ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Численное моделирование конечной жесткости узлов колонны с балкой

Вестник МГСУ 2/2019 Том 14
  • Багаутдинов Руслан Ильдарович - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) аспирант кафедры строительной механики и строительных конструкций, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29.
  • Комаров Юрий Павлович - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) магистрант кафедры строительной механики и строительных конструкций, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29.
  • Мостовский Николай Николаевич - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) студент кафедры строительства уникальных зданий и сооружений, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29.
  • Дауров Заур Сосланович - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) студент, кафедра строительства уникальных зданий и сооружений, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29.

Страницы 179-187

Введение. Один из важнейших аспектов в исследовании металлоконструкций - совершенствование проектной модели. Возможно снижение стоимости стальных конструкций, оптимизация распределения усилий в элементах металлического каркаса и динамических характеристик каркаса с использованием метода конечных секущих жесткостей, которые могут быть получены описанным методом численного моделирования. Для инженера в области численного моделирования открывается много перспектив. Большинство из них в настоящее время возможно реализовать в проектировании, но необходимо разработать методы и стандарты численного моделирования для получения удобных инструментов и достоверных результатов. Чтобы глубже изучить данный вопрос была изучена кривая «момент - поворот», определены максимальные значения напряжений и подготовлены характеристики жесткости и прочности для каждого типа соединения для структурного анализа. Материалы и методы. В программном комплексе Ansys было смоделировано три типа узлов металлоконструкций: фланцевый узел, узел на верхнем и опорном уголках и узел на двух уголках на стенке балки. В качестве нелинейной модели материала использовалась трилинейная диаграмма. Результаты. Произведен расчет смоделированных узлов. В результате анализа для трех типов узлов получены предельный момент, место разрушения узла и кривая «момент - поворот». Также для фланцевого узла осуществлено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Выводы. Результаты численного моделирования хорошо коррелируют с экспериментальными данными. Были извлечены и проанализированы данные о поведении полужесткого соединения. В результате анализа получена конечная секущая жесткость трех типов узлов. Ее можно использовать при проектировании металлических каркасов. Это позволит уменьшить стоимость металлического каркаса, оптимизировать распределение усилий в его элементах.

DOI: 10.22227/1997-0935.2019.2.179-187

Библиографический список
  1. Haapio J., Heinisuo M. Minimum cost steel beam using semi-rigid joints // Rakenteiden Mekaniikka (Journal of Structural Mechanics). 2010. Vol. 43. No. 1. Pp. 1-11.
  2. Hasan M.J., Ashraf M., Uy B. 01.07: Numerical investigation on the semi-rigid behaviour of austenitic stainless steel connections // ce/papers (Special Issue: Proceedings of Eurosteel 2017). 2017. Vol. 1. No. 2-3. Pp. 215-224. DOI:10.1002/cepa.52
  3. Bahaz A., Amara S., Jaspart J.P., Demonceau J.F. Analysis of the behaviour of semi rigid steel end plate connections // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 149. P. 02058. DOI:10.1051/matecconf/201814902058
  4. Concepción Díaz, Mariano Victoria, Osvaldo M. Querin, Pascual Martí. Optimum design of semi-rigid connections using metamodels // Journal of Constructional Steel Research. 2012. Vol. 78. Pp. 97-106. DOI: 10.1016/j.jcsr.2012.06.013
  5. Pirmoz A., Khoei A.S., Ebrahim Mohammadrezapour E., Daryan A.S. Moment-rotation behavior of bolted top-seat angle connections // Journal of Constructional Steel Research. 2009. Vol. 65. No. 4. Pp. 973-984. DOI: 10.1016/j.jcsr.2008.08.011
  6. Pirmoz A., Ahadi P., Farajkhah V. Finite element analysis of extended stiffened end plate link-to-column connections // Steel Construction. 2016. Vol. 9. No. 1. Pp. 46-57. DOI:10.1002/stco.201350003
  7. Smitha M.S., Babu S. Behaviour of top and seat angle semi-rigid connections // Journal of the Institution of Engineers (India): Series A. 2013. Vol. 94. No. 3. Pp. 153-159. DOI: 10.1007/s40030-014-0050-6
  8. Shi G., Chen X. Moment-rotation curves of ultra-large capacity end-plate joints based on component method // Journal of Constructional Steel Research. 2017. Vol. 128. Pp. 451-461. DOI: 10.1016/j.jcsr.2016.09.012
  9. Shi G., Chen X., Wang D. Experimental study of ultra-large capacity end-plate joints // Journal of Constructional Steel Research. 2017. Vol. 128. Pp. 354-361. DOI: 10.1016/j.jcsr.2016.09.001
  10. Kong Z., Kim S.-E. Numerical estimation of the initial stiffness and ultimate moment capacity of single-web angle connections // Journal of Constructional Steel Research. 2016. Vol. 121. Pp. 282-290. DOI: 10.1016/j.jcsr.2016.02.011
  11. Concepción Díaz, Pascual Martí, Mariano Victoria, Osvaldo M. Querin. Review on the modelling of joint behaviour in steel frames // Journal of Constructional Steel Research. 2011. Vol. 67. No. 5. Pp. 741-758. DOI:10.1016/j.jcsr.2010.12.014
  12. Pirmoz A., Liu M.M. Direct displacement-based seismic design of semi-rigid steel frames // Journal of Constructional Steel Research. 2017. Vol. 128. Pp. 201-209. DOI: 10.1016/j.jcsr.2016.08.015
  13. Kim J.H., Ghaboussi J., Elnashai A.S. Mechanical and informational modeling of steel beam-to-column connections // Engineering Structures. 2010. Vol. 32. No. 2. Pp. 449-458. DOI: 10.1016/j.engstruct.2009.10.007
  14. Hantouche E.G., Kukreti A.R., Rassati G.A., Swanson J.A. Modified stiffness model for thick flange in built-up T-stub connections // Journal of Constructional Steel Research. 2013. Vol. 81. Pp. 76-85. DOI: 10.1016/j.jcsr.2012.11.009
  15. Bagautdinov R., Monastireva D., Bodak I., Potapova I. Feasibility study tool for semi-rigid joints design of high-rise buildings steel structures // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 33. P. 02022. DOI:10.1051/e3sconf/20183302022
  16. Dai X.H., Wang Y.C., Bailey C.G. Numerical modelling of structural fire behaviour of restrained steel beam-column assemblies using typical joint types // Engineering Structures. 2010. Vol. 32. No. 8. Pp. 2337-2351. DOI: 10.1016/j.engstruct.2010.04.009
  17. Ihaddoudène A.N.T., Saidani M., Jaspart J.P. Mechanical model for determining the critical load of plane frames with semi-rigid joints subjected to static loads // Engineering Structures. 2017. Vol. 145. Pp. 109-117. DOI: 10.1016/j.engstruct.2017.05.005
  18. Kong Z., Kim S.-E. Numerical estimation for initial stiffness and ultimate moment of T-stub connections // Journal of Constructional Steel Research. 2018. Vol. 141. Pp. 118-131. DOI: 10.1016/j.jcsr.2017.11.008
  19. Concepción Díaz, Mariano Victoria, Osvaldo M. Querin, Pascual Martí. FE model of three-dimensional steel beam-to-column bolted extended end-plate joint // International Journal of Steel Structures. 2018. Vol. 18. No. 3. Pp. 843-867. DOI: 10.1007/s13296-018-0033-y
  20. Concepción Díaz, Mariano Victoria, Pascual Martí, Osvaldo M. Querin. FE model of beam-to-column extended end-plate joints // Journal of Constructional Steel Research. 2011. Vol. 67. No. 10. Pp. 1578-1590. DOI: 10.1016/j.jcsr.2011.04.002
  21. Estrin G.Ya. Determination of bending moments in semi-rigid steel framing joints // Computers & Structures. 1992. Vol. 45. No. 5-6. Pp. 1109-1117. DOI.10.1016/0045-7949(92)90067-a

Cкачать на языке оригинала

Результаты 1 - 1 из 1