Складено алгоритм розрахунку основних геометричних характеристик перерізу, що складається з парних куточків, при погибе обох куточків. Отримані результати застосовані для визначення несучої здатності елемента ферми.

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Бабаліч В.С., Сухіна К.М., Сухін К.А., Дубовський М.Є., Слишкін Е.А.


Algorithm of calculation of the main geometrical characteristics of section with defect

The algorithm of calculation of the main geometrical characteristics of the section consisting of pair angles at a bend of both angles is made. The received results are applied to definition of a carrying capacity of an element of a farm.


Область наук:

  • Будівництво та архітектура

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал: Інженерний вісник Дона


    Наукова стаття на тему 'АЛГОРИТМ РОЗРАХУНКУ ОСНОВНИХ геометричних ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕРІЗУ з дефектами'

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритм РОЗРАХУНКУ ОСНОВНИХ геометричних ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕРІЗУ з дефектами»

    ?Алгоритм розрахунку основних геометричних характеристик перерізу з

    дефектом

    В.С. Бабаліч, К.М. Сухіна, К.А. Сухін, М.Є. Дубовський, Е.А. Слишкін Волгоградський державний технічний університет

    Анотація: Складено алгоритм розрахунку основних геометричних характеристик перерізу, що складається з парних куточків, при погибе обох куточків. Отримані результати застосовані для визначення несучої здатності елемента ферми. Ключові слова: кроквяна ферма, загинув, центр ваги, момент інерції, радіус інерції.

    У даній статті розглядається сталева ферма, основні елементи якої складаються з парних куточків.

    Рис.1. - Загальний вигляд даної ферми

    Одним з найбільш частих дефектів є місцевий загинув елементів ферми. Місцеві Погиби виникають при ударних впливах і кріпленні тросів для підвіски вантажів [1, 2].

    При цьому дефекті зміна значення несучої здатності елемента відбувається за рахунок зміни геометричних характеристик перерізу, таких як: центр ваги, моменти інерції, радіуси інерції. Значить, визначення геометричних характеристик перерізу є важливим завданням для правильної оцінки несучої здатності елемента.

    Зміна основних геометричних характеристик, в залежності від ступеня пошкодження, були визначені із застосуванням програмного комплексу МаШСАО. Результати розрахунку наведені нижче.

    :

    Мал. 2. - Схема Погиба куточків Необхідно визначити на яку величину змінилася довжина зовнішньої і внутрішньої полиць куточків (і), для цього використовуємо формулу (1).

    і = 0,5 -? - 1Ш1 (а) (1 Н-1зт (1)

    Для визначення центра ваги необхідно складну фігуру перетину розбити на кілька простих і визначити геометричні розміри даних фігур.

    Мал. 3. - Фігури, з яких складається перетин Потім, потрібно задати довільні осі X, Y і визначити координати центрів ваги кожної простої фігури (х ^ у ^ в даних довільних осях. Довільні осі збігаються з осями центра ваги перерізу без дефектів.

    Мал. 4. - Центри тягарів простих фігур перетину Координати центру тяжіння всього перерізу визначаються за формулами

    (2) і (3).

    хс

    А

    (2)

    де А - площа всього поперечного перерізу.

    В даному випадку хс = 0, тому що перетин симетрично щодо осі Y Для визначення моментів інерції всього перетину необхідно знайти моменти інерції простих фігур, а також відстані між центральними осями всієї фігури і центральними осями кожної з фігур.

    Мал. 5. - Відстані між центральними осями всієї фігури і центральними осями кожної з фігур

    1к1 Інженерний вісник Дона, №5 (2019) Н | ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2019/5893

    Моменти інерції всієї фігури визначаються за формулами (4) і (5).

    Після цього за формулами (6) і (7) необхідно визначити радіуси інерції.

    В якості основного ушкодження був прийнятий місцевий загинув елемента верхнього пояса ферми. Місцеві Погиби виникають при ударних впливах і кріпленні тросів для підвіски вантажів [1, 2]. Якщо в розтягнутих елементах ці пошкодження не становлять суттєвої небезпеки, то в стислих вони можуть привести до передчасної втрати стійкості і, таким чином, знижують надійність конструкцій.

    Таблиця №1

    Несуча здатність при різних кутах Погиба куточка

    № п / п а Хс, мм Yс, мм т 4 1хс, мм 4 1ус, мм 1хс, мм 1ус, мм

    1 0 ° 0 0 9314400 18286600 43,4 60,8

    2 5 ° 0 3,635 8456310 19207500 41,357 62,33

    3 10 ° 0 6,519 7701980 19589600 39,47 62,947

    4 20 ° 0 12,129 6636240 19278600 36,637 62,445

    5 30 ° 0 17,384 6122920 17471400 35,192 59,446

    1к1 Інженерний вісник Дона, №5 (2019) Н | ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2019/5893

    18 | т ^ - ^ 30 °

    12 1 1_

    10 2...

    10 "

    4 2 1 4

    -4

    Мал. 6. - Графік зміни центра ваги перерізу від Погиба куточка

    2,0Е + 07 1,9Е + 07 1,8Е + 07 1,7Е + 07 1,6Е + 07 1,5Е + 07 1,4Е + 07 1, З-І + 07 1,2Е + 07 1дЕ + 07 1, 0Е + 07 9,0Е + 06 8,0Е + 06 7,0Е + 06 6,0Е + 06

    Мал. 7. - Графік залежності моментів інерції перерізу від Погиба куточка

    ^ --->---

    1,92Е + 07 1,96Е + 07 1,93Е + 07 ^^^^^^^

    1,83Е + 07 1,75Е + 07

    9,31Е + 06

    8,46Е + 06

    7,70Е + 06

    _ 6.64Е + 06 '| 6Д2Е + 06

    -----

    10

    20

    30

    а

    |1х ~~ • - 1У

    1к1 Інженерний вісник Дона, №5 (2019) Н | ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2019/5893

    •? Х - • -? У

    Мал. 8. - Графік залежності радіусів інерції перерізу від Погиба куточка

    Зміна основних геометричних характеристик, а саме: центра ваги, моментів інерції і радіусів інерції, спричинить за собою зміну гнучкості і коефіцієнта поздовжнього вигину елемента, що, в свою чергу, призведе до зміни несучої здатності даного елемента.

    література

    1. Кикин А.І., Васильєв А.А., Кошутін Б.Н. та ін. Підвищення довговічності металевих конструкцій промислових будівель. М .: Стройиздат, 1984. 120 с.

    2. Горев В.В. та ін. Металеві констркцій. У 3-х томах. Т. 1 Елементи конструкцій: підручник для вузів. М .: Вища. шк. 2004. 551 с.

    3. Беленя Є.І., Балдін В.А., Веденіков Г.С. та ін. Металеві конструкції. Загальний курс: Підручник для вузів. М .: Стройиздат, 1986. 317 с.

    4. Марахін О.Ю., Кузьмін Д.А. Деякі особливості проектування кроквяних ферм з парних куточків // Науковий журнал, що рецензується "Вісник СибАДИ". 2017. №3 (55). С. 138-144.

    5. Сухіна К.М., Пшеничкін В.А. Імовірнісний аналіз ресурсу конструкцій покриття промислового будинку з урахуванням випадкового характеру снігового навантаження // Інженерний вісник Дона. 2015. №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3397/.

    6. Голубова Т.А., Кадомцев М.І., Шатилов Ю.Ю. Локалізація пошкоджень металевих ферменних конструкцій за допомогою вібраційних методів // Інженерний вісник Дона. 2013. №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2169/.

    7. Муханов К.К. Металеві конструкції. Підручник для вузів. М .: Стройиздат, 1978. 309 с.

    8. Сахновський М.М., Жемчужников Г.В., Дінельт Ю.Б. та ін. Металеві конструкції (технічна експлуатація). Київ, «Будiвельник», 1976. 121 с.

    9. Raizer V.D. Theory of Reliability in Structural Desing. - Journal of Applied Mechanics Reviews, USA, 2004. - Vol.57. - Nol. - pp. 1-21.

    10. Raizer V.D. Reliability of Structures. Analysis and Applications, Backbone Publishing Company. - New York, USA, 2009. - 146 p.

    References

    1. Kikin A.I., Vasil'ev A.A., Koshutin B.N. i dr. Povyshenie dolgovechnosti metallicheskikh konstruktsiy promyshlennykh zdaniy. [Increased durability of metal structures of industrial buildings]. M .: Stroyizdat, 1984. 120 р.

    2. Gorev V.V. i dr. Metallicheskie konstruktsii. V 3 t. T. 1. Elementy konstruktsiy: Ucheb. dlya stroit. vuzov. [Metal structures. Volume 1. Elements of constructions]. M: Vyssh. shk., 2004. 551 р.

    3. Belenya E.I., Baldin V.A., Vedenikov G.S. i dr. Metallicheskie konstruktsii. Obshchiy kurs: Uchebnik dlya vuzov. [Metal constructions. General course: Textbook for high schools]. M .: Stroyizdat, 1986. 317 p.

    4. Marakhina O.Y., Kuz'min D.A. The Russian Automobile and Highway Industry Journal (In Russ). 2017. №3 (55). pp. 138-144.

    5. Suhina K.N., Pshenichkina V.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015. №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3397/.

    6. Golubova T.A., Kadomtsev M.I., Shatilov Yu.Yu. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013. №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2169/.

    7. Mukhanov K.K. Metallicheskie konstruktsii. Uchebnik dlya vuzov. [Metal constructions. Textbook for universities]. M .: Stroyizdat, 1978. 309 p.

    8. Sakhnovskiy M.M., Zhemchuzhnikov G.V., Dinel't Yu.B. i dr. Metallicheskie konstruktsii (tekhnicheskaya ekspluatatsiya). [Metal constructions (technical operation)]. Kiev, «Budivel'nik», 1976. 121 p.

    9. Raizer V.D. Journal of Applied Mechanics Reviews, USA, 2004. Vol.57. Nol. pp 1-21.

    10. Raizer V.D. [Reliability of Structures. Analysis and Applications, Backbone Publishing Company]. New York, USA, 2009. 146 p.


    Ключові слова: кроквяні ферми /ЗАГИНУВ /ЦЕНТР ВАГИ /МОМЕНТ ІНЕРЦІЇ /РАДИУС ІНЕРЦІЇ /A RAFTER FARM /BEND /BARYCENTRE /MOMENT OF INERTIA /RADIUS OF INERTIA

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити