The limit state of steel beams research of damaged building elements

Сергій Гудзь; Віталія Гаркуша; Юрій Сергієнко; Тетяна Годун

doi:10.26906/znp.2023.61.3849

Автор(и)

Сергій Гудзь ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» https://orcid.org/0000-0002-4764-8635
Віталія Гаркуша ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» https://orcid.org/0000-0002-5016-0737
Юрій Сергієнко ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» https://orcid.org/0000-0002-3295-6280
Тетяна Годун ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» https://orcid.org/0000-0003-1710-9099

DOI:

https://doi.org/10.26906/znp.2023.61.3849

Ключові слова:

втрата стійкості, двотаврова балка, початкове викривлення, розкріплення, експлуатаційні геометричні недосконалості

Анотація

У будівлях, які експлуатуються тривалий час і зазнали пошкоджень, прокатні балки є одними із найбільш поширених елементів, що потребують обстеження для точного визначення їх технічного стану та можливості відновлення. Основним способом оцінки технічного стану конструкцій є перевірочний розрахунок, у якому здійснюється врахування дефектів і пошкоджень. Під час його виконання використовуються дані, отримані в ході натурних оглядів, контролю характеристик міцності матеріалів, уточнення навантажень і впливів. Стаття присвячена вивченню граничного стану сталевих балок при втраті стійкості з експлуатаційними геометричними недосконалостями, виявленими під час обстежень пошкоджених елементів відновлюваних будівель. Проведено аналіз впливу пошкоджень у вигляді початкових викривлень у горизонтальній площині на стійкість та несучу здатність конструкцій. Основний акцент робиться на визначенні особливостей експлуатації балок. Зокрема, розглядається можливість застосування ресурсів несучої здатності, а саме бокового розкріплення за допомогою конструкцій, приєднаних до сталевої балки. При дотриманні нормативних вимог щодо забезпечення надійного з’єднання суцільного жорсткого настилу зі стиснутим поясом стійкість балки не перевіряється. Удосконалена теоретична модель враховує і усуває присутні у попередній моделі недоліки. Запропоновані підходи спрямовані на оптимізацію використання матеріалів та збільшення економії шляхом деталізації перевірочних розрахунків сталевих балок із пошкодженнями. Висвітлені та розглянуті підходи щодо визначення допустимих викривлень сталевих двотаврових балок у горизонтальній площині можуть бути використані з достатньою точністю при відновленні пошкоджених елементів будівель. Не зважаючи на певні недоліки, якими наділені ці методи, вони достатньо прості та відповідають нормам проєктування сталевих будівельних конструкцій.

Посилання

1. Nagy Zs. Stressed skin effect on the elastic buckling of pitched roof portal frames / Zs. Nagy, A. Pop, I. Moiș, and R. Ballok // In Structures, vol. 8, Elsevier, 2016. – pp. 227 – 244.

http://dx.doi.org/10.1016/j.istruc.2016.05.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2016.05.001

2. Wrzesien A.M. Effect of Stressed Skin Action on the Behavior of Cold-Formed Steel Portal Frames / A.M. Wrzesien, J.B.P. Lim, Y. Xu, I.A. MacLeod, R.M. Lawson // Engineering Structures, 105, 2015. – pp. 123 – 136.

http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.026 DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.026

3. Kindmann R., Steel construction, Part 2: Stability and the second order theory. 5th edition, Berlin: Ernst & Sohn, 2021. – 579 p.

https://doi.org/10.1002/9783433600030 DOI: https://doi.org/10.1002/9783433600030

4. Kindmann R. and Kraus M., Steel structures: Design using FEM, John Wiley & Sons, (2011), – 540 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9783433600771

https://doi.org/10.1002/9783433600771.fmatter DOI: https://doi.org/10.1002/9783433600771.fmatter

5. Kindmann R. Design of truss and diaphragm type bracing / R. Kindmann, M. Krahwinkel // Steel construction 70, 2001. – pp. 885 – 899.

https://doi.org/10.1002/stab.200102860 DOI: https://doi.org/10.1002/stab.200102860

6. Krahwinkel, M.: For stressing stabilizing structures in steel construction. VDI Progress Reports, Series 4 Civil Engineering, No. 166. Düsseldorf: VDI-Verlag 2001. – 182 p.

7. Hudz S.A. Developed model of steel restrained elements design for stability by the compatible action of transverse bending and torsion / S.A. Hudz, G.M. Gasii, V.V. Darienko // Modern building structures made of metal and wood: Collection of scientific papers – Odesa: Odesa State University of Architecture and Construction, 2020. – Issue 24. – pp. 43 – 52. DOI: https://doi.org/10.31650/2707-3068-2020-24-43-52

8. Hudz S. Bearing capacity of steel I-beams operated with imperfections in the form of initial curvature in the plane of least stiffness / S.A. Hudz // Bulletin of the Odesa State Academy of Civil Engineering and Architecture. Issue # 61 – Odesa: Zovnishreklamkarservis, 2016. – pp. 95 – 101.

9. DBN V.2.6-198: 2014. Buildings structures. Steel structures. Design standards / Final edition. Official edition. – Entered into force on January 1, 2015 – K.: Ministry of Regional Development of Ukraine, 2014. – 199 p.

10. Semko V.O. Calculation and experimental studies of steel beams with curvature in the horizontal plane / V.O. Semko, S.A. Hudz // Collection of scientific papers. Resource-efficient materials, buildings and structures. – Issue 14. – Rivne: Publishing House of the National University of Water and Environmental Engineering, 2006. – pp. 317 – 322.

11. Assessment of the technical condition of steel building structures in operation: DSTU B.V.2.6-210: 2016 – [Effective from 2017-01-01] – K. : Mingerionbud of Ukraine, 2016. – 45 p.

12. EN 1993-1-1:2003. Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings. – Brussels: CEN, 2003. – 90 p.

13. EN 1993-1-3:2006. Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-3: General rules. Supplementary rules for cold-formed members and sheeting. – Brussels: CEN, 2006. – 130 p.