constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2024-116-6-4-14construction-819Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSЭкспериментальные и теоретические исследования податливых фланцевых соединенийExperimental and theoretical studies of malleable flange jointsЗемлянухинА. Д.ZemlyanukhinA. D.

Землянухин Александр Дмитриевич, аспирант

г. Пермь

Aleksandr Zemlyanukhin D., PHD student

Perm

a_zemlyanukhin@bk.ruКашевароваГ. Г.KashevarovaG. G.

Кашеварова Галина Геннадьевна, доктор технических наук, профессор, зав кафедрой строительных конструкций и вычислительной механики

г. Пермь

Galina Kashevarova G., doctor of Technical Science, Professor, Head of the Department of Building Structures and Computational Mechanics 

Perm

ggkash@mail.ruСонМ. П.SonM. P.

Сон Марк Петрович, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций и вычислительной механики

г. Пермь

Mark Son P., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Building Structures and Computational Mechanics 

Perm

mark-son@mail.ruФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»Perm National Research Polytechnic University20241012202406414Copyright © Землянухин А.Д., Кашеварова Г.Г., Сон М.П., 20242024Землянухин А.Д., Кашеварова Г.Г., Сон М.П.Zemlyanukhin A.D., Kashevarova G.G., Son M.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/819

В данной работе представлены результаты исследования податливых фланцевых соединений в стальном каркасе. Расчет несущей способности и податливости фланцевых соединений является важным этапом проектирования и требует учета различных факторов, таких как анализ механических свойств материалов, геометрия, условия эксплуатации и тип нагрузок. Основная задача расчета сооружений – это обеспечение безопасности конструкций при минимизации затрат. Для этого необходимо использовать расчетные схемы, соответствующие реальной физической работе конструкций. При решении этой задачи использованы: натурные эксперименты, метод конечных элементов и аналитический метод предельного равновесия (МПР), который традиционно применяется в механике разрушения конструкций. Исследовано влияние изгибной жесткости фланца на процесс разрушение соединения. Предложено новое конструктивное решение податливого узла балки с колонной, для которого свойственна простота расчета и монтажа.

This paper presents the results of a study of pliable flange connections in steel frame. Calculation of the load carrying capacity and ductility of flange connections is an important design stage and requires consideration of various factors such as analysis of mechanical properties of materials, geometry, operating conditions and type of loads. The main objective of structural design is to ensure structural safety while minimizing cost. For this purpose, it is necessary to use calculation schemes that correspond to the real physical operation of structures. In solving this problem, the following were used: full-scale experiments, finite element method and analytical method of limit equilibrium (LEM), which is traditionally used in structural fracture mechanics. The influence of bending stiffness of the flange on the process of joint failure is investigated. A new design solution of a pliable beam-column assembly is proposed, which is characterized by simplicity of calculation and assembly.

Т-образное соединениефланцевый узелчисленный экспериментподатливое соединениеT-stub jointflange connectionnumerical experimentsemi rigid connectionReferencesСон М.П., Землянухин А.Д., Математическое моделирование фланцевых соединений в расчетном комплексе Ansys // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. – Т.2. – 2017. – С.73-79.Son M.P., Zemlyanuhin A.D., Matematicheskoe modelirovanie flancevyh soedinenij v raschetnom komplekse Ansys. Sovremennye tekhnologii v stroitel'stve. Teoriya i praktika. – T.2. – 2017. – pp.73-79. (Rus.)Сон М.П. Фланцевые соединения в строительных конструкциях // Вестник ПНИПУ. ‒2018. ‒ №1‒С. 125‒135.Son M.P. Flancevye soedineniya v stroitel'nyh konstrukciyah. Vestnik PNIPU. ‒2018. ‒Vol. 1‒pp. 125‒135. (Rus.)Володин М.В., Катюшин В.В., Конин Д.В., Олуромби А.Р., Рычков С.П., Нормирование требований к проектированию и приемке фланцевых соединений на основании экспериментальных данных и расчетов // Строительная механика и расчет сооружений. ‒2020. ‒№1(288).-С. 62‒73.Volodin M.V., Katyushin V.V., Konin D.V., Olurombi A.R., Rychkov S.P., Normirovanie trebovanij k proektirovaniyu i priemke flancevyh soedinenij na osnovanii eksperimental'nyh dannyh i raschetov. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenij. ‒2020. ‒Vol. 1(288).-pp. 62‒73.(Rus.)Beam to column flange connection: from elasticity to destruction (theory and experiment) I. Shardakov, A. Shestakov, M. Son , A. Zemlanuhin , G. Kashevarova, I. Glot // ECF22 - Loading and Environmental Effects on Structural Integrity, p 360Beam to column flange connection: from elasticity to destruction (theory and experiment) I. Shardakov, A. Shestakov, M. Son , A. Zemlanuhin , G. Kashevarova, I. Glot. ECF22 - Loading and Environmental Effects on Structural Integrity, p 360Моделирование фланцевого соединения в расчетном комплексе ANSYS / М. П. Сон, А. Д. Землянухин // Строительство и архитектура. Опыт и современные технологии. - 2017. - Вып. 9: по материалам IX Всерос. молодеж. конф. аспирантов, молодых ученых и студентов Современные технологии в строительстве. Теория и практика, (Ч.2, сент., 2017 г.)- 8 с.Son M.P., Zemlyanuhin A.D., Modelirovanie flancevogo soedineniya v raschetnom komplekse ANSYS. Stroitel'stvo i arhitektura. Opyt i sovremennye tekhnologii. - 2017. - Vol. 9: po materialam IX Vseros. molodezh. konf. aspirantov, molodyh uchenyh i studentov Sovremennye tekhnologii v stroitel'stve. Teoriya i praktika, (Vol.2, 2017 g.)- p 8.Sumner E. A., Murray T M. Behaviour and design of multi-row extended end-plate moment connections // Proceedings of International Conference Advances in Structures (ASCCA'03). — Sydney, 2003.Sumner E. A., Murray T M. Behaviour and design of multi-row extended end-plate moment connections. Proceedings of International Conference Advances in Structures (ASCCA'03). — Sydney, 2003.Undermann D., Schmidt B. Moment Resistance of Bolted Beam to Column Connections with Four Bolts in each Row // Proceedings of IV European Conference on Steel and Composite Structures "Eurosteel 2005". — Maastricht, 2005.Undermann D., Schmidt B. Moment Resistance of Bolted Beam to Column Connections with Four Bolts in each Row. Proceedings of IV European Conference on Steel and Composite Structures "Eurosteel 2005". — Maastricht, 2005.Pisarek Z., Kozlowski A. End-plate steel joint with four bolts in the row // Proceeding of the International Conference "Progress in Steel, Composite and Aluminium Structures"// Gizejowski, Kozlowski, Sleczka & Ziolko (eds.) / Taylor & Francis Group, London, 2006. — pp. 257-826.Pisarek Z., Kozlowski A. End-plate steel joint with four bolts in the row. Proceeding of the International Conference "Progress in Steel, Composite and Aluminium Structures. London, 2006. — pp. 257-826.Sokol Z., Wald F., Delabre V., Muzeau J. P, Svarc M. Design of end plate joints subject to moment and normal force // Eurosteel Coimbra, 2002. — pp. 12191228.Sokol Z., Wald F., Delabre V., Muzeau J. P, Svarc M. Design of end plate joints subject to moment and normal force. Eurosteel Coimbra, 2002. — pp. 12191228.Urbonas K., Daniunas A. Behaviour of steel beam-to-beam connections under bending and axial force // Proceedings of 8th International Conference "Modern Building Materials, Structures and Techniques" (Lithuania, Vilnius, May 19-21, 2004).Urbonas K., Daniunas A. Behaviour of steel beam-to-beam connections under bending and axial force. Proceedings of 8th International Conference "Modern Building Materials, Structures and Techniques" (Lithuania, Vilnius, May 19-21, 2004).Cerfontaine F., Jaspart J. P. Analytical study of the interaction between bending and axial force in bolted joints // Eurosteel Coimbra, 2002. — pp. 9971006.Cerfontaine F., Jaspart J. P. Analytical study of the interaction between bending and axial force in bolted joints. Eurosteel Coimbra, 2002. — pp. 9971006.Jaspart J. P General report: session on connections // Journal of Constructional Steel Research, 2000. — Vol. 55. — pp. 69-89.Jaspart J. P General report: session on connections. Journal of Constructional Steel Research, 2000. — Vol. 55. — pp. 69-89.Надольский В.В., Статистические характеристики погрешности численных моделей несущей способности для стальных элементов // Строительство и реконструкция. ‒2023. ‒№3.-С. 17‒34.Nadolski V.V., Statistical characteristics of the numerical model uncertainties for steel elements. // Building and Reconstruction. ‒2023. ‒№3.- pp. 17‒34.Федорова Н.В., Колчунов В.И., Бушова О.Б., Расчет параметров деформирования железобетонных рам при разрушении ригелей по наклонному сечению // Строительство и реконструкция. ‒2023. ‒№2.-С. 90‒100.Fedorova N.V., Kolchunov V.I., Bushova O.B., Calculation of parameters of deformation of reinforced concrete frames during the destruction of crossbars along an inclined section. Building and Reconstruction. ‒2023. ‒№2.- pp. 90‒100.Ведяков И.И., Конин Д.В., Олуромби А.Р., Нахвальнов П.В. Учет пластических деформаций при расчете фланцевых соединений // Строительные конструкции, здания и сооружения. - №10. – 2021. – с. 9-16.Vedyakov I.I., Konin D.V., Olurombi A.R., Nahval'nov P.V. Uchet plasticheskih deformacij pri raschete flancevyh soedinenij. Industrial and Civil Engineering. 2021. No. 10. Pp. 9-16. (rus)Бузало Н.А., Евтушенко С.И., Черныховский Б.А., Невельский О.В., Экспериментальное исследование фланцевых соединений элементов стального каркаса, получивших повреждения // Строительные материалы. - №10. – 2023. – с. 39-44.Buzalo N.A., Yevtushenko S.I., Chernyavsky B.A., Nevelsky O.V., Experimental study of flange connections of damaged steel frame elements. Building materials. - No. 10. – 2023. – pp. 39-44.Туснин А.Р., Платонова В.Д. , Экспериментальные исследования влияния зазоров во фланцевых соединениях на напряженно-деформированное состояние узла. // Вестник МГСУ. - №18. – 2023. – с. 1763-1779.Tusnin A.R., Platonova V.D. Influence of gaps in flange joints on the stress-strain state of the unit. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2023; 18(11):1763-1779. -0935.2023.11.17631779.Ведяков И.И., Суслов Л.С., Марисюк А.А., Кашин О.В., Новожилов М. В. Несущая способность стального каркаса многоэтажного модульного здания с учетом жесткости быстросборных соединений // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2023. № 6. С. 8–44.Vedyakov I.I., Suslov L.S., Marisiuk A.A., Kashin O.V., Novozhilov M.V. Bearing capacity of a steel frame of a multi-storey modular building with consideration of the rigidity of quick-assembled connections. Earthquake engeenering. Constructions safety. 2023, no. 6, pp. 8–44Каленов В. В, Соскин А. Г., Евдокимов В. В. Исследования и расчет усталостной прочности фланцевых соединений растянутых элементов конструкций.// Болтовые и специальные монтажные соединения в стальных строительных конструкциях. Международный коллоквиум. – 1989. – Труды. Т.2 – С. 41-17.Kalenov V. V., Soskin A. G., Evdokimov V. V. Research and calculation of fatigue strength of flange joints of stretched structural elements. Bolted and special mounting joints in steel building structures. International Colloquium. – 1989. – Proceedings. vol.2 – pp. 41-17.Серпик И.Н., Школяренко Р.О. Влияние наклонных ребер жесткости в узлах соединения двутавров на передачу бимоментов. Строительство и реконструкция. 2021;(3):47-58.Serpik I.N., Shkolyarenko R.O. Influence of inclined stiffeners in i-beam connections on bimoment transferring. Building and Reconstruction. 2021;(3):47-58. (In Russ.)Перельмутер А. В., Тур В.В. Готовы ли мы перейти к нелинейному анализу при проектировании // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. Vol. 13. Issue 3. Pp. 86-102.Perel'muter A.V., Tur V.V. Gotovy li my perejti k nelinejnomu analizu pri proektirovanii. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. Vol. 13. Issue 3. Pp. 86-102. (rus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.