Master student at the Department of Structures, Foundations and Safety of Buildings, Institute of Architecture and Construction, Volgograd State Technical University. Research interests: spaceframe structures, in particular, grid systems
магистрант кафедры строительных конструкций, оснований и надежности сооружений Института архитектуры и строительства, Волгоградский государственный технический университет. Область научных интересов: пространственные стержневые конструкции, перекрестно-стержневые системы
Candidate of Technical Sciences, Associate professor of the Department of Structures, Foundations and Safety of Buildings, Institute of Architecture and Construction, Volgograd State Technical University. Research interests: analysis and design of high-rise structures, structural assessment.
кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, оснований и надежности сооружений Института архитектуры и строительства, Волгоградский государственный технический университет. Область научных интересов: расчет и проектирование высотных сооружений, оценка состояния эксплуатируемых конструкций
The article presents the physical significance of the study of axially loaded steel compression members and the origin of accepted analytical models, which are the basis for the methods of their calculation in current building codes of CIS and European countries. An approximate solution of the problem of eccentrically loaded elastic compression member is given and analytical relationships for determining the buckling coefficient as a result of solving an analytical problem and as a result of applying building codes are obtained. Based on the results from solving the structural analysis problem, a solution for axially loaded compression member buckling coefficient, which is the ratio of such stress value from axial compression to the yield stress of steel at which the outermost fibers of the cross section yield, is given. When obtaining the solution of the buckling coefficient for axial compression, it is justified that the clarity of obtaining a solution is achieved by introducing the number Pi in place of the numerical values. It is indicated that the reason for shifting relative eccentricity from the ideal value of 0.2 is the impossibility of buckling at small slenderness ratios. It is justified that the calculation methods described in Eurocode and the building code of Russia (SNiP), despite the difference in the definition of nominal slenderness ratio, have common physical significance and their difference is only in approaches to the definition of random eccentricity. The building code approaches to calculating relative eccentricity included in buckling coefficient are stated and analyzed and their physical significance is described. The significance of relative eccentricity which is included in European and Russian codes is unfolded and the relationship between relative eccentricity and imperfections in the shape and type of cross-section is indicated. The significance of the imperfection factor in accordance with EN 1993-1-1: 2005 which depends on initial imperfections, the shape of the cross-section and the technology of member manufacture is explained and the application of approximating linear function, which reflects the technological factor of precision of manufacturing and inevitably arising imperfections, is justified. The significance of the coefficients of imperfection α and β, which are included in the Russian building code for steel structures, is unfolded.
В статье описаны принципы работы центрально-сжатых стержней и аналитические модели, положенные в основу методик их расчета в действующих нормативных документах стран СНГ и Европы. Приведено приближенное решение задачи о сжатии упругого стержня силой, приложенной с эксцентриситетом, и получены аналитические зависимости для определения коэффициента устойчивости по результатам решения аналитической задачи и по результатам применения нормативных методик. По результатам решения задачи механики приведено решение для коэффициента устойчивости при центральном сжатии, который представляет собой отношение напряжения от осевого сжатия к пределу текучести стали, при котором возникает фибровая текучесть крайних волокон поперечного сечения. При получении решения для коэффициента устойчивости при центральном сжатии обосновано, что ясность получения решения достигается введением вместо числовых значений числа пи. Указано, что причиной смещения значения относительного эксцентриситета от идеального решения на 0,2 является невозможность потери устойчивости при малых гибкостях стержня. Обосновано, что нормативные методы расчета, заложенные в Еврокод и Строительные правила России, несмотря на различие в определении условной гибкости, имеют единую физическую природу и их отличие состоит лишь в разных подходах к определению случайного эксцентриситета. Изложены и разобраны нормативные подходы к вычислению относительного эксцентриситета, входящего в коэффициент устойчивости, и описан его физический смысл. Раскрыта природа относительного эксцентриситета, вошедшего в европейские и отечественные нормы, и указана связь относительного эксцентриситета с несовершенствами формы и типа сечения элементов. Раскрыта природа фактора несовершенства по EN 1993-1-1:2005, зависящего от начальных несовершенств, формы сечения и технологии изготовления стержня, обосновано применение аппроксимирующей линейной функции, которая отражает технологический фактор точности изготовления элементов и неизбежно возникающих несовершенств. Раскрыта природа коэффициентов несовершенства α и β, вошедших в отечественные нормы проектирования стальных конструкций.