<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">mgssuvest</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник МГСУ</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik MGSU</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1997-0935</issn><issn pub-type="epub">2304-6600</issn><publisher><publisher-name>Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.22227/1997-0935.2024.4.544-556</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">mgssuvest-233</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Проектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооружения</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Construction system design and layout planning. Construction mechanics. Bases and foundations, underground structures</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Совершенствование метода расчета поврежденных элементов стальных конструкций</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Calculation method improvement of damaged elements of steel structures</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Белый</surname><given-names>Г. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Belyy</surname><given-names>G. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Григорий Иванович Белый — доктор технических наук, профессор, профессор-консультант кафедры железобетонных и каменных конструкций</p><p>190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4</p><p>РИНЦ ID: 272945</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Grigory I. Belyy — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor-consultant of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures</p><p>4 2nd Krasnoarmeyskaya st., St. Petersburg, 190005</p><p>ID RSCI: 272945</p></bio><email xlink:type="simple">office@erkon.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Матвеев</surname><given-names>Е. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Matveev</surname><given-names>E. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Егор Андреевич Матвеев — аспирант кафедры железобетонных и каменных конструкций</p><p>190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4</p><p>РИНЦ ID: 1169062</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Egor A. Matveev — postgraduate student of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures</p><p>4 2nd Krasnoarmeyskaya st., St. Petersburg, 190005</p><p>ID RSCI: 1169062</p></bio><email xlink:type="simple">egormatveev7798@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ)<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (SPbGASU)<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>29</day><month>04</month><year>2024</year></pub-date><volume>19</volume><issue>4</issue><fpage>544</fpage><lpage>556</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Белый Г.И., Матвеев Е.А., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Белый Г.И., Матвеев Е.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Belyy G.I., Matveev E.A.</copyright-holder><license license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/233">https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/233</self-uri><abstract><sec><title>Введение</title><p>Введение. Дефекты и повреждения стальных конструкций в сочетании с коррозией металла, стимулирующей к тому же потерю местной устойчивости, могут приводить к ограниченно работоспособному их состоянию или эксплуатационной непригодности. Метод расчета элементов с такими повреждениями отсутствует. При этом «нормативная» проверка прочности неповрежденных элементов при двух или более параметрических загружениях ведет к заниженным результатам. Поэтому актуальна разработка достоверного метода расчета на прочность элементов, в том числе неповрежденных, при общем загружении.</p></sec><sec><title>Материалы и методы</title><p>Материалы и методы. Предложен метод исследования прочности поврежденных и неповрежденных элементов стальных конструкций при общем случае загружения с учетом взаимного влияния усилий по фактическому предельному состоянию, соответствующему критерию ограниченной пластической деформации. Решение задачи проводится в безразмерных параметрах в обратной последовательности, что дает возможность сократить время расчета на несколько порядков.</p></sec><sec><title>Результаты</title><p>Результаты. На основании анализа полученных результатов исследования разработан эффективный практический метод расчета поврежденных и неповрежденных элементов, позволяющий получить более достоверные сведения об их прочности. Установлено влияние повреждения на прочность, которое в зависимости от места его расположения относительно действующих усилий N, Mx, My может привести к работоспособному, ограниченно или неработоспособному состояниям. Выявлены существенные резервы прочности неповрежденных двутавровых элементов.</p></sec><sec><title>Выводы</title><p>Выводы. Предложено аналитическое решение, в котором ослабления сечения компенсируются эквивалентным догружением фиктивными силами, позволяющими свести проверку прочности как для неповрежденного элемента. Обнаруженные резервы прочности неповрежденных двутавровых элементов указывают на необходимость исследования стрежней с другими типами сечений.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>Introduction</title><p>Introduction. Defects and damages of steel structures in combination with metal corrosion, stimulating the loss of local stability, can lead to their limited serviceable condition or operational unsuitability. There is no method for calculating elements with such damages. At the same time, “normative” strength testing of undamaged elements under two or more parametric loading leads to underestimated results. Therefore, the development of a reliable method for calculating the strength of elements, including undamaged ones, under general loading is relevant.</p></sec><sec><title>Materials and methods</title><p>Materials and methods. A method for investigating the strength of damaged and undamaged elements of steel structures in the general case of loading, taking into account the mutual influence of forces on the actual limit state corresponding to the criterion of limited plastic deformation is proposed. The solution of the problem is carried out in dimensionless parameters in reverse order, which reduces the calculation time by several orders of magnitude.</p></sec><sec><title>Results</title><p>Results. Based on the analysis of the obtained research results, an effective practical method for calculating damaged and undamaged elements is developed, which allows obtaining more reliable information about their strength. The effect of damage on strength was established, which, depending on its location relative to the acting forces N, Mx, My, can lead serviceable, limited or inoperable states. Significant strength reserves of undamaged I-beam elements were identified.</p></sec><sec><title>Conclusions</title><p>Conclusions. An analytical solution in which the weakening of the cross section is compensated by equivalent loading by fictitious forces, allowing to reduce the strength test as for an undamaged element. The discovered strength reserves of undamaged I-beam elements indicate the need to study the rods with other types of cross sections.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>повреждения</kwd><kwd>редукция сечения</kwd><kwd>предельные состояния</kwd><kwd>прочность</kwd><kwd>общее загружение</kwd><kwd>предельная пластическая деформация</kwd><kwd>алгоритм «сечение»</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>damages</kwd><kwd>reduction of cross-section</kwd><kwd>limit states</kwd><kwd>strength</kwd><kwd>total loading</kwd><kwd>limiting plastic deformation</kwd><kwd>algorithm “cross-section”</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Di Sarno L., Majidian A., Karagiannakis G. The effect of atmospheric corrosion on steel structures: a state-of-the-art and case-study // Buildings. 2021. Vol. 11. Issue 12. P. 571. DOI: 10.3390/buildings11120571</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Di Sarno L., Majidian A., Karagiannakis G. The effect of atmospheric corrosion on steel structures: a state-of-the-art and case-study. Buildings. 2021; 11(12):571. DOI: 10.3390/buildings11120571</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhao Z., Zhang N., Wu J., Gao Y., Sun Q. Shear capacity of steel plates with random local corrosion // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 239. P. 117816. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117816</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhao Z., Zhang N., Wu J., Gao Y., Sun Q. Shear capacity of steel plates with random local corrosion. Construction and Building Materials. 2020; 239:117816. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117816</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kong Z., Jin Y., Hossen G.M.S., Hong S., Wang Y., Vu Q.V. et al. Experimental and theoretical study on mechanical properties of mild steel after corrosion // Ocean Engineering. 2022. Vol. 246. P. 110652. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.110652</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kong Z., Jin Y., Hossen G.M. S., Hong S., Wang Y., Vu Q.V. et al. Experimental and theoretical study on mechanical properties of mild steel after corrosion. Ocean Engineering. 2022; 246:110652. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.110652</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белый Г.И. Расчет упругопластических тонкостенных стержней по пространственно-деформируемой схеме // Строительная механика сооружений. 1983. С. 40–48.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bely G.I. Calculation of elastic-plastic thin-walled rods according to a spatially deformable scheme. Construction Mechanics of Structures. 1983; 40-48. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Стегачев П.Б. Исследование вопросов оценки эксплуатационного состояния стальных стропильных ферм : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1982. 27 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Stegachev P.B. Study of issues of assessing the operational condition of steel roof trusses : abstract of thesis. dis. ... cand. tech. sci. Leningrad, 1982; 27. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сотников Н.Г. Прочность и устойчивость элементов стальных конструкций из спаренных уголков, имеющих общие и местные дефекты и повреждения : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1987. 28 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sotnikov N.G. Strength and stability of elements of steel structures from paired corners having general and local defects and damages : abstract of thesis. dis. ... cand. tech. sci. Leningrad, 1987; 28. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Родиков Н.Н. Устойчивость сжатых стержневых элементов конструкций из открытых профилей : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1987. 27 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rodikov N.N. Stability of compressed core elements of structures made of open profiles : dis. ... cand. tech. sci. Leningrad, 1987; 27. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лакусса К.С.Э. Прочность и пространственная устойчивость стержней из одиночных уголков : автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 1993. 26 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lacussa K.S.E. Strength and spatial stability of rods made from single angles : abstract of thesis. dis. ... cand. tech. sci. St. Petersburg, 1993; 26. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мункуева Е.М. Прочность и устойчивость элементов стальных конструкций крестового сечения, имеющих общие и местные дефекты и повреждения : автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 1999. 22 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Munkueva E.M. Strength and stability of elements of cross-section steel structures having general and local defects and damages : dis. ... cand. tech. sci. St. Petersburg. 1999; 22. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Косоруков В.А. Влияние случайных погнутостей сжатых стержней стальных стропильных ферм на их несущую способность : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1975. 12 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kosorukov V.A. The influence of random bends of compressed rods of steel trusses on their load-bearing capacity : dis. ... cand. tech. sci. Moscow, 1975; 12. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Опланчук А.А. Несущая способность стержней ферм из уголков с местными дефектами : дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 1983. 241 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Oplanchuk A.A. Load-bearing capacity of truss rods made from angles with local defects : dis. ... cand. tech. sci. Novosibirsk, 1983; 241. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Корчак М.Д. О влиянии местных начальных искривлений пояса на устойчивость решетчатого стержня // Совершенствование развития норм проектирования стальных строительных конструкций. 1981. С. 119–127.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korchak M.D. On the influence of local initial curvatures of the belt on the stability of a lattice rod. Improving the development of design standards for steel building structures. 1981; 119-127. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Асташкин М.В. Напряженно-деформированные и предельные состояния в сечениях стержневых элементов стальных конструкций при общем случае статического загружения : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2003. 130 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Astashkin M.V. Stress-strain and limit states in sections of rod elements of steel structures in the general case of static loading : dis. ... cand. tech. sci. St. Petersburg, 2003; 130. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белый Г.И. «Обратный» метод расчета усиливаемых под нагрузкой стержневых элементов стальных конструкций путем увеличения сечений // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 6 (83). C. 46–55. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-6-46-5. EDN FCYLVT.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belyy G.I. “Reverse” method of calculating steel structure rod elements reinforced under load by increasing cross sections. Bulletin of Civil Engineers. 2020; 6(83):46-55. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-4-39-46. EDN FCYLVT. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ведерникова А.А. Численно-аналитический расчет устойчивости внецентренно сжатых трубобетонных стержней круглого и квадратного сечения // Вестник СевКавГТИ. 2017. № 3 (30). С. 112–118. EDN ZSIVVL.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vedernikova A.A. Numerical and analytical calculation of stability of non-centrally compressed round and square tube concrete rods. Bulletin of SevKavGTI. 2017; 3(30):112-118. EDN ZSIVVL. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов М.О. Прочность и устойчивость стержневых элементов конструкций из холодно-гнутых профилей с фактически редуцированным сечением : дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2021. 157 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smirnov M.O. Strength and stability of rod elements of structures made of cold-formed profiles with an actually reduced cross-section : dis. ... cand. tech. sci. St. Petersburg, 2021; 157. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов М.О. Совершенствование обратного численно-аналитического метода расчета ЛСТК на устойчивость при внецентренном сжатии // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 1 (84). С. 46–52. DOI: 10.23968/1999-5571-2021-18-1-46-52. EDN TDGIAI.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smirnov M.O. Improvement of the inverse numerical-analytical method for calculating the light steel thin-walled structures for stability under eccentric compression. Bulletin of Civil Engineers. 2021; 1(84):46-52. DOI: 10.23968/1999-5571-2021-18-1-46-52. EDN TDGIAI. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов М.О. Совершенствование методики определения редуцированных сечений стержней из холодногнутых профилей при однопараметрическом загружении // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 2 (79). С. 60–67. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-2-60-67. EDN NXYLAC.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smirnov M.O. Improving the methodology for determining reduced cross-sections of rods from cold-formed profiles at one-parameter loading. Bulletin of Civil Engineers. 2020; 2(79):60-67. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-2-60-67. EDN NXYLAC. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белый Г.И., Гарипов А.И. Запредельные напряженно-деформированные состояния в поперечных сечениях элементов стальных конструкций // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 4 (93). С. 16–30. DOI: 10.23968/1999-5571-2022-19-4-16-30. EDN MPRVNX.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belyy G.I., Garipov A.I. Post-limit stress-strain states of steel structure elements in cross-sections. Bulletin of Civil Engineers. 2022; 4(93):16-30. DOI: 10.23968/1999-5571-2022-19-4-16-30. EDN MPRVNX. (rus.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang Z., Xu S., Wang Y., Nie B., Wei T. Local and post-buckling behavior of corroded axially-compressed steel columns // Thin-Walled Structures. 2020. Vol. 157. P. 107108. DOI: 10.1016/j.tws.2020.107108</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhang Z., Xu S., Wang Y., Nie B., Wei T. Local and post-buckling behavior of corroded axially-compressed steel columns. Thin-Walled Structures. 2020; 157:107108. DOI: 10.1016/j.tws.2020.107108</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kullashi G., Siriwardane S.C., Atteya M.A. Lateral torsional buckling capacity of corroded steel beams: A parametric study // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1201. Issue 1. P. 012038. DOI: 10.1088/1757-899X/1201/1/012038</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kullashi G., Siriwardane S.C., Atteya M.A. Lateral torsional buckling capacity of corroded steel beams: A parametric study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021; 1201(1):012038. DOI: 10.1088/1757-899X/1201/1/012038</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
