THE EFFECT OF THE ACTUAL STIFFNESS OF BOLTED HINGED JOINTS ON THE BEARING CAPACITY OF THE ELEMENTS

Заголовок (англійською): 
THE EFFECT OF THE ACTUAL STIFFNESS OF BOLTED HINGED JOINTS ON THE BEARING CAPACITY OF THE ELEMENTS
Автор(и): 
V.V. Romaniuk
V.V. Supruniuk
L.I. Bezniuk
T.Y. Misyuk
Автор(и) (англ): 
V.V. Romaniuk
V.V. Supruniuk
L.I. Bezniuk
T.Y. Misyuk
Ключові слова (укр): 
болт, з’єднання, несуча здатність, опір, жорсткість, шарнірний вузол, балка.
Ключові слова (англ): 
bolt, connection, bearing capacity, resistance, rigidity, hinge joint, beam
Анотація (укр): 
В статті досліджується вплив часткової жорсткості шарнірного вузла з’єднання однопрольотної і багатопрольотної вільно обпертих балок з нижче розташованими конструкціями на їх напружено-деформований стан за дії вертикального рівномірно розподіленого навантаження. Вузли вільно обпертих балок за дії зовнішнього навантаження розкриваються на опорах, а монтажні болти заважають їх повному розкриттю, тобто вузли працюють як частково жорсткі. Знаючи деякі початкові параметри ідеально шарнірних вузлів, можна встановити, який вплив буде мати їх зміна як на розрахункову схему балок, так і на розрахункові схеми поперечних рам каркасів будівель і споруд, до складу яких вони входять, в цілому. Для визначення впливу опору монтажних болтів розкриттю опорних вузлів на напружений стан елементів використано метод початкових параметрів. Запропонована методика дозволяє визначити реальну жорсткість будь-якого болтового шарнірного з’єднання з урахуванням його дійсної роботи. а також регулювати його жорсткість, змінюючи діаметр болтів, міцність матеріалу, з якого вони виготовлені, їх кількість, відстань між ними, а також використовувати додатковий ресурс матеріалу за рахунок деякого зменшення максимальних напружень в розрахункових перерізах елементів. Особливо це стосується елементів, виконаних з перфорованих профілів, оскільки зміна напружено-деформованого стану в опорних зонах викликатиме перерозподіл напружень і в розрахункових точках їх перерізів як на опорах, так і в прольоті балок. Це обов’язково необхідно враховувати шляхом включення до розрахункових формул певних коефіцієнтів залежно від конкретних умов роботи.
Анотація (англ): 
The article investigates the influence of partial stiffness of the hinge joint of single-span and multi-span freely supported beams with lower structures on their stress-strain state under the action of vertical evenly distributed load. Joints of freely supported beams under the action of external load are opened on supports and mounting bolts interfere with their full opening, that is joints work as partially rigid. Knowing some initial parameters of ideally hinged joints, it is possible to establish what influence their change will have both on the calculation scheme of beams, and on calculation schemes of cross frames of frameworks of buildings and constructions, to which they enter, as a whole. The method of initial parameters was used to determine the influence of the resistance of the mounting bolts on the opening of the support joints on the stress state of the elements. The offered technique allows to define real rigidity of any bolted hinge connection taking into account its actual work and to adjust it stiffnesst by changing the diameter of the bolts, the strength of the material from which they are made, their number, distance between them, as well as use additional material resource by reducing the maximum stresses in the calculated cross sections. This is especially true of elements made of perforated profiles, because the change of stress-strain state in the support zones will cause redistribution of stresses in the calculated points of their cross sections, both on the supports and in the span of the beams. This must be taken into account by including certain coefficients in the calculation formulas, depending on the specific operating conditions.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2021, номер 107
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2021, issue 107
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Дата публікації: 
27 Декабрь 2021
Номер збірника: 
Університет автора: 
National University of Water and Environmental Engineering, 11, Soborna str., Rivne, Ukraine, 33024
Литература: 
  1. Stalevi konstruktsiyi (Steel structures). DBN V.2.6 – 198: 2014. .(in Ukrainian)
  2. Eurocode 3: Design of steel structures. EN 1993-1-8:2005.
  3. V. Romanіuk, V. Suprunіuk. Mitsnist ta deformatyvnist perforovanykh elementiv stalevoyi arky (Strength and deformability of perforated elements of steel arch). Monohrafiya. ‑ Rivne, NUVHP, 2013. (in Ukrainian)
  4. V. Romanіuk, V. Suprunіuk. 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). Zbirnyk naukovykh prats Ukrayinskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu. Kharkiv, UkrDUZT, 2018. Vypusk 175. – P. 98 – 108. (in Ukrainian)
  5. V. Romanіuk, V. Suprunіuk. Eksperymentalni doslidzhennya prolotnykh konstruktsiy z perforovanykh elementiv za skladnoho napruzheno-deformovanoho stanu (Experimental researches of of flexible constructions from perforated elements at a complex stress-deformed state). Opir materialiv i teoriya sporud: nauk. –tekh zbirn. K: KNUBA, 2019. Vyp. 103. Pages 189–300. .(in Ukrainian)
  6. Xue-Chun Liu, Fu-Yuan Cui, Zi-Qin Jiang, Xiao-Qing Wang. Tension–bend–shear capacity of bolted-flange connection for square steel tube column. Engineering Structures, Volume 20115, December 2019, Article 109798.
  7. Farshad Hashemi Rezvani, Hamid Ronagh. Span length effect on alternate load path capacity of welded unreinforced flange-bolted web connections. Journal of Constructional Steel Research, Volume 138, November 2017. Pages 714–728.
  8. Jia Wang, Brian Uy, Huu-Tai Thai, Dongxu Li. Behaviour and design of demountable beam-to-column composite bolted joints with extended end-plates. Journal of Constructional Steel Research, Volume 144, May 2018. Pages 221–235.
  9. I. Shardakov, A. Shestakov, M. Son, A. Zemlanuhin, I. Glot. Beam to column flange connection: from elasticity to destruction (theory and experiment). Procedia Structural Integrity. Volume 132018. Pages 1324–1329.
  10. I. Shardakov, A. Shestakov, I. Glot. Experimental and Theoretical Study of Deformation Processes in a Flange Connection of Iron Beams. Procedia Structural Integrity. Volume 92018. Pages 207–214.
  11. V. Romaniuk, V. Supruniuk. Influence of Flexibility of Bolted Joints on Rigity of the Hingeless Frame. Springer Nature Switzerland AG 2021: EcoComfort 2020, LNCE 100, Pages 371–377, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_45.
  
References: 
  1. Stalevi konstruktsiyi (Steel structures). DBN V.2.6 – 198: 2014. .(in Ukrainian)
  2. Eurocode 3: Design of steel structures. EN 1993-1-8:2005.
  3. V. Romanіuk, V. Suprunіuk. Mitsnist ta deformatyvnist perforovanykh elementiv stalevoyi arky (Strength and deformability of perforated elements of steel arch). Monohrafiya. ‑ Rivne, NUVHP, 2013. (in Ukrainian)
  4. V. Romanіuk, V. Suprunіuk. 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). Zbirnyk naukovykh prats Ukrayinskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu. Kharkiv, UkrDUZT, 2018. Vypusk 175. – P. 98 – 108. (in Ukrainian)
  5. V. Romanіuk, V. Suprunіuk. Eksperymentalni doslidzhennya prolotnykh konstruktsiy z perforovanykh elementiv za skladnoho napruzheno-deformovanoho stanu (Experimental researches of of flexible constructions from perforated elements at a complex stress-deformed state). Opir materialiv i teoriya sporud: nauk. –tekh zbirn. K: KNUBA, 2019. Vyp. 103. Pages 189–300. .(in Ukrainian)
  6. Xue-Chun Liu, Fu-Yuan Cui, Zi-Qin Jiang, Xiao-Qing Wang. Tension–bend–shear capacity of bolted-flange connection for square steel tube column. Engineering Structures, Volume 20115, December 2019, Article 109798.
  7. Farshad Hashemi Rezvani, Hamid Ronagh. Span length effect on alternate load path capacity of welded unreinforced flange-bolted web connections. Journal of Constructional Steel Research, Volume 138, November 2017. Pages 714–728.
  8. Jia Wang, Brian Uy, Huu-Tai Thai, Dongxu Li. Behaviour and design of demountable beam-to-column composite bolted joints with extended end-plates. Journal of Constructional Steel Research, Volume 144, May 2018. Pages 221–235.
  9. I. Shardakov, A. Shestakov, M. Son, A. Zemlanuhin, I. Glot. Beam to column flange connection: from elasticity to destruction (theory and experiment). Procedia Structural Integrity. Volume 132018. Pages 1324–1329.
  10. I. Shardakov, A. Shestakov, I. Glot. Experimental and Theoretical Study of Deformation Processes in a Flange Connection of Iron Beams. Procedia Structural Integrity. Volume 92018. Pages 207–214.
  11. V. Romaniuk, V. Supruniuk. Influence of Flexibility of Bolted Joints on Rigity of the Hingeless Frame. Springer Nature Switzerland AG 2021: EcoComfort 2020, LNCE 100, Pages 371–377, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_45.