Ефективність сталевих тонкостінних оцинкованих профілів для аркових елементів
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UK: Мета. Виконати інженерну оцінку ефективності застосування сталевих тонкостінних оцинкованих профілів на прикладі інженерної конструкції у вигляді арки. Сформулювати рекомендації щодо доцільності використання таких профілів порівняно з іншими більш традиційними видами сортаментних профілів. Методика. Для досягнення поставленої мети проведено серію чисельних розрахунків аркової конструкції, виконаної із трьох типів сталевих сортаментних профілів – безшовних гарячедеформованих труб, електрозварних прямошовних труб і тонкостінних оцинкованих профілів. При цьому варіювались прольоти аркової конструкції в діапазоні від 12 до 24 м і крок її розташування в діапазоні від 3 до 6 м. Також окремо розглядалась дія снігових та вітрових навантажень відповідно до чинного стандарту України. Обчислення проводились методом скінчених елементів на базі проектного комплексу Lira for Windows. Результати. По результатах аналізу та співставлення отриманих даних чисельних розрахунків встановлено, що найменш кошторисним є застосування сталевих оцинкованих профілів, конструкції з яких по всіх розглянутих варіантах мають найнижчу вартість. Сталеві арки на основі електрозварних прямошовних труб виявляються приблиз-но на 50…80 % дорожчими, а арки на основі безшовних гарячедеформованих труб – в середньому втричі дорожчими. При цьому до уваги приймалась як усереднена ринкова вартість профілів, так і вартість виготовлення з них аркової конструкції. Наукова новизна. Визначено найбільш ефективний тип сталевих сортаментних профілів для використання в аркових спорудах, що є несучими елементами каркасів легких швидкомонтованих будівель. Зокрема доведено високу ефективність сучасних тонкостінних оцинкованих профілів для даного типу конструкцій. Практична значимість. В ході досліджень отримано інженерні дані щодо конкретних типів тонкостінних оцинкованих профілів, які необхідно застосовувати для несучих аркових елементів швидкомонтованих будівель. Дані представлені в зручній для користування в інженерній практиці табличній формі в залежності від природно-кліматичних навантажень, прольотів та кроків несучих елементів каркасу таких будівель.
RU: Цель. Выполнить инженерную оценку эффективности использования стальных тонкостенных оцинкованных профилей на примере инженерной конструкции в виде арки. Сформулировать рекомендации относительно целесообразности применения таких профилей по сравнению с другими более традиционными видами сортаментных профилей. Методика. Для достижения поставленной цели проведена серия численных расчетов арочной конструкции, выполненной из трех типов стальных сортаментных профилей – бесшовных гарячедеформированных труб, электросварных прямошовных труб и тонкостенных оцинкованных профилей. При этом варьировались пролеты арочной конструкции в диапазоне от 12 до 24 м и шаг ее расположения в диапазоне от 3 до 6 м. Также отдельно рассматривалось действие снеговой и ветровой нагрузок в соответсвии с действующим стандартом Украины. Вычисления проводились методом конечных элементов на базе проектного комплекса Lira for Windows. Результаты. По результатам анализа и сопоставления полученных данных численных расчетов установлено, что наименее затратным является применение стальных оцинкованных профилей, конструкции из которых для всех рассмотренных вариантов имеют наименьшую стоимость. Стальные арки на основе электросварных прямошовных труб оказываются приблизительно на 50…80 % более дорогими, а арки на основе бесшовных гарячедеформированных труб – в среднем в три раза дороже. При этом во внимание принималась как усредненная рыночная стоимость профилей, так и стоимость изготовления из них арочной конструкции. Научная новизна. Определен наиболее эффективный тип стальных сортаментных профилей для использования в арочных сооружениях, которые являются несущими элементами каркасов легких быстромонтируемых зданий. В частности доказана высокая эффективность современных тонкостенных оцинкованных профилей для данного типа конструкций. Практическая значимость. В ходе исследований получены инженерные данные относительно конкретных типов тонкостенных оцинкованных профилей, которые необходимо применять для несущих арочных элементов быстромонтируемых зданий. Данные представлены в удобной для использования в инженерной практике табличной форме в зависимости от природно-климатических нагрузок, пролетов и шагов несущих элементов каркаса таких зданий.
EN: Purpose. To carry out an engineering estimation of the effectiveness of using steel thin-walled galvanized profiles on the example of an engineering structure in the form of an arch. To formulate recommendations regarding the appropriateness of using such profiles in comparison with other more traditional types of assortment profiles. Meth-odology. To achieve this goal, a series of numerical calculations of an arch structure made of three types of steel assortment profiles – seamless hot-deformed pipes, electric-welded straight-seam pipes and thin-walled galvanized profiles – was carried out. At the same time, the spans of the arch structure were varied in the range from 12 to 24 m and the step of its arrangement in the range from 3 to 6 m. The effect of snow and wind loads was also separately considered in accordance with the current standard of Ukraine. The calculations were done using the finite element method based on the Lira for Windows project complex. Findings. According to the results of analysis and compar-ison of the obtained data of numerical calculations, it was found that the least costly is the use of galvanized steel profiles, the structures of which have the lowest cost for all the variants considered. Steel arches based on electric-welded straight-seam pipes turn out to be approximately on 50…80 % more expensive, and arches based on seam-less hot-deformed pipes are on average in three times more expensive. At the same time, both the average market value of the profiles and the cost of manufacturing an arch structure from them were taken into account. Originali-ty. The most effective type of steel assortment profiles for use in arched structures, which are the supporting ele-ments of the frames of lightweight fast-mounted buildings, is determined. In particular, the high efficiency of mod-ern thin-walled galvanized profiles for this type of structure has been proven. Practical value. In the course of the research, engineering data were obtained, regarding specific types of thin-walled galvanized profiles, which must be used for load-bearing arched elements of fast-mounted buildings. The data are presented in a tabular form conven-ient for use in engineering practice, depending on the climatic loads, spans and steps of the supporting elements of the frame of such buildings.
RU: Цель. Выполнить инженерную оценку эффективности использования стальных тонкостенных оцинкованных профилей на примере инженерной конструкции в виде арки. Сформулировать рекомендации относительно целесообразности применения таких профилей по сравнению с другими более традиционными видами сортаментных профилей. Методика. Для достижения поставленной цели проведена серия численных расчетов арочной конструкции, выполненной из трех типов стальных сортаментных профилей – бесшовных гарячедеформированных труб, электросварных прямошовных труб и тонкостенных оцинкованных профилей. При этом варьировались пролеты арочной конструкции в диапазоне от 12 до 24 м и шаг ее расположения в диапазоне от 3 до 6 м. Также отдельно рассматривалось действие снеговой и ветровой нагрузок в соответсвии с действующим стандартом Украины. Вычисления проводились методом конечных элементов на базе проектного комплекса Lira for Windows. Результаты. По результатам анализа и сопоставления полученных данных численных расчетов установлено, что наименее затратным является применение стальных оцинкованных профилей, конструкции из которых для всех рассмотренных вариантов имеют наименьшую стоимость. Стальные арки на основе электросварных прямошовных труб оказываются приблизительно на 50…80 % более дорогими, а арки на основе бесшовных гарячедеформированных труб – в среднем в три раза дороже. При этом во внимание принималась как усредненная рыночная стоимость профилей, так и стоимость изготовления из них арочной конструкции. Научная новизна. Определен наиболее эффективный тип стальных сортаментных профилей для использования в арочных сооружениях, которые являются несущими элементами каркасов легких быстромонтируемых зданий. В частности доказана высокая эффективность современных тонкостенных оцинкованных профилей для данного типа конструкций. Практическая значимость. В ходе исследований получены инженерные данные относительно конкретных типов тонкостенных оцинкованных профилей, которые необходимо применять для несущих арочных элементов быстромонтируемых зданий. Данные представлены в удобной для использования в инженерной практике табличной форме в зависимости от природно-климатических нагрузок, пролетов и шагов несущих элементов каркаса таких зданий.
EN: Purpose. To carry out an engineering estimation of the effectiveness of using steel thin-walled galvanized profiles on the example of an engineering structure in the form of an arch. To formulate recommendations regarding the appropriateness of using such profiles in comparison with other more traditional types of assortment profiles. Meth-odology. To achieve this goal, a series of numerical calculations of an arch structure made of three types of steel assortment profiles – seamless hot-deformed pipes, electric-welded straight-seam pipes and thin-walled galvanized profiles – was carried out. At the same time, the spans of the arch structure were varied in the range from 12 to 24 m and the step of its arrangement in the range from 3 to 6 m. The effect of snow and wind loads was also separately considered in accordance with the current standard of Ukraine. The calculations were done using the finite element method based on the Lira for Windows project complex. Findings. According to the results of analysis and compar-ison of the obtained data of numerical calculations, it was found that the least costly is the use of galvanized steel profiles, the structures of which have the lowest cost for all the variants considered. Steel arches based on electric-welded straight-seam pipes turn out to be approximately on 50…80 % more expensive, and arches based on seam-less hot-deformed pipes are on average in three times more expensive. At the same time, both the average market value of the profiles and the cost of manufacturing an arch structure from them were taken into account. Originali-ty. The most effective type of steel assortment profiles for use in arched structures, which are the supporting ele-ments of the frames of lightweight fast-mounted buildings, is determined. In particular, the high efficiency of mod-ern thin-walled galvanized profiles for this type of structure has been proven. Practical value. In the course of the research, engineering data were obtained, regarding specific types of thin-walled galvanized profiles, which must be used for load-bearing arched elements of fast-mounted buildings. The data are presented in a tabular form conven-ient for use in engineering practice, depending on the climatic loads, spans and steps of the supporting elements of the frame of such buildings.
Description
В. Безсалий: ORCID 0000-0003-4424-0105; Д. Банніков: ORCID 0000-0002-9019-9679
Keywords
аркова конструкція, тонкостінний оцинкований профіль, труба, метод скінчених елементів, комплекс Lira for Windows, арочная конструкция, тонкостенный оцинкованный профиль, метод конечных элементов, arched structure, thin-walled galvanized profile, pipe, finite element method, complex Lira for Windows, КМТ, КБВ
Citation
Безсалий В. М., Банніков Д. О. Ефективність сталевих тонкостінних оцинкованих профілів для аркових елементів. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. 2019. Вип. 16. С. 20–29. DOI: 10.15802/bttrp2019/189428.