УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛОСКОЙ ФОРМЫ ИЗГИБА ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ РАСКРЕПЛЕНИИ РАСТЯНУТОЙ ОТ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА КРОМКИ

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-4-5-18
В статье представлено решение задачи расчета на боковое выпучивание деревянных балок с узким прямоугольным сечением с учетом промежуточных точечных подкреплений в растянутой от изги-бающего момента кромке. Конструкция рассматривается как ортотропная пластина, расчет выполняется методом конечных элементов (МКЭ). Для получения результата, справедливого при любой геометрии балки, система уравнений МКЭ приводится к безразмерному виду. Безразмерный параметр, определяющий величину критической нагрузки, вычисляется на основе решения обобщенного векового уравнения. Алгоритм численного расчета реализован в среде MATLAB. Выполняется верификация разработанной методики путем сравнения с расчетами в программных комплексах ЛИРА и ANSYS с использованием плоских и объемных конечных элементов. Также производится сопоставление с представленной в действующих нормах проектирования деревянных конструкций СП 64.13330.2017 расчетной зависимостью для коэффициента , учитывающего промежуточные подкрепления, при чистом изгибе. Установлено, что данная зависимость достаточно грубо учитывает раскрепление из плоскости изгиба растянутой от изгибающего момента кромки. С использованием пакета Curve Fitting Toolbox среды MATLAB нами подобрана уточненная формула коэффициента , которая может применяться в инженерных расчетах.
1. Лапина А.П. Устойчивость плоской формы изгиба деревянной балки с учетом ползучести // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 2. С. 6 – 10.
2. Оробей В.Ф., Дащенко А.Ф., Коломієць Л.В., Лимаренко О.М. Метод граничных элементов в задачах устойчивости плоской формы изгиба балок прямоугольного сечения // Збірник наукових праць Одеської державної академії технічного регулювання та якості. 2015. № 2. С. 47 – 55.
3. Prandtl L. Kipperscheinungen. Lin Pall von instabilen elastischen Gleichgewicht. Dissertation der Universitat Munehen. Nurnberg, 1900. 75 p.
4. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней пластин и оболочек. М.: Наука, 1971. 810 с.
5. Блейх Ф. Устойчивость металлических конструкций. М.: Физматгиз, 1959. 544 с.
6. Ржаницын А.Р. Устойчивость равновесия упругих систем. М.: Гостехиздат, 1955. 475 с.
7. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1975. 984 с.
8. Святошенко А.Е. Устойчивость плоской формы изгиба балок двутаврового постоянного сечения с двумя осями симметрии // Строительная механика и расчет сооружений. 2014. № 4. С. 54 – 59.
9. Аверин А.С., Серпик И.Н. Устойчивость плоской формы изгиба консольной двутавровой балки // Актуальные вопросы техники, науки, технологий. 2019. С. 313 – 315.
10. Серпик И.Н., Аверин А.С. Методика расчета двутавровых балок на устойчивость плоской формы изгиба с помощью решетчатой стержневой системы // Инновации в строительстве. 2019. С. 30 – 34.
11. Deepak M.S., Shanthi V.M. Distortional buckling-moment resistance capacity of hybrid double-I-box beams // Journal of Structural Engineering. 2018. Т. 144. № 9. С. 04018132.
12. Ahmadi H., Rasheed H.A. Lateral torsional buckling of anisotropic laminated thin-walled simply supported beams subjected to mid-span concentrated load // Composite Structures. 2018. Т. 185. С. 348 – 361.
13. De’nan F., Nazri F.M., Hashim N.S. Finite element analysis on lateral torsional buckling behaviour of I-beam with web opening // Engineering Heritage Journal. 2017. Т. 1. № 2. С. 19 – 22.
14. Yang Y.B., Jiang P.X., Liu Y.Z. Straight-Beam Approach for Analyzing Lateral Buckling of Thin-Walled Curved I-Beams // International Journal of Structural Stability and Dynamics. 2022. С. 2271002.
15. Soltani M., Soltani A., Civalek O. Interaction of the lateral buckling strength with the axial load for FG micro-sized I-section beam-columns // Thin-Walled Structures. 2022. Т. 179. С. 109616.
16. Герасимов В.П., Валиахметов Р.М. Устойчивость плоской формы изгиба деревянных криволинейных элементов в зависимости от направления изгибающего момента и расположения связей // Региональная архитектура и строительство. 2020. № 3. С. 96 – 101.
17. Yazyev S., Zotov I., Vysokovsky D., Yazyev B. Side busking of the cantilever beam with narrow rectangular cross section // E3S Web of Conferences. 2019. Т. 97. С. 04066.
18. Karamisheva A. A., Yazyev S. B., Avakov A. A. Calculation of plane bending stability of beams with variable stiffness // Procedia Engineering. 2016. Т. 150. С. 1872 – 1877.
19. Yazyev S.B., Zotov I.M., Lapina A.P., Chepurnenko A.S., Vysokovskiy D.A. The energy method for calculating the cantilever strip bending flat form stability taking into account its own weight development // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Т. 913. № 2. С. 022023.
20. Chepurnenko A., Ulianskaya V., Yazyev S., Zotov I. Calculation of wooden beams on the stability of a flat bending shape enhancement // MATEC Web of Conferences. 2018. Т. 196. С. 01003.
21. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов. М.: Мир, 1976. 669 с.
Шорстов Р.А., Языев С.Б., Чепурненко А.С., Клюев А.В. Устойчивость плоской формы изгиба деревянных балок прямоугольного сечения при раскреплении растянутой от изгибающего момента кромки // Строительные материалы и изделия. 2022. Том 5. № 4. С. 5 – 18. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-4-5-18