ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО ГОФРИРОВАНИЯ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕСКАРКАСНЫХ АРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ASSESSMENT OF THE EFFECT OF TRANSVERSE CORRUGATION ON THE STRESS-STRAIN STATE OF FRAMELESS ARCH STRUCTURES

Vladislav Nadykto

Master’s student, Tyumen Industrial University (TIU), Russia, Tyumen

Alexander Efimov

Scientific advisor, Candidate of Technical Sciences, Tyumen Industrial University (TIU), Russia, Tyumen

Аннотация. Стремительное развитие рынка легких стальных тонкостенных конструкций привело к большому разнообразию профилей. В настоящее время в России и по всему миру развивается технология бескаркасных арочных конструкций с поперечным гофрированием. Однако, нормативной документации не разрабатывается с такой же скоростью. Вследствие этого, требуются дополнительные исследования для учета поперечного гофрирования в данных конструкциях.

Abstract. The rapid development of the market for lightweight thin-walled steel structures has led to a wide variety of profiles. Currently, the technology of frameless arched structures with transverse corrugation is developing in Russia and around the world. However, regulatory documentation is not being developed at the same speed. As a result, additional research is required to account for transverse corrugation in these structures.

Ключевые слова: бескаркасные арочные конструкции, поперечное гофрирование, легкие стальные тонкостенные конструкции.

Keywords: frameless arched structures, transverse corrugation, lightweight thin-walled steel structures.

Бескаркасные арочные конструкции нашли себе применение более полувека назад у американских военных. В 1949 году гражданин США Питер Педерсен встретил изобретателя, обладающего патентом на новаторскую конструкцию, а именно арки из стали, которая в свою очередь обладала самонесущими свойствами. Данная конструкция, основанная на форме арки, демонстрировало высокую прочность и способность выдерживать значительные нагрузки без внутренних опор.

Питер Педерсон предвидел потенциал в бескаркасной арочной конструкции для создания экономичных и быстровозводимых сооружений. Именно поэтому он решается на открытие собственной производственной компании. В 1950 году в Чикаго появляется инновационная компания по производству бескаркасных арочных конструкций с громким названием «Wonder Building» - «Удивительное Сооружение». В первые года существования производства, основной спрос был на сельскохозяйственные сооружения, но со временем компания расширила свою деятельность на промышленный и коммерческий сектор.

В России бескаркасные арочные конструкции появились около 25 лет назад, когда в период перестройки людям презентовали первые американские машины, которые позволяли изготавливать арочные элементы прямо на строительной площадке.

В наше время данная технология продолжает активно развиваться благодаря своей стоимости, эффективности и скорости возведения, как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Несмотря на существенные достоинства, прочность бескаркасных арочных конструкций остается недостаточно исследованной. Также, отсутствуют нормативные документы, касающиеся проектирования данных конструкций, как в России, так и за рубежом. В существующей нормативной документации присутствуют методики расчета для конструкций из тонкостенных холодногнутых профилей, но данные методики не позволяют учитывать поперечное гофрирование профилей бескаркасных арочных конструкций. Поперечное гофрирование, в свою очередь, снижает жесткость одного элемента конструкции, что существенно влияет на несущую способность конструкции в целом.

В связи с данной проблемой, главной задачей является разработка методики расчета, а именно учета поперечного гофрирования бескаркасных арочных покрытий.

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния тонкостенных холодногнутых профилей, эффективность бескаркасных арочных сводов, натурные исследования и сравнительный анализ плоского и гофрированного профилей подробно рассмотрены в статье Кондаковой М. А. и Ефимова А. А. [1].

Для дальнейшего сравнительного анализа был произведен расчет профиля без поперечного гофрирования в работе Емельяновой О.С. и Ефимова А.А. [2]. Расчет показал, что условная арка из профиля без поперечного гофрирования проходит по двум группам предельных состояний, с учетом нагрузок принятых согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (для г. Тюмень). Также, в данной работе подробно рассмотрены достоинства и недостатки бескаркасных арочных конструкций.

В работе Липпленко М.А. [3] подробно представлено как теоретическое, так и экспериментальное исследования профилей с поперечным гофрированием. Было установлено, что в данных профилях напряжения распределяются неравномерно. Из-за низкой продольной жесткости гофрированных стенок и полки, отмечаются большие напряжения в углах профиля. Также, автор установил зависимость, что при большей высоте стрелы подъема арки, происходит увеличение высоты поперечных гофр.