Investigation of rational depth of castellated steel I-beams

Abstract

There are many methods to calculate castellated steel beams; however, neither of these methods determines the rational cross-section selection. Selecting the rational cross-section induces a significant reduction in the quantity of steel. A new algorithm for selecting the rational dimensions of the castellated beams is presented in this paper. In future works it may be adopted and used for design. 12 m long beams, web thickness 6–12 mm and web depth 500–1000 mm are analysed in this paper. Opening size used varies from half of the web depth to the total web depth minus 100 mm. The chosen cross-sectional area of two flanges is equal to the cross-sectional area of the web. The thickness of the flanges is twice as big as the thickness of the web. The finite element method was used for geometrical and physical non-linear analysis of the castellated beams under a uniformly distributed load. The upper flanges of the beams are restrained out of the plane. The results are presented in relevant charts.

Yra ne viena sijų su perforuotąja sienele skaičiavimo teorija, tačiau nė viena iš jų nenurodo, kaip parinkti racionalius tokių sijų skerspjūvio matmenis. Jeigu sijos su perforuotąja sienele skerspjūvio matmenys būtų parinkti racionalūs, galima būtų sutaupyti nemažai plieno tokioms sijoms gaminti. Buvo analizuotos sijos, kurių ilgis 12 m ir sienelės storis 6-12 mm, o aukštis 500-1 000 mm. Perforacijos skersmuo buvo parinktas nuo pusės sienelės aukščio iki sienelės aukščio atėmus 100 mm. Dviejų lentynų plotas buvo parinktas lygus sienelės plotui, o lentynų storis lygus dviem sienelės storiams. Analizuotos sijos buvo dviatramės, apkrautos tolygiai išskirstytąja apkrova, jų viršutinės lentynos buvo suvaržytos iš plokštumos. Sijos skaičiuotos baigtinių elementų metodu geometriškai ir fiziškai netiesiškai. Išanalizavus šias sijas, skaičiavimo rezultatai buvo pateikti grafikų pavidalu.