Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния жесткого фланцевого узла на болтах с предварительным натяжением

ВВЕДЕНИЕ 2
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 4
1.1 Общие сведения о существующих решениях жестких узлов стальных рам 4
1.2 Анализ литературных источников об эффективности применения жестких узлов на болтах с предварительным натяжением и на сварке. 11
1.3 Выводы. 15
2 Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния жесткого фланцевого узла на болтах с предварительным натяжением 17
2.1 Расчет стального каркаса 17
2.2 Методика экспериментальных исследований 26
2.3 Анализ результатов эксперимента 35
2.4 Выводы по главе 42
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕСТКОГО СВАРНОГО УЗЛА 44
3.1 Методика экспериментальных исследований 44
3.2 Анализ результатов эксперимента 50
3.3 Выводы по главе 60
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЖЕСТКИЗ УЗЛОВ СТАЛЬНЫХ РАМ КАРКАСОВ ЗДАНИЙ. ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ЭКОНОМИЧНОГО КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ УЗЛА 61
4.1 Технико-экономические показатели 61
4.2 Сравнение технико-экономических показателей жестких узлов на болтах с контролируемым натяжением и на сварке. 64
4.3 Выводы по главе 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное) 68
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (обязательное) 72

Весь текст будет доступен после покупки

На сегодняшний день наблюдается рост темпа строительства зданий и сооружений с использованием металлических конструкций, так как возводится все больше торгово-развлекательных и административных зданий, при строительстве которых используется рамная конструктивная схема.
Рамные каркасы, состоят из сетки горизонтальных и вертикальных конструктивных элементов, где в большинстве случаев горизонтальными являются стальные балки, а вертикальными – колонны. При соединении этих элементов необходимо обеспечивать их геометрическую неизменяемость в двух направлениях: поперечном и продольном, для этого разрабатывается соединение колонн с балками в рамных узлах.
Узлы, в которых происходит соединение основных конструктивных компонентов, а также нескольких конструкций в единую систему, являются крайне важной составляющей любых зданий или сооружений, кроме того, такие узлы нередко участвуют в передаче усилий между частями каркаса сооружения.
Конструктивное решение всех узлов соединения балки и колонны подразделятся на шарнирное и жесткое, также можно встретить полужесткое соединение. Шарнирное соединение отличается тем, что в таком узле могут возникать и продольные и поперечные усилия, в жестком соединении элементы передают друг другу изгибающие моменты, при этом не допускается перемещения между ними.
Жесткие соединения надежно показали себя на практике, использование жестких узлов позволяет создать прочное соединение, которое способно выдерживать значительные нагрузки и обеспечивать безопасность и надежность сооружения.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Общие сведения о существующих решениях жестких узлов стальных рам
Жесткий узел – это узел соединения элементов конструкции, в котором концы всех стержней соединены между собой жестко.
Жесткое соединение – это соединение, не допускающее взаимного сдвига или поворота соединяемых элементов конструкций.
Соединение элементов в жестком узле выполняются на болтах с контролируемым натяжением или на сварке. Они регламентируются СП 16.13330.2017 Стальные конструкции [1].
Фланцевые соединения это один из видов соединений на болтах с контролируемым натяжением, в таких узлах усилия между фланцем и колонной, соединенных болтами, передаются при помощи сил трения, которые возникают между соединенными поверхностями элементов вследствие предварительного натяжения болтов.
При обработке соединяемых поверхностей производится их обработка, для создания необходимого коэффициента трения. Для обработки соединений применяют такие виды обработки как:
0,58 - дробеструйную или пескоструйную обработки без последующей консервации;
0,50 - дробеструйную или пескоструйную обработки одной поверхности с консервацией ее полимерным клеем и утоплением в него карборундового порошка, а другой поверхности - стальными щетками без консервации;
0,42 - газопламенную обработку без консервации;
0,35 - обработку стальными щетками без консервации;
0,38 - дробеметную обработку двух поверхностей без последующей консервации;
0,61 - дробеметную двух поверхностей с последующим их газопламенным нагревом до 250-300°С на кольцевых зонах вблизи отверстий площадью не менее площади шайбы (для заводских условий).
Сборку фрикционных соединений на болтах с контролируемым натяжением производят в следующем порядке.
- совмещают отверстия и фиксируют взаимное положение элементов и деталей соединения монтажными пробками;
- устанавливают в свободные отверстия болты с предварительным натяжением и затягивают их гайковертами;
- проверяют плотность стягивания пакета;
- затягивают поставленные болты с предварительным натяжением на расчетное усилие динамометрическими ключами;
- производят герметизацию соединений;
- удаляют пробки и в освободившиеся отверстия ставят болты с предварительным натяжением с затяжкой их на расчетное усилие.
Производить натяжение болтов с предварительным натяжением до достижения расчетных усилий необходимо путем закручивания гайки с необходимым крутящим моментом (метод натяжения по крутящему моменту). Применение предварительного натяжения болтов с помощью углового поворота не рекомендуется.
При сварном соединении балка и колонны соединяются сваркой. Такие соединения являются эффективным и прямым средством передачи усилий от одного элемента к соседнему элементу конструкции. Сварные соединения обычно изготавливаются путем расплавления основного металла деталей для соединения с металлом сварного шва, который после охлаждения образует соединение.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81 – М.: Стандартинформ, 2018. – 140 с.
2. Вершинин Д.С. Экономическое сравнение вариантов различных рамных узлов. // Искусствоведение, архитектура и строительство – Современные строительные технологии и материалы: материалы международной научной конференции, 2014 г. /КузГТУ.– Кемерово, 2014. .17-28 с.
3. Leigh Manson. Analysis and Comparison of Connections in Steel Structures. [Электронный ресурс] / Leigh Manson. // Civil and Environmental Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign. – 2005.
4. Патлусова К.А. "Анализ конструкции фланцевого соединения с применением ПК "ANSYS"" Вопросы науки и образования, no. 24 (36), 2018, pp. 28-38.
5. Michael Bolduc, P.E., John Thomsen, P.E., and Joseph Zona, P.E. A Tale of Two Projects // MODERN STEEL CONSTRUCTION October 2007.
6. Троицкий, П. Н., Левитанский, И. В. Исследование действительной
работы сварного рамного узла крепления и рекомендации по его расчёту
[Текст] / Н. И. Троицкий, И. В. Левитанский // Материалы по
металлическим конструкциям - 1977. -№ 19
7. Серия 2.440-1 Выпуск 1. Рамные и шарнирные узлы балочных клеток и примыкания ригелей к колоннам. Дата актуализации: 01.01.2021 - ЦИТП Госстроя СССР, 1982. – 82 с.

Весь текст будет доступен после покупки