Вплив жорсткості фланцевого гребеневого вузла двошарнірної арки на перерозподіл зусиль в її елементах

Заголовок (російською): 
Влияние жесткости фланцевого конькового узла двухшарнирной арки на перераспределение усилий в ее элементах
Заголовок (англійською): 
Influence of rigidity of a flange ridge knot of a double hinged arch on the redistribution of efforts in its elements
Автор(и): 
Романюк В.В.
Супрунюк В.В.
Автор(и) (англ): 
Romaniuk V. V.
Supruniuk V. V.
Ключові слова (укр): 
болт, з’єднання, фланець, несуча здатність, опір, жорсткість, закріплення, арка, гребеневий вузол
Ключові слова (рус): 
болт, соединение, фланец, несущая способность, сопротивление, жесткость, крепление, арка, коньковый узел
Ключові слова (англ): 
bolt, joint, flange, bearing capacity, strength, rigidity, fastening, arch, ridge knot
Анотація (укр): 
Теоретичне визначення дійсної жорсткості конькового вузла сталевої перфорованої арки здійснено з використанням методу початкових параметрів, який дозволив обчислити напруження в верхньому опорному перерізі поясу конструкції. Застосування запропонованої методики розрахунку дозволяє визначити жорсткість болтового фланцевого з'єднання з урахуванням його реальної роботи, а також змінювати її за рахунок зміни геометричних параметрів вузлових деталей, тобто, діаметра болтів або товщини фланців. Відзначено, що при розрахунку будівельних конструкцій важливе значення має точне визначення крайових умов з'єднання вузлових елементів, що істотно впливає на перерозподіл зусиль в окремих елементах конструкцій по їх довжині і жорсткість вузлів. Особливо це стосується фланцевих болтових з'єднань. В сучасних нормах проектування використовуються ідеалізовані схеми вузлових з'єднань, які, згідно з численними дослідженнями, в повному обсязі відповідають фактичним умовам роботи вузлових з'єднань і конструкцій в цілому. Для реалізації мети досліджень, тобто, теоретичного визначення жорсткості конькового вузла сталевої попередньо напруженої перфорованої арки, використовується метод початкових параметрів, який дозволив визначити теоретичні напруження в опорному перерізі кріплення верхнього пояса до конькового вузла арки. Розбіжність в значеннях фактичних напружень в перетинах балки і теоретичних, розрахованих відповідно до чинних проектними правилами, пояснюється гнучкістю фланцевих болтових з'єднань, які, завдяки діючему в вузлі згинному моменту, розкриваються, хоча в теоретичних розрахунках цей вузол прийнятий абсолютно жорстким. Жорсткість залежить від товщини фланців, діаметра болтів, відстаней між ними, значень попереднього натягу болтів і зовнішнього навантаження. Зроблено висновок про те, що застосування запропонованої методики розрахунку дозволяє визначити жорсткість болтового фланцевого з'єднання з урахуванням його фактичної роботи, і яка, згідно з експериментальними дослідженнями і теоретичними розрахунками, відрізняється від ідеалізованих схем розрахунку. Крім того, методика дозволяє змінити жорсткість болтового з'єднання, змінюючи діаметр болтів або товщину фланців, а також використовувати додатковий ресурс матеріалу за рахунок деякого зменшення максимальних напружень в ослаблених перетинах елементів.
Анотація (рус): 
Теоретическое определение действительной жесткости конькового узла стальной перфорированной арки осуществлено с использованием метода начальных параметров, который позволил вычислить напряжения в верхнем опорном сечении пояса конструкции. Применение предложенной методики расчета позволяет определить жесткость болтового фланцевого соединения с учетом его реальной работы, а также изменять ее за счет изменения геометрических параметров узловых деталей, то есть, диаметра болтов или толщины фланцев.
Анотація (англ): 
The theoretical determination of the actual stiffness of the ridge knot of a steel perforated arch was carried out using the initial parameter method, which made it possible to calculate the stress in the upper reference section of the structure belt. The application of the proposed calculation method makes it possible to determine the rigidity of the bolted flange connection, taking into account its actual operation, and to change it by changing the geometrical parameters of the nodal details, that is, the diameter of the bolts or the thickness of the flanges. It is marked that in the calculation of building constructions an important value has exact determination of boundary conditions of connection of nodal elements, that substantially influences on the redistribution of efforts in the separate elements of constructions on their length and rigidity of knots. Especially it touches of flange bolted joints. Current design rules use idealized schemes of nodal joints, which, according to numerical researches, do not fully correspond to the actual operating conditions of nodal joints and constructions on the whole. For realization of aim of researches, that is, theoretical determination of rigidity of ridge knot of the steel preliminary tense perforated arch, the method of initial parameters is used, which allowed to define theoretical tensions in the supporting cut of fastening upper belt to the ridge knot of arch. Divergence in the values of actual tensions in the cuts of beam and theoretical, calculated according to the current design rules, is explained by the flexibility of the flanged bolted joints, that due to the actions in the knot of bending moment opens up, although in theoretical calculations this joint is accepted by absolutely rigid. Rigidity depends on the thickness of flanges, diameter of bolts, the distances between them, the values of the previous tension of the bolts and external loading. The conclusion is set forth, that the application of the offered methodology of calculation allows to define the rigidity of the bolted flanged joint taking into account its actual work, and which, according to experimental researches and theoretical calculations, differs from the idealized calculation schemes. In addition the proposed methodology allows to change the rigidity of the bolted jont, changing the diameter of the bolts or the thickness of the flanges, and also to use the additional resource of material due to some reduction of the maximum tensions in weak cuts of elements.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2021, номер 106
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2021, номер 106
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2021, number 106
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
18-106_romanyuk_suprunyuk.pdf
Дата публікації: 
28 May 2021
Номер збірника: 
106
Університет автора: 
Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне
Литература: 
  1. Сталеві конструкції [Текст]: ДБН В.2.6 – 198: 2014. – [oфіц. вид.]. – К.: ДП «Укрархбудінформ», 2014. – 199 с. – (Нормативний документ Мінрегіонбуду України. Норми проектування).
  2. Eurocode 3: Design of steel structures. EN 1993-1-8:2005.
  3. Романюк В. В. Міцність та деформативність перфорованих елементів сталевої арки [Текст]: монографія / В. В. Романюк, В. В. Супрунюк. – Рівне: НУВГП, 2013. – 106 с.
  4. Романюк В. В. Несуча здатність перфорованих прогонів Z-подібного профілю за косого згину [Текст]: монографія / В. В. Романюк, В. Б. Василенко, В. В. Супрунюк. – Рівне: НУВГП, 2017. – 206 с.
  5. Романюк В. В. Особливості розрахунку прольотних конструкцій з перфорованих елементів за складного напружено-деформованого стану [Текст] / В. В. Романюк, В. В. Супрунюк // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. – Харків: УкрДУЗТ, 2018. – Випуск 175. – С. 98 – 108.
  6. Романюк В.В. Експериментальні дослідження прольотних конструкцій з перфорованих елементів за складного напружено-деформованого стану [Текст] / В. В. Романюк, В. В. Супрунюк // Опір матеріалів і теорія споруд: наук. – тех. збірн. – К.: КНУБА, 2019. – Вип. 103. – С. 189-200.
  
References: 
  1. Stalevi konstruktsiyi (Steel structures) [Tekst]: DBN V.2.6 – 198: 2014. – [ofits. vyd.]. – K.: DP «Ukrarkhbudinform», 2014. – 199 s. – (Normatyvnyy dokument Minrehionbudu Ukrayiny. Normy proektuvannya).
  2. Eurocode 3: Design of steel structures. EN 1993-1-8:2005.
  3. Romanіuk V. V. Mitsnist ta deformatyvnist perforovanykh elementiv stalevoyi arky (Strength and deformability of perforated elements of steel arch) [Tekst]: monohrafiya / V. V. Romanіuk, V. V. Suprunіuk. – Rivne: NUVHP, 2013. – 106 s.
  4. Romanіuk V. V. Nesucha zdatnist perforovanykh prohoniv Z-podibnoho profilyu za kosoho z·hynu (Carrying capacity of perforated runs of Z-shaped profile in oblique bending) [Tekst]: monohrafiya / V. V. Romanіuk, V. B. Vasylenko, V. V. Suprunіuk. – Rivne: NUVHP, 2017. – 206 s.
  5. 5. Romanіuk V. V. Osoblyvosti rozrakhunku prolotnykh konstruktsiy z perforovanykh elementiv za skladnoho napruzheno-deformovanoho stanu (Features of the calculation of span structures from perforated elements in complex stress-strain state) [Tekst] / V. V. Romanіuk, V. V. Suprunіuk // Zbirnyk naukovykh prats Ukrayinskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu. – Kharkiv: UkrDUZT, 2018. – Vypusk 175. – S. 98 – 108.
  6. Romanyuk V.V. Eksperymentalni doslidzhennya prolotnykh konstruktsiy z perforovanykh elementiv za skladnoho napruzheno-deformovanoho stanu (Experimental researches of flexible constructions from perforated elements at a complex stress-deformed state) [Tekst] / V. V. Romaniuk, V. V. Supruniuk // Opir materialiv i teoriya sporud: nauk. – tekh. zbirn. – K.: KNUBA, 2019. – Vyp. 103. – S. 189-200.