No abstract

Исследование напряженно-деформированного состояния болтового узла соединения из холодногнутых тонкостенных профилей С. 831-843 Исследование напряженно-деформированного состояния болтового узла соединения из холодногнутых тонкостенных профилей И.Л. Кузнецов, М.А. Салахутдинов, Р.Г. Гайнетдинов Казанский государственный архитектурно-строительный университет (КГАСУ); 420043, г. Казань, ул. Зеленая, д. 1 А ННОТА Ц И Я Введение: холодногнутые тонкостенные профили с частью вогнутой плоской стенки используются при изготовлении стропильных ферм. В данных фермах соединение между поясами и решеткой выполняется посредством листовых фасонок, которые крепятся болтами. Учитывая форму профилей, болты могут быть установлены лишь в два крайних ряда, при этом их стенка в месте плоской вогнутости не может быть плотно соединена с фасонкой, поэтому действительная работа таких узлов требует исследований. Цель работы -численное и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) узла соединения из холодногнутых тонкостенных профилей с частью вогнутой плоской стенки при установке двух рядов болтов. Материалы и методы: для проведения натурных испытаний использованы спаренные холодногнутые профили с частью вогнутой плоской стенки, соединенные при помощи фасонки на болтах. Компьютерное моделирование и расчет выполнены в программном комплексе SolidWorks. Проведено испытание узла с двумя рядами болтов. Результаты: проведенные расчеты и натурные испытания болтового узла соединения показали, что усилия в болтах и в профилях изменяются. Предложено исключить зазор между стенками холодногнутых профилей и листовой фасонкой, что позволит установить увеличенное число рядов болтов и уменьшить напряжения в тонкостенном профиле узла соединения. Выводы: определено, что установка только двух рядов болтов в узле соединения тонкостенных профилей с частью вогнутой плоской стенки ухудшает их НДС. При заполнении вогнутого участка стенки листовой сталью можно увеличить число рядов установки болтов при уменьшении их количества, повышая несущую способность холодногнутого тонкостенного профиля и узла в целом. К ЛЮЧЕВЫЕ СЛО ВА: компьютерное моделирование, болтовой узел, холодногнутый тонкостенный профиль, натурные испытания, листовая фасонка, усиливающий элемент, экспериментальные исследования Д Л Я Ц ИТИ РО ВА Н И Я: Кузнецов И.Л., Салахутдинов М.А., Гайнетдинов Р.Г. Исследование напряженно-деформированного состояния болтового узла соединения из холодногнутых тонкостенных профилей // Вестник МГСУ. 2019.

The polymer composite known as Fibre Reinforced Polymer (FRP) has several advantages over conventional materials. It has been slowly incorporated into civil infrastructures, because the general regulations have not yet been officially introduced. Pultruded FRP manufactures have internal standards of organizations and Guidelines. Therefore, the design identifies issues that require clarification. This study presents influence of the reduced elasticity modulus on strength of pultruded FRP members in bending with a symmetrical cross-section. The position of the neutral line and calculation of strength and deflections with and without reduced modulus of elasticity are determined in the study. Comparison of the results of calculations showed that when taking into account the reduced modulus of elasticity, the deformability is reduced by up to 15 %. The significance of the results obtained for the construction industry consists in the possibility of a refined calculation of the flexural pultruded FRP members taking into account the reduced modulus of elasticity in order to effectively use the strength reserves and reducing material consumption.

Introduction. At present, design and construction of all-composite structures with the use of pultrusion fiberglass profiles (PFP) are developing. The bearing capacity of all-composite structures is often limited by their node connections. Over the last two decades, many studies have been devoted to the operation of fiber-reinforced polymer (FRP) element nodes connected at right angles (or in the direction of pultrusion and across it). Frame construction nodes are formed by adjoining frame elements at different angles to the bands through gusset sheets. In accordance with the literature analysis, a small number of tests have been carried out to investigate connections at angles to the pultrusion direction. Existing design solutions of gusset sheets in FRP frame structures are mainly made of steel or composite material produced using other technologies (compaction method, pressure treatment method). This study focuses on the implementation of a node connection on unidirectional gusset sheets in which the fibers are positioned at the angle of 0°. Taking into account the specific features of the material, the gusset sheet design in frame structures has been adapted to the properties of pultrusion fiberglass. The purpose of this study is to increase the efficiency of PFP gusset sheet use in frame structures based on the specifications of this material. Materials and methods. The adaptive method was used when designing the node connection design on the frame structure gusset sheets. The material of the trapezoidal steel truss is changed to the composite material while retaining the original design solution. Subsequently, the structure is upgraded to take into account the properties and features of the composite material. Results. The main results of the study involve determining the factor of safety of pultrusion fiberglass at different angles to the direction of force. In order to increase the bearing capacity of the element node connection, various gusset plate design solutions are provided, which take into account different forces in the frame structure elements. Conclusions. When designing PFP constructions, features of the material must be taken into account. Replacing traditional materials with composite without adjusting the design layout and upgrading the structure leads to increased material intensity.

One way to increase efficiency in the field of construction is to develop and improve new progressive design forms that reduce the consumption of materials, the complexity of manufacturing and erection, and the cost. These include a variety of combined systems, including arched ones. Frameless arch systems have not been widely developed in our country due to the lack of adaptedness of the design concept to Russian climatic conditions, while frame arch systems have a high consumption of materials. It is proposed to improve arch systems by increasing the spatial rigidity of the entire building made of rolled metal due to the combined action of the load-bearing frame and enclosing structures made of corrugated sheets. Thus, it becomes possible to use frameless arches on large spans. The use of such structures opens up wide opportunities for creating coverings that are characterized by lightweight and high technical and economic features.