 -0.56991 / n + 0.1774671);

dWx/dn=d((A2/t)(0,1626666/n2+2,57/n-1,13982+0,3549342n)/(4/n2+20,56/n+26,4196))/(dn);dW x / dn = d ((A 2 / t) (0,1626666 / n 2 + 2,57 / n-1,13982 + 0,3549342n) / (4 / n 2 + 20,56 / n + 26, 4196)) / (dn);

9,3772195n4+14,594894n3-87,073862n2-17,713733n+6,935575=0;9.3772195n 4 + 14.594894n 3 -87.07.073862n 2 -17.713733n + 6.935575 = 0;

n1=-3,8357491, n2=-0,3891051, n3=0,2008236, n4=2,4676103n 1 = -3.8357491, n 2 = -0.3891051, n 3 = 0.2008236, n 4 = 2,4676103

n=0,2008236=1/4,9794944;n = 0.2008236 = 1 / 4.9794944;

A=tU(2/0,2008236+5,14)=15,098988tU;A = tU (2 / 0.2008236 + 5.14) = 15.098988tU;

U=0,0662298A/t (47,29%);U = 0.0662298A / t (47.29%);

V=0,3297899A/t (117,7%);V = 0.3297899A / t (117.7%);

h=0,8×0,3297899A/t=0,2638319A/t;h = 0.8 × 0.3297899A / t = 0.2638319A / t;

hmax=V-U=3,9794944U=3,9794944×0,0662298A/t=0,2635603А/t;h max = VU = 3.9794944U = 3.9794944 × 0.0662298A / t = 0.2635603A / t;

Ix=tU3(0,16650/0,20082363+1,285/0,20082362-0,56991/0,2008236+0,1774671)=39,243737tU3=39,243737t(0,0662298A/t)3=0,0114005A3/t2 (97,95%);I x = tU 3 (0.16650 / 0.2008236 3 + 1.285 / 0.2008236 2 -0.56991 / 0.2008236 + 0.1774671) = 39.243737tU 3 = 39.243737t (0.0662298A / t) 3 = 0.0114005A 3 / t 2 (97.95%);

Wx=2(0,0114005A3/t2)/(0,3297899A/t)=0,0691379A2/t (83,19%);W x = 2 (0.0114005A 3 / t 2 ) / (0.3297899A / t) = 0.0691379A 2 / t (83.19%);

ix=((0,0114005A3/t2)/A)1/2=0,1067731A/t (98,97%);i x = ((0.0114005A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.1067731A / t (98.97%);

Figure 00000012
Figure 00000012

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,2232662)2)+2(1/123+1(0,5-0,2232662)2)+4,9794944×0,22326622+(4,9794944-1-0,8×4,9794944)0,22326622+2×0,5(1-0,2232662)2)=1,8041231tU3=1,8041231t(0,0662298A/t)3=0,0005241A3/t2 (25,95%);I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.2232662) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.2232662) 2 ) +4.9794944 × 0.2232662 2 + (4.9794944-1-0.8 × 4.9794944) 0.2232662 2 + 2 × 0.5 (1-0.2232662) 2 ) = 1.8041231tU 3 = 1.8041231t ( 0.0662298A / t) 3 = 0.0005241A 3 / t 2 (25.95%);

Wy,min=(0,0005241A3/t2)/((0,0662298-0,0147868)A/t)=0,0101879A2/t (49,46%);W y, min = (0.0005241A 3 / t 2 ) / ((0.0662298-0.0147868) A / t) = 0.0101879A 2 / t (49.46%);

Wy,max=(0,0005241A3/t2)/(0,0147868A/t)=0,0354437A2/t (74,20%);W y, max = (0.0005241A 3 / t 2 ) / (0.0147868A / t) = 0.0354437A 2 / t (74.20%);

iy=((0,0005241A3/t2)/A)1/2=0,0228932A/t (50,94%).i y = ((0.0005241A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0228932A / t (50.94%).

Как видно, с ростом габаритного размера по высоте в 1,177 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения уменьшился на 2,05%, а момент сопротивления - на 16,81%, что является следствием уменьшения расчетной площади сечения из-за выреза перфорированной стенки на 100×0,8×2×4,9794944/15,098988=52,77%.As you can see, with an increase in the overall size in height by 1.177 times in the force plane of the supporting structure, the moment of inertia of the section decreased by 2.05%, and the moment of resistance - by 16.81%, which is a consequence of a decrease in the estimated cross-sectional area due to the cutout of the perforated wall 100 × 0.8 × 2 × 4.9794944 / 15.098988 = 52.77%.

Поскольку высота вырезов перфорированной стенки фактически достигла предельной величиныSince the height of the cutouts of the perforated wall actually reached the limit value

h/hmax=0,2638319/0,2635603=1,0010305≈1,h / h max = 0.2638319 / 0.2635603 = 1.0010305≈1,

практический интерес вызывает обобщение оптимизационного расчета с округлением отношения габаритных размеров С-образного гнутозамкнутого профиля до целочисленного значения:Of practical interest is the generalization of the optimization calculation with the rounding of the ratio of the overall dimensions of the C-shaped bent closed profile to an integer value:

n=0,2=1/5 при h=hmax=0,8V;n = 0.2 = 1/5 for h = h max = 0.8V;

A=tU(2/0,2+5,14)=15,14tU;A = tU (2 / 0.2 + 5.14) = 15.14tU;

U=0,0660501A/t (41,29%);U = 0.0660501A / t (41.29%);

V=0,3302505A/t (117,7%);V = 0.3302505A / t (117.7%);

h=0,8×5U=4U=4×0,0660501A/t=0,2642004A/t;h = 0.8 × 5U = 4U = 4 × 0.0660501A / t = 0.2642004A / t;

hmax=V-U=4U=4×0,0660501A/t=0,2642004A/t;h max = VU = 4U = 4 × 0.0660501A / t = 0.2642004A / t;

Ix=tU3(0,16650/0,23+1,285/0,22-0,56991/0,2+0,1774671)=39,61958tU3=39,61958t(0,0660501А/t)3=0,0114164A3/t2 (98,09%);I x = tU 3 (0.16650 / 0.2 3 + 1.285 / 0.2 2 -0.56991 / 0.2 + 0.1774671) = 39.61958tU 3 = 39.61958t (0.0660501A / t) 3 = 0.0114164A 3 / t 2 (98.09%);

Wx=2(0,0114164A3/t2)/(0,3302505A/t)=0,0691378A2/t (83,19%);W x = 2 (0.0114164A 3 / t 2 ) / (0.3302505A / t) = 0.0691378A 2 / t (83.19%);

ix=((0,0114164А3/t2)/А)1/2=0,1067731A/t (98,97%);i x = ((0.0114164A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.1067731A / t (98.97%);

Figure 00000013
Figure 00000013

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,2357992)2)+2(1/123+1(0,5-0,2357992)2)+5×0,23579922+(5-1-0,8×5)0,23579922+2×0,5(1-0,2357992)2)=1,7799575tU3=1,7799575t(0,0660501A/t)3=0,0005128A3/t2 (25,39%);I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.2357992) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.2357992) 2 ) + 5 × 0 , 2357992 2 + (5-1-0.8 × 5) 0.2357992 2 + 2 × 0.5 (1-0.2357992) 2 ) = 1.7799575tU 3 = 1.7799575t (0.0660501A / t) 3 = 0.0005128A 3 / t 2 (25.39%);

Wy,min=(0,0005128A3/t2)/((0,0660501-0,0155745)A/t)=0,0101593A2/t (49,33%);W y, min = (0.0005128A 3 / t 2 ) / ((0.0660501-0.0155745) A / t) = 0.0101593A 2 / t (49.33%);

Wy,max=(0,0005128A3/t2)/(0,0155745A/t=0,0329256A2/t (68,93%);W y, max = (0.0005128A 3 / t 2 ) / (0.0155745A / t = 0.0329256A 2 / t (68.93%);

iy=((0,0005128A3/t2)/A)1/2=0,022645A/t (50,94%).i y = ((0.0005128A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.022645A / t (50.94%).

По итогам расчета округление отношения габаритных размеров С-образного профиля до целочисленного значения (n=U/V=1/5) сопровождается увеличением высоты его сечения в 0,3302505/0,3297899=1,0013966 раза, момента инерции в силовой плоскости несущей конструкции - в 0,0114164/0,0114005=1,0013946 раза, а момента сопротивления уменьшением в 0,0691379/0,0691378=1,0000014 раза.According to the calculation results, the rounding of the ratio of the overall dimensions of the C-shaped profile to an integer value (n = U / V = 1/5) is accompanied by an increase in the height of its section by 0.3302505 / 0.3297899 = 1.0013966 times, the moment of inertia in the carrier force plane construction - by 0.0114164 / 0.0114005 = 1.0013946 times, and the moment of resistance by a decrease of 0.0691379 / 0.0691378 = 1.0000014 times.

Практический интерес не может не вызвать С-образный гнутозамкнутый профиль с округленным значением отношения габаритных размеров, но без перфорирования его стенки:Practical interest cannot but cause a C-shaped bent closed profile with a rounded value of the ratio of overall dimensions, but without perforation of its wall:

n=0,2=1/5 при h/V=0;n = 0.2 = 1/5 for h / V = 0;

A=tU(2/0,2+5,14)=15,14tU;A = tU (2 / 0.2 + 5.14) = 15.14tU;

U=0,0660501A/t (47,29%);U = 0.0660501A / t (47.29%);

V=0,3302505A/t (117,7%);V = 0.3302505A / t (117.7%);

h=0;h is 0;

hmax=V-U=4U=4×0,0660501A/t=0,2642004A/t;h max = VU = 4U = 4 × 0.0660501A / t = 0.2642004A / t;

Ix=tU3(0,1666666/0,23+1,285/0,22-0,56991/0,2+0,1774671)=50,286243tU3=50,286243t(0,0660501A/t)3=0,011490A3/t2 (98,72%);I x = tU 3 (0.1666666 / 0.2 3 + 1.285 / 0.2 2 -0.56991 / 0.2 + 0.1774671) = 50.286243tU 3 = 50.286243t (0.0660501A / t) 3 = 0.011490A 3 / t 2 (98.72%);

Wx=2(0,011490A3/t2)/(0,3302505A/t)=0,0695835A2/t (83,73%);W x = 2 (0.011490A 3 / t 2 ) / (0.3302505A / t) = 0.0695835A 2 / t (83.73%);

ix=((0,011490A3/t2)/A2)1/2=0,1203744A/t (111,6%);i x = ((0.011490A 3 / t 2 ) / A 2 ) 1/2 = 0.1203744A / t (111.6%);

Figure 00000014
Figure 00000014

Iy=tU3(2(0,196250+1,57(0,5-0,2357992)2)+2(1/123+1(0,5-0,2357992)2)+5×0,23579922+(5-1)0,23579922+2×0,5(1-0,2357992)2)=2,0023623tU3=2,0023623t(0,0660501A/t)3=0,0005769A3/t2 (25,39%);I y = tU 3 (2 (0.196250 + 1.57 (0.5-0.2357992) 2 ) +2 (1/12 3 +1 (0.5-0.2357992) 2 ) + 5 × 0 , 2357992 2 + (5-1) 0.2357992 2 + 2 × 0.5 (1-0.2357992) 2 ) = 2.0023623tU 3 = 2.0023623t (0.0660501A / t) 3 = 0.0005769A 3 / t 2 (25.39%);

Wy,min=(0,0005769A3/t2)/((0,0660501-0,0155745)A/t)=0,0114292A2/t (56,58%);W y, min = (0.0005769A 3 / t 2 ) / ((0.0660501-0.0155745) A / t) = 0.0114292A 2 / t (56.58%);

Wy,max=(0,0005769A3/t2)/(0,0155745A/t)=0,0370413A2/t (77,55%);W y, max = (0.0005769A 3 / t 2 ) / (0.0155745A / t) = 0.0370413A 2 / t (77.55%);

iy=((0,0005769A3/t2)/A)1/2=0,0240187A/t (53,44%).i y = ((0.0005769A 3 / t 2 ) / A) 1/2 = 0.0240187A / t (53.44%).

Как видно, с ростом габаритного размера по высоте в 1,177 раза в силовой плоскости несущей конструкции момент инерции сечения уменьшился на 1,28%, а момент сопротивления - на 16,27%, что можно объяснить двойной разницей между принятым в расчете отношением габаритных размеров и его оптимальной величиной. Однако в этом случае можно сэкономить на дополнительных трудозатратах, необходимых для перфорирования стенки С-образного гнутозамкнутого профиля.As you can see, with an increase in the overall dimension in height by 1.177 times in the force plane of the supporting structure, the moment of inertia of the section decreased by 1.28%, and the moment of resistance - by 16.27%, which can be explained by the double difference between the ratio of overall dimensions and its optimal value. However, in this case, you can save on additional labor costs necessary for perforating the walls of a C-shaped bent closed profile.

Приведенные численные выкладки показывают, что С-образные гнутозамкнутые профили с перфорированными и неперфорированными стенками достаточно перспективны для применения в несущих конструкциях. Поэтому прикладное значение имеет дальнейшее уточнение их расчетных характеристик с добавлением зубчатых креплений взамен сварных, болтовых или заклепочных соединений. Для этого в рассмотренном профиле 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 - габарит гнутозамкнутого профиля по ширине.The above numerical calculations show that C-shaped bent-closed profiles with perforated and non-perforated walls are quite promising for use in load-bearing structures. Therefore, further clarification of their design characteristics with the addition of gear mounts instead of welded, bolted or riveted joints is of practical importance. To do this, in the considered profile, 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 closed profile.

В расчетном сечении С-образного гнутозамкнутого профиля с неперфорированной стенкой параметр зубчатых креплений (размер зубцов) отразится 4-кратным образом, так как этот профиль имеет составное сечение из 2 листовых заготовок (штрипсов или формуемых полос) с продольными кромками зубчатой формы:In the calculated section of the C-shaped bent closed profile with a non-perforated wall, the parameter of the tooth fastenings (the size of the teeth) will be reflected in a 4-fold way, since this profile has a composite section of 2 sheet blanks (strips or molding strips) with longitudinal edges of the gear shape:

Абрутто=А+ΔА=А+2×2×0,1tU=A+0,4tU.A gross = A + ΔA = A + 2 × 2 × 0.1tU = A + 0.4tU.

В расчетном сечении С-образного гнутозамкнутого профиля с перфорированной стенкой параметр зубчатых креплений отразится 8-кратным образом, так как его заготовки дополнительно выполнены с такими же зубчатыми кромками по всему периметру каждого из вырезов. На зубчатые кромки вырезов расходуется часть конструкционного материала, удаляемая в процессе изготовления перфорированной стенки, поэтому приведенную формулу для Абрутто можно распространить и на второй расчетный случай.In the calculated section of the C-shaped bent-closed profile with a perforated wall, the parameter of the gear mounts will be reflected 8-fold, since its workpieces are additionally made with the same gear edges around the entire perimeter of each of the cutouts. On the serrated edges of the cuts, a part of the structural material is consumed, which is removed during the manufacture of the perforated wall; therefore, the above formula for A gross can be extended to the second design case.

Тогда применительно к расчетным сечениям рассмотренных профилей можно записать:Then, with reference to the calculated sections of the considered profiles, we can write:

при n=U/V=1/10 и h/V=0with n = U / V = 1/10 and h / V = 0

Aбрутто=A+0,4tU=25,14tU+0,4tU=25,54tU;A gross = A + 0.4tU = 25.14tU + 0.4tU = 25.54tU;

A/Aбрутто=25,14/25,54=0,9843;A / A gross = 25.14 / 25.54 = 0.9843;

при n=U/V=1/5 и h/V=0, а также при n=U/V=1/5 и h/V=0,8for n = U / V = 1/5 and h / V = 0, as well as for n = U / V = 1/5 and h / V = 0.8

Aбрутто=A+0,4tU=15,14tU+0,4tU=15,54tU;A gross = A + 0.4tU = 15.14tU + 0.4tU = 15.54tU;

A/Aбрутто=15,14/15,54=0,9743.A / A gross = 15.14 / 15.54 = 0.9743.

Примерно такие же отношения имеют геометрические характеристики гнутых профилей С-образной формы поперечного сечения, которые, как и другие стержневые элементы легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), характеризуются также коэффициентом редукции (или редукционным коэффициентом):Approximately the same relations have the geometric characteristics of bent C-shaped cross-section profiles, which, like other bar elements of light steel thin-walled structures (LSTC), are also characterized by a reduction coefficient (or reduction coefficient):

ρ=Ared/A (или ρ=Асжр),ρ = A red / A (or ρ = A cf / A p ),

где Aredсж) - расчетная площадь редуцированного сечения (или расчетная площадь сечения при сжатии), А (или Ар) - расчетная площадь полного сечения (или расчетная площадь сечения при растяжении).where A red (A sr ) is the estimated area of the reduced section (or the estimated cross-sectional area under compression), A (or A p ) is the estimated total cross-sectional area (or the estimated cross-sectional area under tension).

В частности у С-образных гнутых профилей марок ПГС75С, ПГС100С и ПГС150С значения коэффициента редукции составляют [Рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу ограждающих и несущих конструкций из стальных гнутых профилей повышенной жесткости. - М.: ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова, 1999. - С. 8-11]:In particular, for C-shaped bent profiles of grades ПГС75С, ПГС100С and ПГС150С, the values of the reduction coefficient are [Recommendations on 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. 8-11]:

ρ=0,696…0,950.ρ = 0.696 ... 0.950.

Чтобы оценить полученные результаты в качестве базового объекта, для сравнения можно воспользоваться геометрическими (статическими) характеристиками тонкостенных профилей «Атлант» при отношении габаритных размеров поперечного сечения n=U/V=41,3/203=1/4,9152542≈1/5 [Кашеварова Г.Г., Косых П.А. Определение эквивалентных геометрических характеристик профилей «Атлант». - Нижний Новгород: Вестник ПТО РААСН, 2016, №19. - С. 207-214]:To evaluate the results as a base object, for comparison, you can use the geometric (static) characteristics of the Atlant thin-walled profiles with a ratio of overall dimensions of the cross section n = U / V = 41.3 / 203 = 1 / 4.9152542≈1 / 5 [Kashevarova G.G., Kosykh P.A. Determination of equivalent geometric characteristics of Atlant profiles. - Nizhny Novgorod: Bulletin of the PTO RAASN, 2016, No. 19. - S. 207-214]:

профиль 203×41,3×1 мм (расчетное сечение без выреза)profile 203 × 41.3 × 1 mm (design section without cut)

A=325 мм2 (100%);A = 325 mm 2 (100%);

Ix=1848260 мм4, Ix/A=5686,9538 мм4/мм2 (100%);I x = 1848260 mm 4 , I x / A = 5686.9538 mm 4 / mm 2 (100%);

Iy=61150 мм4, Iy/A=188,15384 мм4/мм2 (100%);I y = 61 150 mm 4 , I y / A = 188.15384 mm 4 / mm 2 (100%);

профиль 203×41,3×1 мм (расчетное сечение с вырезом)profile 203 × 41.3 × 1 mm (calculated cross-section with cut-out)

A=231 мм2 (100%);A = 231 mm 2 (100%);

Ix=1445007 мм4, Ix/A=6255,4415 мм4/мм2 (100%);I x = 1445007 mm 4 , I x / A = 6255.4415 mm 4 / mm 2 (100%);

Iy=51608 мм4, Iy/A=223,41125 мм4/мм2 (100%);I y = 51608 mm 4 , I y / A = 223.411125 mm 4 / mm 2 (100%);

профиль 203×41,3×1,5 мм (расчетное сечение без выреза)profile 203 × 41.3 × 1.5 mm (design section without cut)

A=482 мм2 (100%);A = 482 mm 2 (100%);

Ix=2711201 мм4, Ix/A=5624,8983 мм4/мм2 (100%);I x = 2711201 mm 4 , I x / A = 5624.8983 mm 4 / mm 2 (100%);

Iy=87367 мм4, Iy/A=181,25933 мм4/мм2 (100%);I y = 87367 mm 4 , I y / A = 181,25933 mm 4 / mm 2 (100%);

профиль 203×41,3×1,5 мм (расчетное сечение с вырезом)profile 203 × 41.3 × 1.5 mm (calculated cross-section with cut-out)

A=342 мм2 (100%);A = 342 mm 2 (100%);

Ix=2148423 мм4, Ix/A=6281,9385 мм4/мм2 (100%);I x = 2148423 mm 4 , I x / A = 6281.9385 mm 4 / mm 2 (100%);

Iy=73548 мм4, Iy/A=215,05263 мм4/мм2 (100%);I y = 73548 mm 4 , I y / A = 215.05263 mm 4 / mm 2 (100%);

профиль 203×41,3×2 мм (расчетное сечение без выреза)profile 203 × 41.3 × 2 mm (design section without cut)

A=635 мм2 (100%);A = 635 mm 2 (100%);

Ix=3537466 мм4, Ix/A=5570,8125 мм4/мм2 (100%);I x = 3537466 mm 4 , I x / A = 5570.8125 mm 4 / mm 2 (100%);

Iy=110974 мм4, Iy/A=174,7622 мм4/мм2 (100%);I y = 110974 mm 4 , I y / A = 174.7622 mm 4 / mm 2 (100%);

профиль 203×41,3×2 мм (расчетное сечение с вырезом)profile 203 × 41.3 × 2 mm (calculated cross-section with cut-out)

A=448 мм2 (100%);A = 448 mm 2 (100%);

Ix=2820120 мм4, Ix/A=6294,9107 мм4/мм2 (100%);I x = 2820120 mm 4 , I x / A = 6294.9107 mm 4 / mm 2 (100%);

Iy=93083 мм4, Iy/A=218,93526 мм4/мм2 (100%).I y = 93083 mm 4 , I y / A = 218.93526 mm 4 / mm 2 (100%).

Расчетные параметры С-образных гнутозамкнутых профилей с перфорированной стенкой, то есть предлагаемого (нового) технического решения, при отношении габаритных размеров поперечного сечения n=U/V=40,6/203=1/5 составляют:The calculated parameters of C-shaped bent closed profiles with a perforated wall, that is, the proposed (new) technical solution, with respect to the overall dimensions of the cross section n = U / V = 40.6 / 203 = 1/5 are:

профиль 203×40,6×1 мм (расчетное сечение без выреза)profile 203 × 40.6 × 1 mm (design cross-section without cut)

t=Aбрутто/(15,54U)=325/(15,54×40,6)=0,5151174 мм≈0,50 мм;t = A gross / (15.54U) = 325 / (15.54 × 40.6) = 0.5151174 mm≈0.50 mm;

Абрутто=15,54×0,50×40,6=315,462 мм2 (97,07%);A gross = 15.54 × 0.50 × 40.6 = 315.462 mm 2 (97.07%);

A=0,9743Aбрутто=0,9743×315,462=307,355 мм2 (94,57%);A = 0.9743A gross = 0.9743 × 315.462 = 307.355 mm 2 (94.57%);

Ix=50,286243tU3=50,286243×0,50×40,63=1682664 мм4;I x = 50.286243tU 3 = 50.286243 × 0.50 × 40.6 3 = 1682664 mm 4 ;

Ix/A=5474,6595 мм4/мм2 (96,27%);I x / A = 5474.6595 mm 4 / mm 2 (96.27%);

Iy=2,0023623tU3=2,0023623×0,50×40,63=67002 мм4;I y = 2.0023623tU 3 = 2.0023623 × 0.50 × 40.6 3 = 67002 mm 4 ;

Iy/А=212,46531 мм4/мм2 (112,9%);I y / A = 212.46531 mm 4 / mm 2 (112.9%);

профиль 203×40,6×1 мм (расчетное сечение с вырезом h/V=0,8)profile 203 × 40.6 × 1 mm (calculated cross section with a cutout h / V = 0.8)

A=307,355-2×0,50×0,8×203=144,955 мм2 (62,75%);A = 307.355-2 × 0.50 × 0.8 × 203 = 144.955 mm 2 (62.75%);

Ix=39,61958tU3=39,61958×0,50×40,63=1325739 мм4;I x = 39.61958tU 3 = 39.61958 × 0.50 × 40.6 3 = 1325739 mm 4 ;

Ix/A=9145,8659 мм4/мм2 (146,2%);I x / A = 9145.8659 mm 4 / mm 2 (146.2%);

Iy=1,7799575tU3=1,7799575×0,50×40,63=59560 мм4;I y = 1.7799575tU 3 = 1.7799575 × 0.50 × 40.6 3 = 59,560 mm 4 ;

Iy/A=410,88902 мм4/мм2 (154,1%);I y / A = 410.88902 mm 4 / mm 2 (154.1%);

профиль 203×40,6×1,5 мм (расчетное сечение без выреза)profile 203 × 40.6 × 1.5 mm (design section without cut)

t=Aбрутто/(15,54U)=482/(15,54×40,6)=0,7639588 мм≈0,75 мм;t = A gross / (15.54U) = 482 / (15.54 × 40.6) = 0.7639588 mm≈0.75 mm;

Aбрутто=15,54×0,75×40,6=473,193 мм2 (98,17%);A gross = 15.54 × 0.75 × 40.6 = 473.193 mm 2 (98.17%);

A=0,9743Aбрутто=0,9743×481,352=461,032 мм2 (95,65%);A = 0.9743A gross = 0.9743 × 481.352 = 461.032 mm 2 (95.65%);

Ix=50,286243tU3=50,286243×0,75×40,63=2523995 мм4;I x = 50.286243tU 3 = 50.286243 × 0.75 × 40.6 3 = 2523995 mm 4 ;

Ix/A=5474,6633 мм4/мм2 (97,33%);I x / A = 5474.6633 mm 4 / mm 2 (97.33%);

Iy=2,0023623tU3=2,0023623×0,75×40,63=100504 мм4;I y = 2.0023623tU 3 = 2.0023623 × 0.75 × 40.6 3 = 100504 mm 4 ;

Iy/A=217,99788 мм4/мм2 (120,3%);I y / A = 217.99788 mm 4 / mm 2 (120.3%);

профиль 203×40,6×1,5 мм (расчетное сечение с вырезом h/V=0,8)profile 203 × 40.6 × 1.5 mm (design cross section with a cutout h / V = 0.8)

A=461,032-2×0,75×0,8×203=217,432 мм2 (63,58%);A = 461.032-2 × 0.75 × 0.8 × 203 = 217.432 mm 2 (63.58%);

Ix=39,61958tU3=39,61958×0,75×40,63=1988608 мм4;I x = 39.61958tU 3 = 39.61958 × 0.75 × 40.6 3 = 1988608 mm 4 ;

Ix/A=9145,8846 мм4/мм2 (145,6%);I x / A = 9145.8846 mm 4 / mm 2 (145.6%);

Iy=1,7799575tU3=1,7799575×0,75×40,63=89341 мм4;I y = 1.7799575tU 3 = 1.7799575 × 0.75 × 40.6 3 = 89341 mm 4 ;

Iy/А=410,89168 мм4/мм2 (191,1%);I y / A = 410.89168 mm 4 / mm 2 (191.1%);

профиль 203×40,6×2 мм (расчетное сечение без выреза)profile 203 × 40.6 × 2 mm (design cross-section without cut)

t=Aбрутто/(15,54U)=635/(15,54×40,6)=1,0064603 мм≈1,0 мм;t = A gross / (15.54U) = 635 / (15.54 × 40.6) = 1.0064603 mm≈1.0 mm;

Aбрутто=15,54×1,0×40,6=630,924 мм2 (99,36%);A gross = 15.54 × 1.0 × 40.6 = 630.924 mm 2 (99.36%);

A=0,9743Aбрутто=0,9743×577,622=614,709 мм2 (96,80%);A = 0.9743A gross = 0.9743 × 577.622 = 614.709 mm 2 (96.80%);

Ix=50,286243tU3=50,286243×1,0×40,63=3365327 мм4;I x = 50.286243tU 3 = 50.286243 × 1.0 × 40.6 3 = 3365327 mm 4 ;

Ix/A=5474,6668 мм4/мм2 (98,27%);I x / A = 5474.6668 mm 4 / mm 2 (98.27%);

Iy=2,0023623tU3=2,0023623×1,0×40,63=134005 мм4;I y = 2.0023623tU 3 = 2.0023623 × 1.0 × 40.6 3 = 134005 mm 4 ;

Iy/A=217,99745 мм4/мм2 (124,7%);I y / A = 217.99745 mm 4 / mm 2 (124.7%);

профиль 203×40,6×2 мм (расчетное сечение с вырезом h/V=0,8)profile 203 × 40.6 × 2 mm (design cross section with a cutout h / V = 0.8)

A=614,709-2×1,0×0,8×203=246,709 мм2 (55,07%);A = 614.709-2 × 1.0 × 0.8 × 203 = 246.709 mm 2 (55.07%);

Ix=39,61958tU3=39,61958×1,0×40,63=2651478 мм4;I x = 39.61958tU 3 = 39.61958 × 1.0 × 40.6 3 = 2651478 mm 4 ;

Ix/A=10747,390 мм4/мм2 (170,7%);I x / A = 10,747.390 mm 4 / mm 2 (170.7%);

Iy=1,7799575tU3=1,7799575×1,0×40,63=119121 мм4;I y = 1.7799575tU 3 = 1.7799575 × 1.0 × 40.6 3 = 119121 mm 4 ;

Iy/A=482,8401 мм4/мм2 (220,5%),I y / A = 482.8401 mm 4 / mm 2 (220.5%),

где принятые значения толщины тонколистовых элементов (t=0,50 мм, t=0,75 мм и t=1,0 мм) отвечают требованиям ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент», что уменьшает дополнительные затраты.where the accepted thickness values of thin-sheet elements (t = 0.50 mm, t = 0.75 mm and t = 1.0 mm) meet the requirements of GOST 19904-90 “Cold-rolled sheet metal. Assortment ”, which reduces additional costs.

Как видно, полученные результаты сравнительного расчета еще раз подтвердили достаточную эффективность предлагаемых С-образных гнутозамкнутых профилей для перспективного использования в несущих конструкциях зданий и сооружений.As can be seen, the results of the comparative calculation once again confirmed the sufficient effectiveness of the proposed C-shaped bent closed profiles for future use in the supporting structures of buildings and structures.

Claims (1)

С-образный гнутозамкнутый профиль, образованный одной наружной и одной внутренней заготовками, имеющими в поперечном сечении С-образную форму с полками и перфорированными или сплошными стенками, сопряженными друг с другом посредством зубчатых замыканий их продольных кромок, отличающийся тем, что полки наружной заготовки выполнены плоскими, а полки внутренней заготовки согнуты в виде круглого полукольца диаметром, равным ширине полок, при этом наружная и внутренняя заготовки с перфорированными стенками снабжены вырезами с зубчатыми замыканиями кромок по всему периметру каждого из этих вырезов, причем, когда высота вырезов достигает 0,8 высоты профиля, отношение габаритных размеров профиля по ширине и высоте равно 1/5, а при отсутствии вырезов - 1/10.C-shaped bent-closed profile formed by one outer and one inner blanks having a cross-section in the form of C-shaped with shelves and perforated or solid walls mating with each other by means of serrated closures of their longitudinal edges, characterized in that the shelves of the outer blank are made flat and the shelves of the inner workpiece are bent in the form of a circular semicircle with a diameter equal to the width of the shelves, while the outer and inner workpieces with perforated walls are provided with cutouts with serrated edges along the entire perimeter of each of these cutouts, and when the height of the cuts reaches 0.8 profile height , the ratio of the overall dimensions of the profile in width and height is 1/5, and in the absence of cutouts - 1/10.
RU2019123075A 2019-07-17 2019-07-17 C-shaped curved closed profile with perforated wall RU2725340C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123075A RU2725340C1 (en) 2019-07-17 2019-07-17 C-shaped curved closed profile with perforated wall

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123075A RU2725340C1 (en) 2019-07-17 2019-07-17 C-shaped curved closed profile with perforated wall

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725340C1 true RU2725340C1 (en) 2020-07-02

Family

ID=71510268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123075A RU2725340C1 (en) 2019-07-17 2019-07-17 C-shaped curved closed profile with perforated wall

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725340C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214485U1 (en) * 2022-04-18 2022-10-31 Александр Суренович Марутян ZETOVY (Z-SHAPED) BENT-CLOSED PROFILE WITH PERFORATED WALL

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5285615A (en) * 1992-10-26 1994-02-15 Angeles Metal Systems Thermal metallic building stud
US6691478B2 (en) * 1998-11-25 2004-02-17 Dietrich Industries, Inc. Joist support apparatus
US20080028720A1 (en) * 2003-06-23 2008-02-07 Smorgon Steel Litesteel Products Pty Ltd An Improved Beam
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5285615A (en) * 1992-10-26 1994-02-15 Angeles Metal Systems Thermal metallic building stud
US6691478B2 (en) * 1998-11-25 2004-02-17 Dietrich Industries, Inc. Joist support apparatus
US20080028720A1 (en) * 2003-06-23 2008-02-07 Smorgon Steel Litesteel Products Pty Ltd An Improved Beam
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214485U1 (en) * 2022-04-18 2022-10-31 Александр Суренович Марутян ZETOVY (Z-SHAPED) BENT-CLOSED PROFILE WITH PERFORATED WALL
RU218153U1 (en) * 2022-12-06 2023-05-12 Александр Суренович Марутян ZETOVY (Z-SHAPED) BENT-CLOSED PROFILE WITH A PERFORATED WALL, BENDS AND FILLINGS OF THE SHELVES
RU2825779C1 (en) * 2023-03-28 2024-08-29 Игорь Викторович Прохоров Method of producing metal profile, profile produced using such method, and system using such profile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3005293B2 (en) Roll-formed metal members with dents for reinforcement
RU176505U1 (en) STEEL COMPOUND BEAM
US2088781A (en) Studding structure
US6415577B1 (en) Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube
RU91583U1 (en) VARIABLE CORFORED WALL
US2125690A (en) Box section beam
RU2725340C1 (en) C-shaped curved closed profile with perforated wall
RU2641333C1 (en) Curved closed profile
RU2601351C1 (en) Bearing structure with grid from oval pipes
RU197291U1 (en) CHANNEL BENT CLOSED PROFILE WITH PERFORATED WALL
RU199895U1 (en) TWO-TURN BENDED LOCKED PROFILE WITH TUBULAR SHELVES AND PERFORATED WALL
RU116526U1 (en) NODE FITTLE-FREE CONNECTION OF TUBULAR FARM ELEMENTS
RU2683839C1 (en) Zee (z-shaped) folded-closed section
RU2715778C1 (en) H-shaped curved closed profile with perforated wall
Marutyan Curved closed profiles and calculation of their optimal parameters
RU2714033C1 (en) H-shaped folded closed profile with perforated flange
RU2755179C1 (en) I-beam closed formed profile with bends and cavettos for shelves
RU2680564C1 (en) Trapezoid shaped pipe
RU154158U1 (en) THREE-FACED COVERING FARM (OVERLAPPING) FROM RECTANGULAR PIPES
RU107219U1 (en) METAL I-BEAM WITH VERTICALLY CORRUPTED FLEXIBLE WALL IN SUPPORT COMPOSITIONS
RU214485U1 (en) ZETOVY (Z-SHAPED) BENT-CLOSED PROFILE WITH PERFORATED WALL
RU218153U1 (en) ZETOVY (Z-SHAPED) BENT-CLOSED PROFILE WITH A PERFORATED WALL, BENDS AND FILLINGS OF THE SHELVES
RU205124U1 (en) H-SHAPED BENDED WELDED PROFILE
RU2618810C1 (en) Triangle lattice of rod structures with additional semi-racks and half-braces (y-shaped racks)
RU163722U1 (en) CLOSED WELDED BEAM