В развитие нормативного расчета на устойчивость изгибаемых элементов двутаврового постоянного и переменного сечений по СП 16.13330.2017

Введение. В настоящий момент нормы по стальным конструкциям (СП 16.13330.2017) содержат достаточно ограниченный материал в части расчета на устойчивость изгибаемых элементов. По-прежнему отсутствует какая-либо информация по расчету стержней переменного сечения на продольный и поперечный изгибы, как и на устойчивость таких элементов. Аналитические методы решения задач устойчивости продолжают оставаться востребованными и могут предложить более чем удобные решения в дополнение к численному анализу.

Цель. Развитие методики расчета на устойчивость изгибаемых элементов двутаврового постоянного и переменного сечений для улучшения раздела свода правил по стальным конструкциям в части устойчивости свода.

Материалы и методы. Разработка коэффициентов учета переменности поперечного сечения балки по длине, влияние градиента изгибающего момента аналитическим методом Бубнова – Галеркина. Альтернативная репрезентация изгибно-крутильной характеристики балки с учетом влияния места приложения нагрузки по высоте. Сравнение полученных аналитических решений в программных комплексах ЛИРА-САПР и ABAQUS.

Результаты. Проделанная аналитическая работа предлагает набор дополнительных коэффициентов и формул в поддержку развития методики расчета на устойчивость изгибаемых элементов. Решения находятся в согласии с философией СП 16.13330.2017. Результаты численного анализа подтверждают полученные аналитические решения.

Выводы. Текущее теоретическое исследование показало возможность улучшения существующего метода расчета балок на общую устойчивость. В статье выдвигается предложение о простой идее перегруппировки коэффициента устойчивости при изгибе и о превращении его в детерминированный для многих случаев (включая балки с переменной высотой стенки).

1. <i>Власов В.З.</i> Тонкостенные упругие стержни. Москва: Физматлит; 1959.

2. ANSI/AISC 360-22. Specification for Structural Steel Buildings [internet]. American Institute of Steel Construction; 2022. Available at: https://www.aisc.org/globalassets/product-files-not-searched/publications/standards/a360-22w.pdf.

3. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. Москва: Минстрой России; 2017.

4. СП 294.1325800.2017. Конструкции стальные. Правила проектирования. Москва: Минстрой России; 2017.

5. <i>Salvadori M.G.</i> Lateral buckling of I-beams. Transactions of the American Society of Civil Engineers. 1955;120(1). https://doi.org/10.1061/taceat.00072286.

6. <i>Тимошенко С.П.</i> Устойчивость упругих систем. Москва: Гостехиздат; 1946.

7. <i>Масленников А.М.</i> Динамика и устойчивость сооружений. Москва: Юрайт; 2017.

8. ГОСТ Р 57837-2017. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия. Москва: Стандартинформ; 2019.

9. <i>Чувикин Г.М.</i> Об устойчивости за пределом упругости внецентренно сжатых тонкостенных стержней открытого профиля. В: Исследования по стальным конструкциям. Москва: Госстройиздат; 1962.

10. <i>Броуде Б.М.</i> Предельные состояния стальных балок. Москва: Стройиздат; 1953.