ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Проектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооружения

Исследование жесткости узлов соединений ригеля и стойки модульных быстровозводимых зданий

  • Широков Вячеслав Сергеевич - Самарский научно-исследовательский и проектный институт нефтедобычи (СамараНИПИнефть)
  • Алпатов Вадим Юрьевич - Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
  • Гордеев Евгений Александрович - Самарский государственный технический университет (СамГТУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2021.1.20-29
Страницы: 20-29
Введение. Предмет исследования — вращательная жесткость узлового соединения каркаса модульных зданий. Жесткость узловых соединений оказывает непосредственное влияние на расчет строительных конструкций, однако в отечественных нормах проектирования отсутствуют прямые указания по данной характеристике. Для модульных зданий характерны нетиповые узловые соединения, поэтому необходимо проводить исследования вращательной жесткости узлов. Цель данной работы — установление границ жестких и полужестких узлов соединения ригеля из швеллера и стойки из квадратной трубы модульных зданий. Материалы и методы. Классификация узловых соединений принята согласно нормам Eurocode 3, который устанавливает границы для шарнирных, полужестких и жестких узлов. Для вычисления значений начальной вращательной жесткости использован компонентный метод конечных элементов, реализованный в ПК IDEA StatiCA. Рассмотрены варианты с непосредственным примыканием на сварке ригеля к стойке, а также соединения с дополнительным ребром жесткости. Результаты. Получены значения вращательных жесткостей крепления ригелей к стойкам. Установлено, что при пролетах, характерных для модульных зданий, узлы с непосредственным примыканием швеллеров к стойкам из квадратных труб следует классифицировать в общем случае как полужесткие и учитывать их вращательную жесткость в расчетных схемах. Для узлов с дополнительным ребром изменение вращательной жесткости крепления имеет нелинейный характер. При размерах ребра, близких к размерам сечения стойки, происходит резкое увеличение вращательной жесткости, и соединения переходят в класс жестких. Выводы. Построена номограмма для различных сечений швеллеров и квадратных труб с минимальными размерами ребер, при которых узел соединения ригеля со стойкой следует считать жестким. Данную номограмму рекомендуется использовать при назначении размеров ребер жесткости. Благодарности. Авторы выражают благодарность редакции журнала за оперативную работу при подготовке статьи к печати. А также рецензенту за конструктивные замечания, позволившие улучшить содержание статьи.
  • модульные здания;
  • вращательная жесткость;
  • жесткие узлы;
  • полужесткие узлы;
  • швеллер;
  • труба;
  • ребро жесткости;
Литература
  1. Бадьин Г.М., Сычев С.А. Взаимное влияние потерь предварительного напряжения и способы их учета // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2. С. 219.
  2. Широков В.С., Соловьев А.В. Анализ конструктивного исполнения серийных модульных зданий // Градостроительство и архитектура. 2018. Т. 8. № 1. С. 24–27. DOI: 10.17673/Vestnik.2018.01.4
  3. Туснина В.М., Платонова В.Д. Численный анализ жесткости фланцевых узлов «балка-колонна» // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 9. С. 28–33. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.09.28-33
  4. Бакшанский И.С., Жабинский А.Н. Влияние конструктивных особенностей болтовых фланцевых узлов на распределение внутренних усилий в поперечной раме здания // Проблемы современного строительства : мат. Междунар. науч.-техн. конф. Минск, 2019. С. 49–59.
  5. Холопов И.С., Широков В.С., Соловьев А.В. Усиление несущих конструкций и узловых соединений быстровозводимого модульного здания с целью обеспечения его безопасной эксплуатации // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2015. № 4 (26). С. 56–62.
  6. Cho B.-H., Lee J.-S., Kim H., Kim D.-J. Structural performance of a new blind-bolted frame modular beam-column connection under lateral loading // Applied Sciences. 2019. Vol. 9. P. 1929. DOI: 10.3390/app9091929
  7. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. New interlocking inter-module connection for modular steel buildings: Experimental and numerical studies // Engineering Structures. 2019. Vol. 198. P. 109465. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109465
  8. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. New interlocking inter-module connection for modular steel buildings: Simplified structural behaviours // Engineering Structures. 2020. Vol. 227. P. 111409. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111409
  9. Liew J.Y.R., Dai Z., Chua Y.S. Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings // Proceedings 12th international conference on Advances in Steel-Concrete Composite Structures — ASCCS 2018. 2018. DOI: 10.4995/ASCCS2018.2018.7220
  10. Pang S.D., Liew J.Y.R., Dai Z., Wang Y. Prefabricated prefinished volumetric construction joining techniques review // Modular and Offsite Construction (MOC) Summit Proceedings. 2016. DOI: 10.29173/mocs31
  11. Deng E.-F., Zong L., Ding Y., Zhang Z., Zhang J.-F., Shi F.-W. et al. Seismic performance of mid-to-high rise modular steel construction — A critical review // Thin-Walled Structures. 2020. Vol. 155. P. 106924. DOI: 10.1016/j.tws.2020.106924
  12. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Effect of inter-module connection stiffness on structural response of a modular steel building subjected to wind and earthquake load // Engineering Structures. 2020. Vol. 213. P. 110628. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110628
  13. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Structural response of modular buildings — An overview // Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 16. Pp. 45–56. DOI: 10.1016/j.jobe.2017.12.008
  14. Надольский В.В. Расчет и конструирование фланцевого соединения элементов прямоугольного сечения, подверженных центральному растяжению // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2018. № 8. С. 121–130.
  15. Рюмин В.В. Анализ податливости рамных узлов на высокопрочных болтах // Современные строительные конструкции из металла и древесины. 2012. № 16 (1). С. 216–223.
  16. Холопов И.С., Алпатов В.Ю., Атаманчук А.В. Современные проблемы проектирования и расчета строительных конструкций зданий и сооружений с использованием вычислительных комплексов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2008. № 1. С. 66–68.
  17. Алпатов В.Ю., Лукин А.О., Сахаров А.А. Исследования жесткости узла базы стальной колонны, состоящей из одной опорной плиты // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 9. С. 9–14.
  18. Соколов С.А., Качаун А.Н., Скудалов П.О., Черемных С.В. Анализ работы узлов стропильной фермы типа «Молодечно» с учетом физической и геометрической нелинейности // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Строительство. Электротехника и химические технологии. 2019. № 2 (2). С. 36–42.
  19. Sabatka L., Wald F., Kabelac J., Kolaja D., Pospisil M. Structural analysis and design of steel connections using component-based finite element model // Journal of Civil Engineering and Architecture. 2015. Vol. 9. Issue 8. DOI: 10.17265/1934-7359/2015.08.002
  20. Бароев Р.В. Расчет узлов стальных конструкций компонентным методом конечных элементов. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=20749
СКАЧАТЬ (RUS)