Оцінка прогинів балок із перфорованою стінкою із використанням SolidWorks Simulation

Автор(и)

  • Павло Ростиславович Русин Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0008-1479-2244
  • Іван Дмитрович Пелешко Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-7028-9653
  • Віталіна Віталіївна Юрченко Київський національний університет будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-4513-809X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.327557

Ключові слова:

балка з перфорованою стінкою, шестикутні отвори, прогини, скінченно-елементний аналіз, SOLIDWORKS Simulation

Анотація

Об’єктом дослідження є балка із перфорованою стінкою, в якій отвори у стінці мають форму правильного шестикутника. Балка досліджується на предмет оцінки прогинів. На основі комплексу експериментальних досліджень виявлено особливості напружено-деформованого стану балок із перфорованою стінкою. Визначено необхідність врахування збільшених прогинів балок із перфорованою стінкою за рахунок наявних у стінці балки отворів при обчисленні прогинів балок із перфорованою стінкою у перевірках за другою групою граничних станів. Виконано порівняльний аналіз прогинів, отриманих в результаті виконання числового експерименту, із прогинами балок, визначеними за методикою норм. Встановлено, що при перевірних розрахунках балок із перфорованою стінкою за другою групою граничних станів похибка в оцінці прогинів однопрольотної шарнірно-обпертої балки, навантаженої рівномірно розподіленим поперечним навантаженням, в деяких випадках досягає 20 %. Розроблені рекомендації щодо оцінки прогинів балок із перфорованою стінкою. Відповідно до пропонованих рекомендацій похибка при оцінці прогинів балок не перевищує 3 % для діапазону відношення прольоту балки до загальної висоти її поперечного перерізу 8,5<L/h<25. Отримані результати справедливі лише для сортаменту двотаврових профілів і лише для випадку дії на балку рівномірно-розподіленого навантаження при розкріпленні стиснутого пояса балки із площини згину та перфорації стінки балки отворами у вигляді правильних шестикутників. Саме за таких умов отримані результати можуть бути впроваджені на практиці як на етапі підбору поперечних перерізів досліджуваного класу конструкцій, так і при розробці ефективних сортаментів балок із перфорованою стінкою

Біографії авторів

Павло Ростиславович Русин, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кафедра динаміки і міцності машин та опору матеріалів

Навчально-науковий механіко-машинобудівний інститут

Іван Дмитрович Пелешко, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельного виробництва

Інститут будівництва та будівельних систем

Віталіна Віталіївна Юрченко, Київський національний університет будівництва та архітектури

Доктор технічних наук, професор

Кафедра металевих та дерев’яних конструкцій

Посилання

  1. Pavlović, S. (2021). Techno-economic analysis of castellated and solid "I" – profiled steel beams in terms of load capacity and serviceability. STEPGRAD, 1 (13). https://doi.org/10.7251/stp1813739p
  2. ACB and Angelina beams. A new generation of beams with large web openings. ArcelorMittal Europe - Long products. ArcelorMittal, 64.
  3. Perelmuter, A., Kriksunov, E., Gavrilenko, I., Yurchenko, V. (2010). Designing bolted end-plate connections in compliance with Eurocode and Ukrainian codes: consistency and contradictions. Selected papers of the 10th International Conference “Modern Building Materials, Structures and Techniques”. Vol. II. Vilnius: Technika, 733–743. Available at: https://www.researchgate.net/publication/266038627_Designing_bolted_end-plate_connections_in_compliance_with_eurocode_and_ukrainian_codes_Consistency_and_contradictions
  4. Gezentsvey, Y., Olevskyi, V., Volchok, D., Olevskyi, O. (2021). Calculation of the improved steel beams of buildings and structures of the mining and metallurgical complex. Strength of Materials and Theory of Structures, 106, 54–67. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2021.106.54-67
  5. Pritykin, A. I. (2022). Prediction of the castellated beams deflections. Vestnik MGSU, 9, 1160–1174. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2022.9.1160-1174
  6. Sonck, D., Kinget, L., Belis, J. (2015). Deflections of cellular and castellated beams. Future Visions (International Association for Shell and Spatial Structures), Proceedings, 1–12. https://biblio.ugent.be/publication/6913948
  7. Pidgurskyi, I., Slobodian, V., Bykiv, D., Pidgurskyi, M. (2021). Investigation of the stress-strain state of beams with different types of web perforation. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 103 (3), 79–87. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2021.03.079
  8. Morkhade, S. G., Gupta, L. M. (2015). Analysis of steel I-beams with rectangular web openings: experimental and finite element investigation. Engineering Structures and Technologies, 7 (1), 13–23. https://doi.org/10.3846/2029882x.2015.1085332
  9. Panedpojaman, P., Thepchatri, T. (2013). Finite element investigation on deflection of cellular beams with various configurations. International Journal of Steel Structures, 13 (3), 487–494. https://doi.org/10.1007/s13296-013-3008-z
  10. Durif, S., Bouchaïr, A. (2012). Behavior of Cellular Beams with Sinusoidal Openings. Procedia Engineering, 40, 108–113. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.064
  11. Jiang, T.-Y., Xu, M.-X., Geng, S., Wang, L. (2024). Calculation of deformation behavior and deflection of regular hexagonal castellated beams considering web weld damage. Engineering Mechanics, 41 (4), 199–209. http://doi.org/10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0382
  12. Kaveh, A., Shokohi, F. (2015). Optimum design of laterally-supported castellated beams using CBO algorithm. Steel and Composite Structures, 18 (2), 305–324. https://doi.org/10.12989/scs.2015.18.2.305
  13. Yurchenko, V., Peleshko, I. (2021). Methodology for solving parametric optimization problems of steel structures. Magazine of Civil Engineering, 7 (107). http://doi.org/10.34910/MCE.107.5
  14. Yurchenko, V., Peleshko, I. (2020). Improved gradient projection method for parametric optimisation of bar structures. Magazine of Civil Engineering, 6 (98). http://doi.org/10.18720/MCE.98.12
  15. Peleshko, I. D., Yurchenko, V. V. (2021). Parametric Optimization of Metal Rod Structures Using the Modified Gradient Projection Method. International Applied Mechanics, 57 (4), 440–454. https://doi.org/10.1007/s10778-021-01096-0
  16. Yurchenko, V., Peleshko, I. (2022). Optimization of cross-section dimensions of structural members made of cold-formed profiles using compromise search. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (119)), 84–95. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.261037
  17. Yurchenko, V., Peleshko, I., Rusyn, P. (2024). Optimization of cross-sectional dimensions of castellated beams with hexagonal openings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (129)), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304803
  18. Morkhade, S. G., Gupta, L. M. (2019). Behavior of Castellated Steel Beams: State of the Art Review. Electronic Journal of Structural Engineering, 19, 39–48. https://doi.org/10.56748/ejse.19234
  19. Ranisavljević, M., Dobrić, J. (2024). Failure modes of steel beams with web openings. Gradjevinski Materijali i Konstrukcije, 67 (4), 201–209. https://doi.org/10.5937/grmk2400011r
  20. Elaiwi, S., Kim, B., Li, L.-Y. (2019). Bending Analysis of Castellated Beams. Athens Journal of Τechnology & Engineering, 6 (1), 1–16. https://doi.org/10.30958/ajte.6-1-1
  21. Liu, T. C. H., Chung, K. F. (2003). Steel beams with large web openings of various shapes and sizes: finite element investigation. Journal of Constructional Steel Research, 59 (9), 1159–1176. https://doi.org/10.1016/s0143-974x(03)00030-0
  22. Soltani, M. R., Bouchaïr, A., Mimoune, M. (2012). Nonlinear FE analysis of the ultimate behavior of steel castellated beams. Journal of Constructional Steel Research, 70, 101–114. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2011.10.016
  23. Elaiwi, S. S., Kim, B., Li, L. (2019). Linear and Nonlinear Buckling Analysis of Castellated Beams. International Journal of Structural and Civil Engineering Research, 83–93. https://doi.org/10.18178/ijscer.8.2.83-93
  24. EN 1993-1-13:2022. Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-13: Rules for beams with large web openings. European committee for standardization, Brussels, 43.
  25. Yuan, W., Yu, N., Bao, Z., Wu, L. (2016). Deflection of castellated beams subjected to uniformly distributed transverse loading. International Journal of Steel Structures, 16 (3), 813–821. https://doi.org/10.1007/s13296-015-0120-2
Оцінка прогинів балок із перфорованою стінкою із використанням SolidWorks Simulation

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-29

Як цитувати

Русин, П. Р., Пелешко, І. Д., & Юрченко, В. В. (2025). Оцінка прогинів балок із перфорованою стінкою із використанням SolidWorks Simulation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (134), 33–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.327557

Номер

Том 2 № 7 (134) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Pavlo Rusyn, Ivan Peleshko, Vitalina Yurchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.