РАСЧЕТ ИЗГИБНО-КРУТИЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ БАЛОК
РАСЧЕТ ИЗГИБНО-КРУТИЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ БАЛОК
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2026-22-3-155-174Ключевые слова:
устойчивость плоской формы изгиба; тонкостенные стальные балки, теория тонкостенных стержней Власова, упругий критический момент, метод конечных элементов (МКЭ)Аннотация
Обзор и анализ отечественных и зарубежных нормативных методик (Eurocode EN 1993-1-1, ANSI/AISC 360-22, СП 16.13330.2017) расчета общей устойчивости изгибаемых элементов показывает, что в настоящее время в стандартах отсутствует универсальное решение для оценки устойчивости балок произвольного сечения при произвольном загружении. В технической литературе представлены реко-мендации по расчету устойчивости симметричных и несимметричных двутавров, а также швеллеров лишь для ограниченного числа расчетных схем и условий закрепления. Расчет устойчивости балок нетипового профиля (например, усиленных сечений, зачастую имеющих сложную асимметричную форму) затруднен из-за отсутствия инженерных методик. В статье предложена методика расчета устойчивости плоской формы изгиба тонкостенных стальных ба-лок несимметричного сечения при произвольных граничных условиях и вариантах загружения. Преимуществом предлагаемого подхода является его универсальность. Методика разработана на основе аналитического решения системы дифференциальных уравнений устойчивости в соответствии с теорией тонкостенных стержней В.З. Власова в упругой стадии работы материала. Методика представлена в форме, соответствующей расчетным подходам СП 16.13330.2017, что позволяет внедрить ее в нормативный до-кумент. Достоверность методики подтверждена расчетными примерами и верификационным конечно-элементным моделированием, выполненным с использованием ПК Simcenter FEMAP with Nastran.
Библиографические ссылки
1. Timoshenko S.P. (1955) Ustojchivostʹ uprugikh sistem [Stability of elastic systems]. Moscow: Gostekhizdat. (in Russian)
2. Bleich F. (1952) Buckling strength of metal structures, New York: McGraw-Hill.
3. White D.V., Jung S.-K. (2003) Simplified Lateral Torsional Buckling Equations for Sin-gly-Symmetric I-Section Members, Structural Engineering, Mechanics and Materials Report No. 03-24b, School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Insitutute of Technology, Atlanta, GA
4. Ziemian R. D. (2010) Guide to stability de-sign criteria for metal structures (6th ed.). John Wiley & Sons, Inc.
5. Clark J.W., Hill H.N. (1960) Lateral Buck-ling of Beams. Journal of the Structural Divi-sion, vol. 86, pp. 175-196. doi: 10.1061/JSDEAG.0000540
6. Andrade A., Camotim D., Costa P.P. (2007) On the evaluation of elastic critical moments in doubly and singly symmetric I-section cantilevers. Journal of Constructional Steel Research, vol. 63 (7), pp. 894–908. doi: 10.1016/j.jcsr.2006.08.015
7. Bureau A., NCCI: Elastic critical moment for lateral torsional buckling. In SN003a-EN-EU NCCI
8. Boissonade N., Greiner R., Jaspart J. P. Rules for Member Stability in EN 1993-1-1: Background documentation and design guide-lines. (ECCS, Brussels, 2006)
9. Mathew D.B., Girija K., Nazeer M., Anagha N., Vengadesh J. K. V. (2024) Exper-imental and numerical analysis of lateral–torsional bucklingbehaviour of monosymmetric simply supported beam. Asian Journal of Civil Engineering, vol. 25, pp. 2471-2482. doi: 10.1007/s42107-023-00920-x.
10. Mohri F., Brouki A., Roth J.C. (2003) Theoretical and numerical stability analyses of unrestrained, mono-symmetric thin-walled beams. Journal of Constructional Steel Re-search, vol. 59 (1), pp. 63-90. doi: 10.1016/S0143-974X(02)00007-X.
11. Mathew D. B., Vengadesh J. K. V., Nazeer M. (2022) Influence of moment modification factor in lateral torsional buckling of doubly and monosymmetric sections. Proceedings of the 12th Structural Engineering Convention-An International Event (SEC 2022), ASPS Con-ference Proceedings (Jaipur, India, December 19-22, 2022), vol. 1, pp. 427–433. doi:10.38208/acp.v1.530.
12. Bijak R. (2019) Lateral-torsional buckling moment of simply supported unrestrained monosymmetric beams. IOP Conference Se-ries: Materials Science and Engineering, vol. 471 (3), 032074. doi:10.1088/1757-899X/471/3/032074.
13. Hauksson H., Vilhjalmsson J.B. (2014) Lateral-torsional Buckling of Steel Beams with Open Cross Section: Elastic Critical Moment Study and Software Application (Master’s The-sis), Gothenburg: Chalmers University of Technology.
14. Farfel M.I., Gukova M.I., Svyatoshenko A.E. (2022) Obshchaya ustoychivost' balok dvutavrovogo postoyannogo secheniya. Razvitie raschetnykh polozheniy [Total stability of two constant section beams. Development of payment provisions]. Structural Mechanics and Analysis of Constructions, no. 1, pp. 4–13. doi: 10.37538/0039-2383.2022.1.4.13
15. Ilyushenkov A.O. (2025) Razvitie inzhenernoy metodiki rascheta ustoychivosti ploskoy formy izgiba dvutavrovoy balki [Development of engineering methodology for calculating the plane bending stability of an I-beam]. Bulletin of Science and Research Center of Construc-tion, vol. 46 (3), pp. 22-42. doi: 10.37538/2224-9494-2025-3(46)-22-42.
16. Белый Г.И. Деформационный расчет и устойчивость стержневых элементов сталь-ных конструкций с несимметричным сече-нием // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 4 (87). С. 44-54. doi: 10.23968/1999-5571-2021-18-4-44-53
17. Туснин А.Р. Расчет и проектирование конструкций из тонкостенных стержней от-крытого профиля: дис. … докт. техн. наук. М., 2003. 427 с
18. Туснина О.А. Анализ общей устойчиво-сти швеллера при изгибе (2025) Сборник до-кладов V Национальной научной конферен-ции (г. Москва, 16 декабря 2024 г.)
19. Vlasov V.Z. (1959) Tonkostennye uprugie sterzhni [Thin–walled elastic members]. Mos-cow: Fizmatgiz. (in Russian)
20. Kitipornchai S., Wang C.M., Trahair N.S. (1986) Buckling of monosymmetric I-beams under moment gradient. Journal of the Struc-tural Division, vol. 112 (ST4), pp 781-799. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1986)112:4(781)
21. Lebastard M., Couchaux M., Santana M.V.B., Bureau A., Hjiaj M. (2022) Elastic lateral-torsional buckling of beams with warp-ing restraints at supports. Journal of Constructional Steel Research, vol. 197, 107410. doi: 10.1016/j.jcsr.2022.107410.
22. Abu Reden G.A., Adany S. (2025) Elastic lateral-torsional buckling of single-span doubly symmetric I-section beams with intermediate discrete lateral support considering prebuckling deflections. Thin-Walled Structures, vol. 212, 113179. doi: 10.1016/j.tws.2025.113179.
23. Katyushin V.V. (2018) Zdaniya s karkasami iz stal'nykh ram peremennogo secheniya [Buildings with frames made of tapered steel members]. Moscow: ASV (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
