ОСОБЛИВОСТІ ГЕНЕРАЦІЇ ДВОТАВРОВИХ БАЛОК ЗМІННОЇ ВИСОТИ З ПЕРФОРОВАНОЮ СТІНКОЮ З ВИКОРИСТАННЯМ СКРИПТОВОГО ПІДХОДУ
DOI:
https://doi.org/10.32782/2415-8151.2026.40.7Ключові слова:
сталеві балки, перфорована стінка, полігональна сітка, полілінія різу двотавру, скриптовий підхід, імпорт в ЛІРА-САПРАнотація
Мета. Підсвітити особливості скриптової генерації двотаврової балки з перфорованою стінкою для подальшого імпорту в програмний комплекс ЛІРА-САПР з можливістю дослідження напружено-деформованого стану балок з різними конфігураціями різів перфорованої стінки. Методологія. В дослідженні застосовано скриптовий підхід до написання коду генерації об’ємної моделі балки з перфорованою стінкою, заданої чотиривузловими пластинчастими елементами. Цей підхід включає аналіз форматів для імпорту в ЛІРА-САПР, створення поліліній, полігональних сіток, з’єднань стінки з полицями, частин стінки між собою, ребрами жорсткості, додавання в’язей, навантажень. Це полегшить створення великої кількості конструктивно схожих, але різних за параметрами розрахункових схем. Результати. Створено програмний скрипт на мові програмування Python, який за лічені секунди створює модель шарнірно-опертої двотаврової балки змінної висоти з перфорованою стінкою за наступними параметрами: довжина балки, ширина балки, товщини полиць і стінки, висота балки на опорі, висота балки посередині прольоту, аплітуда кривої різу, кількість періодів кривої різу, радіус заокруглення переходів від горизонтаної до вертикальної ланки кривої різу, повздовжня проєкція похилої ланки кривої різу. Наукова новизна. Використані сучасні підходи до проєктування сталевих двотаврових балок з перфорованою стінкою для створення скрипту генерації моделей потенційно ефективних балок з урахуванням впливу форми, розмірів і розташування отворів на напружено-деформований стан конструкції. Практична значущість. Скрипт для генерації двотаврових балок змінної висоти з перфорованою стінкою дозволяє значно полегшити процес підбору оптимальних форм і конфігурацій балок з перфорованою стінкою, що підвищить доступність та доцільність використання двотаврів з перфорованою стінкою в реальних об’єктах будівництва.
Посилання
Биків Д. З. Дослідження напружено-деформованого стану сталевих балок з синусоїдальною перфорацією : дис. … канд. техн. наук: 192. Тернопіль, 2023. 80 с.
ДБН В.2.6-198:2014. Сталеві конструкції. Норми проєктування : чинний від 01.01.2015. Київ : Мінрегіонбуд України, 2014. 181 с.
Abbas J. L. Behaviour of Steel I Beams with Web Openings. Civil Engineering Journal. 2023. Vol. 9, № 3. Р. 596–617. DOI: https://doi.org/10.28991/CEJ-2023-09-03-08
Ahmed A., Said A. The Effect of Expansion Ratio, Opening Size, and Prestress Strand on the Flexural Behavior of Steel Beams with Expanded Web using FEA. Engineering, Technology and Applied Science Research. 2024. Vol. 27, № 2. Р. 1–9. DOI: https://doi.org/10.48084/etasr.7254.
Ahmed A., Said A. The Effect of Opening Size and Expansion Ratio on the Flexural Behavior of Hot Rolled Wide Flange Steel Beams with Expanded Web. Engineering, Technology and Applied Science Research. 2024. Vol. 14, № 1. Р. 13033–13040. DOI: https://doi.org/10.48084/etasr.6698.
ArcelorMittal Europe – Long Products. Sections and Merchant Bars. ACB and Angelina beams: a new generation of beams with large web openings [брошура] / ArcelorMittal. – Luxembourg: ArcelorMittal, 2021. – 64 с.
Carvalho A., Santos V.B., Rossi A., Martins C.H. Nonlinear inelastic stability behavior of high-strength stainless steel I-beams with sinusoidal web openings. International Journal of Structural Stability and Dynamics. 2023. Vol. 24, № 7. Р. 1-39. DOI: https://doi.org/10.1142/S0219455424500809.
De’nan F., Hashim N.S Stress analysis of I-beam with web opening via finite element analysis and experimental study. World Journal of Engineering. 2022. Vol. 20, № 5. Р. 974-988. DOI: https://doi.org/10.1108/WJE-11-2021-0627
El-Dehemy H. Static and Dynamic Analysis Web Opening of Steel Beams. World Journal of Engineering and Technology. 2017. №5, Р. 275-285. DOI: https://doi.org/10.4236/wjet.2017.52022.
Lawson R.M., Hicks S.J. Design of Composite Beams with Large Web Openings; London: The Steel Construction Institute. 2011. 355 с.
Morkhade S., Jagtap K.R., Ghorpade P.S., Ahiwale D.D. Buckling performance evaluation of steel cellular beams strengthened with flange cover plate. Asian Journal of Civil Engineering. 2022. Vol. 22, Р. 1277-1290. DOI: https://doi.org/10.1007/s42107-022-00483-3.
Morkhade S., Martins CH. Effect of Web Post Width on Strength Capacity of Steel Beams with Web Openings: Experimental and Analytical Investigation. Practice Periodical on Structural Design and Construction. 2022. Vol. 27, № 2. Р. 1-9. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)SC.1943-5576.0000688 .
Morkhade S. et al. Structural behaviour of castellated steel beams with reinforced web openings. Journal of Civil Engineering. 2020. Vol. 27. Р. 1067-1078. DOI: https://doi.org/10.1007/s42107-020-00262-y.
Nseir J. et al. Lateral Torsional Buckling of Cellular Steel Beams. Annual Stability Conference Structural Stability Research Council Grapevine, Texas. 2012.
Osmani A. et al. Deflection Predictions of Tapered Cellular Steel Beams Using Analytical Models and an Artificial Neural Network. Buildings. 2025, Vol. 15. № 992. Р. 1-23. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings15060992.
Pawar K., Kumbhar P. Performance Analysis of Castellated Steel I-Beam using FRP Stiffeners. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 2022. Vol. 10, № 2. Р. 1134-1142. DOI: https://doi.org/10.22214/ijraset.2022.38596.
Samadhan M., Gupta L. Critical study of steel beams with web openings, Australian Journal of Structural Engineering. 2023. Vol. 24. № 1. Р. 24-35. DOI: https://doi.org/10.1080/13287982.2022.2117319.
Silwal P., Parvin A., Alhusban M. Numerical Investigation on Strengthening of Steel Beams for Corrosion Damage or Web Openings Using Carbon Fiber Reinforced Polymer Sheets. MDPI, Buildings. 2024. Vol. 14. № 1069. Р. 1-22. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings14041069.
Saternus P Cellular Beams with Closely Spaced Web Openings – A Review of Analytical Calculation Models for Web-Post Buckling, Advances in Science and Technology Research Journal. 2022. Vol. 16, № 1. Р. 213-230. DOI: https://doi.org/10.12913/22998624/144146.
Sehwail M., Celikag M. Investigation on Failure Mechanisms of Symmetric and Asymmetric Cellular Steel Beams, Special Issue:EUROSTEEL 2021 Sheffield — Steel’s coming home. 2021. Vol. 4, № 2-4. Р. 2308-2314. DOI: https://doi.org/10.1002/cepa.1554.
Sehwail M., Celikag M. Load Carrying Capacity of Hot-Rolled Hybrid Cellular Steel Beams: Experimental Investigations. Arabian Journal for Science and Engineering. 2022. Vol. 47. № 10. Р. 1-17. DOI: https://doi.org/10.1007/s13369-021-06508-4 .
Shamass R. et al. Web-Post Buckling Prediction Resistance of Steel Beams with Elliptically-Based Web Openings using Artificial Neural Networks (ANN); Thin-Walled Structures, London, UK. 2022. Vol. 180. Р. 1-11. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.109959.
Tsavdaridis K. D., D’Mello C.Vierendeel Bending Study of Perforated Steel Beams with Various Novel Web Opening Shapes, through Nonlinear Finite Element Analyses. Journal of Structural Engineering, 2012. Vol. 138, № 10. Р. 1214–1230. ISSN 0733-9445.
Tsavdaridis K. D., D’Mello C. Web Buckling Study of the Behaviour and Strength of Perforated Steel Beams with Different Novel Web Opening Shapes. Journal of Constructional Steel Research. 2011. Vol. 67, № 10. Р. 1605-1620. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2011.04.004.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
