DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).1.74-82
Creating a database of complementary bent-welded profiles of lattice metal structures
About the Authors
Gennadiy Portnov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: budkom999@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-8040-6761
Andrii Tykhyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: a.a.tihiy@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4204-8550
Viktor Dariіenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vvdarienko@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-9023-6030
Viktor Pukalov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: pukalovvictor@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-0848-5861
Oleksandr Kuzyk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: lkuzykov1985@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-3047-3760
Lina Hasenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Kherson State agrarian and economic University, Kherson, Ukraine, e-mail: lin02011@meta.ua, ORCID ID: 0000-0002-1310-914X
Abstract
This article discusses the development of a database for complementary bent-welded profiles, which facilitates the automation of the design of lattice metal structures. The main focus is on determining the conditions necessary to create efficient and technologically optimized solutions for metal trusses, taking into account the local stability of elements and the limitations of technological connections. The methodology involves analyzing models of rectangular tube intermediate assemblies in Solid Works and processing the results in Microsoft Excel, which allows elements to be grouped into complementary profile combinations. This study helps to link technical constraints to the strength of elements and simplifies the selection of profiles in accordance with DSTU EN 10219-2:2019, minimizing under loading by up to 5%.
The authors emphasize the importance of technological optimization in the design of metal structures, using modern software solutions to analyze and select optimal solutions. They emphasize the importance of integrating profile databases with design software, which significantly increases the speed and quality of design solutions. This work makes a significant contribution to the practice of designing lattice metal structures by providing engineers with tools for efficiently selecting profiles based on technical characteristics and constraints.
The article concludes with an analysis of the results obtained and prospects for further research in this area. The authors discuss the possibilities of expanding the database to include additional profile parameters and developing more flexible design tools, which will allow for even greater technological efficiency and cost-effectiveness of metal structures. This approach opens up new horizons for innovation in the design of metal structures, contributing to the development of more sustainable and efficient construction.
Keywords
metal structures, steel truss, triangular lattice, bent-welded profiles, eccentricity
Full Text:
PDF
References
1. Hryhor'iev, O.V. (2016). Lira-SAPR: Proektuvannia ta rozrakhunok metalevykh konstruktsij [Lira-CAD: Design and calculation of metal structures]. Kyiv : Vyscha shkola [in Ukrainian].
2. Hryhor'iev, O.V. (2017). Proektuvannia ta rozrakhunok balok i ferm z hnutozvarnykh trub [Design and calculation of beams and trusses from bent-welded pipes]. Naukovyj visnyk Natsional'noho universytetu «L'vivs'ka politekhnika» – Scientific Bulletin of the Lviv Polytechnic National University, 834, 245-250 [in Ukrainian].
3. DBN V.2.6-198:2014. (2022). Stalevi konstruktsii. Normy proektuvannia. Zi Zminoiu № 1 [Steel structures. Design standards. With Amendment No. 1]. K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
4. DSTU 8940:2019. (2021). Truby stalevi profil'ni. Tekhnichni umovy [Steel profile pipes. Specifications]. K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
5. DSTU EN 10219-2:2009. (2021). Profili porozhnysti zvarni kholodnoho formuvannia z nelehovanykh i dribnozernystykh stalej dlia konstruktsij. Chastyna 2. Rozmiry, hranychni vidkhyly ta kharakterystyky [Cold-formed hollow welded profiles of unalloyed and fine-grained steels for structures. Part 2. Dimensions, tolerances and characteristics] (EN 10219-2:2006, IDT). K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
6. DSTU B V.2.6-74:2008. (2009). Konstruktsii budynkiv i sporud. Fermy stalevi krokviani z hnutozvarnykh profiliv priamokutnoho pererizu. Tekhnichni umovy [Structures of buildings and structures. Steel rafter trusses made of bent-welded profiles of rectangular section. Specifications]. K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
7. Ivanov, M.M., Kovalʹchuk, V.P. & Ivanova, I.M. (2017). Rozrakhunok budivel'nykh konstruktsij v systemi Lira-SAPR [Calculation of building structures in the Lira-CAD system]. Lʹviv : Svit [in Ukrainian].
8. Pichuhin, S.F., Semko, O.V., Bibіk, V.M., Trusov, H.M., Bibik, M.V. & Hasenko, A.V. (2016). Osoblyvosti zminy zusyl' v elementakh stalevoho karkasu promyslovoi budivli za 80 rokiv ekspluatatsii [Peculiarities of changes in forces in steel frame elements of an industrial building over 80 years of operation]. Visnyk ODABA – Bulletin ODABA, 61, 339-346 [in Ukrainian].
9. Tkachenko, V.M., Tkachenko, B.M. & Tkachenko, O.V. (2018). Lira-SAPR: Posibnyk korystuvacha [Lira-CAD: User's Guide]. Kyiv : Akademiia [in Ukrainian].
10. Tkachenko, V.M., Tkachenko, B.M. & Tkachenko O.V. (2018). Proektuvannia ta vyhotovlennia hnutozvarnykh trubchastykh ferm [Design and manufacture of bent-welded tubular trusses]. Visnyk Natsional'noho universytetu «L'vivs'ka politekhnika» – Bulletin of the Lviv Polytechnic National University, 854, 351-356 [in Ukrainian].
11. Shevchenko, V.V. & Shevchenko, O.A. (2019). Nesucha zdatnistʹ hnutozvarnykh trubchastykh ferm [Bearing capacity of bent-welded tubular trusses]. Suchasni problemy nauky ta osvity – Modern problems of science and education, 1, 130-134 [in Ukrainian].
12. Shevchenko, V.V. & Shevchenko, O.A. (2018). Proektuvannia ta rozrakhunok metalevykh ferm z kruhlykh trub na osnovi prohramnoho kompleksu Ansys [Design and calculation of metal trusses from round pipes based on the Ansys software complex]. Suchasni problemy nauky ta osvity – Modern problems of science and education, 4, 124-128 [in Ukrainian].
13. Hancock, G.J. (2013). Tubular Structures: Design and Behaviour. Elsevier [in English].
14. Richard, J.Y. & Dubas, P. (2014). Design of Steel Truss Bridges with Tubular Members. Journal of Constructional Steel Research, 93, 14-27 [in English].
15. Richard, J.Y. & Dubas, P. (2014). Structural Steel Design. London : CRC Press. 800 p. [in English].
16. Sherbourne, A.N. (2016). Design of Steel Structures. New York : John Wiley & Sons. 640 p. [in English].
17. Sherbourne, A.N. (2015). Design of Tubular Steel Structures. CRC Press [in English].
Citations
1. Григор'єв О.В. Ліра-САПР: Проектування та розрахунок металевих конструкцій. Київ : Вища школа, 2016. 240 с.
2. Григор'єв О.В. Проектування та розрахунок балок і ферм з гнутозварних труб. Науковий вісник Національного університету «Львівська політехніка». 2017. № 834. С. 245-250.
3. ДБН В.2.6-198:2014. Сталеві конструкції. Норми проектування. Зі Зміною № 1. К.: Держбуд України, 2022. 205 с.
4. ДСТУ 8940:2019. Труби сталеві профільні. Технічні умови. К.: Держбуд України, 2021. 42 с.
5. ДСТУ EN 10219-2:2009. Профілі порожнисті зварні холодного формування з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 2. Розміри, граничні відхили та характеристики (EN 10219-2:2006, IDT). К.: Держбуд України, 2021. 67 с.
6. ДСТУ Б В.2.6-74:2008. Конструкції будинків і споруд. Ферми сталеві кроквяні з гнутозварних профілів прямокутного перерізу. Технічні умови. К.: Держбуд України, 2009. 27 с.
7. Іванов М.М., Ковальчук В.П., Іванова І.М. Розрахунок будівельних конструкцій в системі Ліра-САПР. Львів : Світ, 2017. 320 с.
8. Пічугін С.Ф., Семко О.В., Бібік В.М., Трусов Г.М., Бібік М.В., Гасенко А.В. Особливості зміни зусиль в елементах сталевого каркасу промислової будівлі за 80 років експлуатації. Вісник ОДАБА. 2016. Вип. 61. С. 339-346.
9. Ткаченко В.М., Ткаченко Б.М., Ткаченко О.В. Ліра-САПР: Посібник користувача. Київ : Академія, 2018. 480 с.
10. Ткаченко В.М., Ткаченко Б.М., Ткаченко О.В. Проектування та виготовлення гнутозварних трубчастих ферм. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». 2018. № 854. С. 351-356.
11. Шевченко В.В., Шевченко О.А. Несуча здатність гнутозварних трубчастих ферм. Сучасні проблеми науки та освіти. 2019. № 1. С. 130-134.
12. Шевченко В.В., Шевченко О.А. Проектування та розрахунок металевих ферм з круглих труб на основі програмного комплексу Ansys. Сучасні проблеми науки та освіти. 2018. № 4. С. 124-128.
13. Hancock G.J. Tubular Structures: Design and Behaviour. Elsevier, 2013.
14. Richard J.Y., Dubas P. Design of Steel Truss Bridges with Tubular Members. Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 93. P. 14-27.
15. Richard J.Y., Dubas P. Structural Steel Design. London : CRC Press, 2014. 800 p.
16. Sherbourne A.N. Design of Steel Structures. New York : John Wiley & Sons, 2016. 640 p.
17. Sherbourne A.N. Design of Tubular Steel Structures. CRC Press, 2015.
Copyright (c) 2024 Gennadiy Portnov, Andrii Tykhyi, Viktor Dariіenko, Viktor Pukalov, Oleksandr Kuzyk, Lina Hasenko
Creating a database of complementary bent-welded profiles of lattice metal structures
About the Authors
Gennadiy Portnov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: budkom999@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-8040-6761
Andrii Tykhyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: a.a.tihiy@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-4204-8550
Viktor Dariіenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: vvdarienko@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-9023-6030
Viktor Pukalov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: pukalovvictor@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-0848-5861
Oleksandr Kuzyk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: lkuzykov1985@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-3047-3760
Lina Hasenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Kherson State agrarian and economic University, Kherson, Ukraine, e-mail: lin02011@meta.ua, ORCID ID: 0000-0002-1310-914X
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Hryhor'iev, O.V. (2016). Lira-SAPR: Proektuvannia ta rozrakhunok metalevykh konstruktsij [Lira-CAD: Design and calculation of metal structures]. Kyiv : Vyscha shkola [in Ukrainian].
2. Hryhor'iev, O.V. (2017). Proektuvannia ta rozrakhunok balok i ferm z hnutozvarnykh trub [Design and calculation of beams and trusses from bent-welded pipes]. Naukovyj visnyk Natsional'noho universytetu «L'vivs'ka politekhnika» – Scientific Bulletin of the Lviv Polytechnic National University, 834, 245-250 [in Ukrainian].
3. DBN V.2.6-198:2014. (2022). Stalevi konstruktsii. Normy proektuvannia. Zi Zminoiu № 1 [Steel structures. Design standards. With Amendment No. 1]. K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
4. DSTU 8940:2019. (2021). Truby stalevi profil'ni. Tekhnichni umovy [Steel profile pipes. Specifications]. K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
5. DSTU EN 10219-2:2009. (2021). Profili porozhnysti zvarni kholodnoho formuvannia z nelehovanykh i dribnozernystykh stalej dlia konstruktsij. Chastyna 2. Rozmiry, hranychni vidkhyly ta kharakterystyky [Cold-formed hollow welded profiles of unalloyed and fine-grained steels for structures. Part 2. Dimensions, tolerances and characteristics] (EN 10219-2:2006, IDT). K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
6. DSTU B V.2.6-74:2008. (2009). Konstruktsii budynkiv i sporud. Fermy stalevi krokviani z hnutozvarnykh profiliv priamokutnoho pererizu. Tekhnichni umovy [Structures of buildings and structures. Steel rafter trusses made of bent-welded profiles of rectangular section. Specifications]. K.: Derzhbud Ukrainy [in Ukrainian].
7. Ivanov, M.M., Kovalʹchuk, V.P. & Ivanova, I.M. (2017). Rozrakhunok budivel'nykh konstruktsij v systemi Lira-SAPR [Calculation of building structures in the Lira-CAD system]. Lʹviv : Svit [in Ukrainian].
8. Pichuhin, S.F., Semko, O.V., Bibіk, V.M., Trusov, H.M., Bibik, M.V. & Hasenko, A.V. (2016). Osoblyvosti zminy zusyl' v elementakh stalevoho karkasu promyslovoi budivli za 80 rokiv ekspluatatsii [Peculiarities of changes in forces in steel frame elements of an industrial building over 80 years of operation]. Visnyk ODABA – Bulletin ODABA, 61, 339-346 [in Ukrainian].
9. Tkachenko, V.M., Tkachenko, B.M. & Tkachenko, O.V. (2018). Lira-SAPR: Posibnyk korystuvacha [Lira-CAD: User's Guide]. Kyiv : Akademiia [in Ukrainian].
10. Tkachenko, V.M., Tkachenko, B.M. & Tkachenko O.V. (2018). Proektuvannia ta vyhotovlennia hnutozvarnykh trubchastykh ferm [Design and manufacture of bent-welded tubular trusses]. Visnyk Natsional'noho universytetu «L'vivs'ka politekhnika» – Bulletin of the Lviv Polytechnic National University, 854, 351-356 [in Ukrainian].
11. Shevchenko, V.V. & Shevchenko, O.A. (2019). Nesucha zdatnistʹ hnutozvarnykh trubchastykh ferm [Bearing capacity of bent-welded tubular trusses]. Suchasni problemy nauky ta osvity – Modern problems of science and education, 1, 130-134 [in Ukrainian].
12. Shevchenko, V.V. & Shevchenko, O.A. (2018). Proektuvannia ta rozrakhunok metalevykh ferm z kruhlykh trub na osnovi prohramnoho kompleksu Ansys [Design and calculation of metal trusses from round pipes based on the Ansys software complex]. Suchasni problemy nauky ta osvity – Modern problems of science and education, 4, 124-128 [in Ukrainian].
13. Hancock, G.J. (2013). Tubular Structures: Design and Behaviour. Elsevier [in English].
14. Richard, J.Y. & Dubas, P. (2014). Design of Steel Truss Bridges with Tubular Members. Journal of Constructional Steel Research, 93, 14-27 [in English].
15. Richard, J.Y. & Dubas, P. (2014). Structural Steel Design. London : CRC Press. 800 p. [in English].
16. Sherbourne, A.N. (2016). Design of Steel Structures. New York : John Wiley & Sons. 640 p. [in English].
17. Sherbourne, A.N. (2015). Design of Tubular Steel Structures. CRC Press [in English].
Citations
1. Григор'єв О.В. Ліра-САПР: Проектування та розрахунок металевих конструкцій. Київ : Вища школа, 2016. 240 с.
2. Григор'єв О.В. Проектування та розрахунок балок і ферм з гнутозварних труб. Науковий вісник Національного університету «Львівська політехніка». 2017. № 834. С. 245-250.
3. ДБН В.2.6-198:2014. Сталеві конструкції. Норми проектування. Зі Зміною № 1. К.: Держбуд України, 2022. 205 с.
4. ДСТУ 8940:2019. Труби сталеві профільні. Технічні умови. К.: Держбуд України, 2021. 42 с.
5. ДСТУ EN 10219-2:2009. Профілі порожнисті зварні холодного формування з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 2. Розміри, граничні відхили та характеристики (EN 10219-2:2006, IDT). К.: Держбуд України, 2021. 67 с.
6. ДСТУ Б В.2.6-74:2008. Конструкції будинків і споруд. Ферми сталеві кроквяні з гнутозварних профілів прямокутного перерізу. Технічні умови. К.: Держбуд України, 2009. 27 с.
7. Іванов М.М., Ковальчук В.П., Іванова І.М. Розрахунок будівельних конструкцій в системі Ліра-САПР. Львів : Світ, 2017. 320 с.
8. Пічугін С.Ф., Семко О.В., Бібік В.М., Трусов Г.М., Бібік М.В., Гасенко А.В. Особливості зміни зусиль в елементах сталевого каркасу промислової будівлі за 80 років експлуатації. Вісник ОДАБА. 2016. Вип. 61. С. 339-346.
9. Ткаченко В.М., Ткаченко Б.М., Ткаченко О.В. Ліра-САПР: Посібник користувача. Київ : Академія, 2018. 480 с.
10. Ткаченко В.М., Ткаченко Б.М., Ткаченко О.В. Проектування та виготовлення гнутозварних трубчастих ферм. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». 2018. № 854. С. 351-356.
11. Шевченко В.В., Шевченко О.А. Несуча здатність гнутозварних трубчастих ферм. Сучасні проблеми науки та освіти. 2019. № 1. С. 130-134.
12. Шевченко В.В., Шевченко О.А. Проектування та розрахунок металевих ферм з круглих труб на основі програмного комплексу Ansys. Сучасні проблеми науки та освіти. 2018. № 4. С. 124-128.
13. Hancock G.J. Tubular Structures: Design and Behaviour. Elsevier, 2013.
14. Richard J.Y., Dubas P. Design of Steel Truss Bridges with Tubular Members. Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 93. P. 14-27.
15. Richard J.Y., Dubas P. Structural Steel Design. London : CRC Press, 2014. 800 p.
16. Sherbourne A.N. Design of Steel Structures. New York : John Wiley & Sons, 2016. 640 p.
17. Sherbourne A.N. Design of Tubular Steel Structures. CRC Press, 2015.