Experimental studies of the influence of deformations in nodal joints on the stress-strain state in a full-scale support made of MIC-C

Abstract

Introduction. Deformations in bolted joints of elements in theoretical studies were taken into account by introducing linear deformation modules of elements instead of elasticity modules. The necessity to take into account the deformability of the interfaces is due to the fact that rigid nodes of rod structures are actually deformable, while hinged ones are able to perceive moments. The pliability of bolted joints leads to increase in the total deformations of structural structures by 40 % and change in the forces in the elements by up to 30 %. In some cases, the forces in the elements change the sign.Materials and methods. The experiment was carried out with the assistance of Bridge Crew No. 81 on a full-scale design of an auxiliary support for the semi-mounted assembly of the bridge span structure, coordinated with the Central Research Institute and Glavmoststroy. The vertical load on the support was created by the weight of the bridge superstructure being mounted, the horizontal load was created using a cable attached to a C-100 bulldozer tractor. Cable tension control with a bulldozer was performed with a dynamometer. Relative deformations were measured using beacons drilled into the body of the elements using a strainmeter with a base of 505 mm and a division price of 0.01 mm. The displacements in the bolted joints of the elements were measured with a strainmeter with a base of 125 mm.Results. The experimental force values obtained in the presence of displacements in the joints of the auxiliary support are quite close to the calculation results according to the proposed method. The average value of the ratio of experimental forces in the elements, taking into account displacements in the joints, to the values of theoretical forces without displacements (according to the hinge scheme) and to the values of theoretical forces, taking into account displacements in bolted joints, according to the proposed methodology, are 0.84 and 1.05, respectively. The average relative change in forces caused by displacements in the joints of the elements is 48 % for braces and 18 % for racks.Conclusions. It is shown that the experimental values of the forces in the elements are close to their calculated values determined by the calculated modules of linear deformation. At the same time, the magnitude of the forces differs significantly from their values obtained by calculation without taking into account the displacements in the elements.

About the authors

V. N. Dolzhikov

Sochi State University (SSU)

Email: doljikov_v@mail.ru

E. N. Dolzhikova

Sochi State University (SSU)

Email: elena.nikolaevna.50@mail.ru

References

  1. Должиков В.Н., Удотова О.А. Влияние податливости узловых соединений на напряженно-деформированное состояние металлических стержневых систем // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2023. № 11 (779). С. 15–25. doi: 10.32683/0536-1052-2023-779-11-15-25. EDN RVOXQH.
  2. Васильков Б.С., Володин Н.М. Расчет сборных конструкций зданий с учетом податливости соединений. М. : Стройиздат, 1985. 144 с.
  3. Трофимов В.И., Третьякова Э.В., Зуева И.И. Учет влияния податливости болтового соединения на работу структурной конструкции // Строительная механика и расчет сооружений. 1976. № 1. С. 24–26. EDN YREYHX.
  4. Драган В.И., Шурин А.Б. Податливость стержневых систем с узловыми соединениями на пространственных листовых фасонках // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 7. С. 37–43. EDN UBYGRL.
  5. Davoodi М.R., Pashaei М.Н., Mostafavian S.А. Experimental study of the effects of bolt tightness on the behaviour of MERO-type double layer grids // Journal of the international Association for Shell and Spatial Structures. 2007. Vol. 48. Issue 153. Рр. 45–52.
  6. Ghasemi М., Davoodi М.R., Mostafavia S.А. Tensile stiffness of MERO-type connector regarding bolt tightness // Journal of Applied Sciences. 2010. Vol. 10. Issue 9. Рр. 724–730. doi: 10.3923/jas.2010.724.730
  7. Туснин А.Р., Платонова В.Д. Экспериментальные исследования влияния зазоров во фланцевых соединениях на напряженно-деформированное состояние узла // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 11. С. 1763–1779. doi: 10.22227/1997-0935.2023.11.1763-1779. EDN XHXVKE.
  8. Yoganata Y.S., Suswanto B., Iranata D., Ira-wan D. Analysis study of extended end plate connection due to cyclic load using finite element method // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 930. Issue 1. P. 012050. doi: 10.1088/1757-899X/930/1/012050
  9. Luo L., Du M., Yuan J., Shi J., Yu S., Zhang Y. Parametric analysis and stiffness investigation of extended end-plate connection // Materials. 2020. Vol. 13. Issue 22. P. 5133. doi: 10.3390/ma13225133
  10. Zhao D., Wang Z., Pan J., Wang P. Error analysis method of geometrically incomplete similarity of end-plate connection based on linear regression // Applied Sciences. 2020. Vol. 10. Issue 14. P. 4812. doi: 10.3390/app10144812
  11. Kayumov R.A., Shakirzyanov F.R. Large Deflections and Stability of Low-Angle Arches and Panels During Creep Flow // Advanced Structured Materials. 2020. С. 237–248. doi: 10.1007/978-3-030-54928-2_18
  12. Zheng Y., Guo Z. Investigation of joint behavior of disk-lock and cuplok steel tubular scaffold // Journal of Constructional Steel Research. 2021. Vol. 177. P. 106415. DOI: 10.1016/J. JCSR.2020.106415
  13. Калюжный Д.В., Джашеев Р.Ю. Влияние учета податливости узлов аутригеров на напряженно-деформированное состояние элементов стальных конструкций высотных зданий // Молодой ученый. 2023. № 24 (471). С. 85–94. EDN QHIYIR.
  14. Лапшин А.А., Морозов Д.В., Колесов А.И. Методика проектирования стальных конструкций из гнутых тонколистовых незамкнутых профилей с учетом податливости узловых соединений на самонарезающих винтах // Приволжский научный журнал. 2014. № 3 (31). С. 16–25. EDN SNZKRV.
  15. Новоселов А.А., Карелин Д.А. Оценка влияния податливости опорного узла стальной колонны // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2017. № 4 (43). С. 26–31. EDN ZWDQCB.
  16. Никитина К.Е. Влияние податливости узлов на напряженно-деформированное состояние каркаса // Молодой ученый. 2020. № 23 (313). С. 123–129. EDN GNYFTN.
  17. Балдин И.В., Уткин Д.Г., Балдин С.В. Исследование работы узлов сопряжения колонны и несущих ригелей системы «Купасс» // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 5 (52). С. 72–79. EDN VHMMUR.
  18. Tusnina V.M. Semi-rigid steel beam-to-column connections // Magazine of Civil Engineering. 2017. № 5 (73). Pp. 25–39. doi: 10.18720/MCE.73.3. EDN ZNLKNH.
  19. Лимонина А.А., Цыгановкин В.В., Юхнина А.А. Исследование конечной жесткости соединений металлических конструкций // Молодой ученый. 2021. № 22 (364). С. 139–144. EDN SRKGYS.
  20. Li S., Zhou Z., Luo H., Milani G., Abruz-zese D. Behavior of traditional Chinese mortise-tenon joints: Experimental and Numerical insight for coupled vertical and reversed cyclic horizontal loads // Journal of Building Engineering. 2020. Vol. 30. P. 101257. doi: 10.1016/j.jobe.2020.101257
  21. Белозеров П.Г. Планирование эксперимента узловых соединений элементов железобетонных конструкций с применением технологии быстромонтируемого вертикального скользящего соединения // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2023. № 6. С. 1–6. EDN AEQRML.
  22. Тур В.И., Тур А.В. Влияние податливости узловых соединений на напряженно-деформированное состояние металлического сетчатого купола // Фундаментальные исследования. 2014. № 6–6. С. 1165–1168. EDN SFCEKZ.
  23. Фарфель М.И., Гукова М.И., Кондрашов Д.В., Коняшин Д.Ю. Апробированная методика проведения мониторинга в зданиях и сооружениях // Вестник НИЦ Строительство. 2021. № 1 (28). С. 110–123. doi: 10.37538/2224-9494-2021-1(28)-110-123. EDN PQRXAD.
  24. Должиков В.Н. Влияние податливости болтовых соединений на работу вспомогательных опор для строительства мостов. Обзор // Международный журнал экспериментального образования. 2016. № 11–2. С. 243–248. EDN WZVOYD.
  25. Вейнблат Б.М., Бунеев Г.И. Расчет сооружений с несущими высокопрочными болтами // Труды МАДИ. 1975. № 77. С. 37–42.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».