Сюаньчжэнь Сун, аспирант Донского института, Шандуньского транспортного университета, ResearcherID: К-3654-5976, ScopusID: 57197727504
250357, Китай, г. Цзинань, р-н Чанцин, ул. Хайтан, 5001
Xuanzhen Song, PhD student at the Don College, Shandong Jiaotong University, ResearcherID: К-3654-5976, ScopusID: 57197727504
5001, Haitan Road, Changqing District, Jinan, 250357, China
Муселемов Хайрула Магомедмурадович, доктор технических наук, заведующий кафедрой строительных конструкций и гидротехнических сооружений Дагестанского государственного технического университета
367026, Республика Дагестан, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70
Khairulla M. Muselemov, Dr.Sc. (Eng.), Head of the Department of Building Structures and Hydraulic Structures
70 Imama Shamilya Ave., Makhachkala, 367026, Republic of Dagestan
Бескопыльный Алексей Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры организации перевозок и дорожного движения, ResearcherID: P-1373-2015, ScopusID: 57212303470
344003, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
Alexey N. Beskopylny, Dr.Sc. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Transportation and Traffic Management, ResearcherID: 57212303470, ScopusID: 57212303470
162 Sotsialisticheskaya Str., Rostov-on-Don, 344003
Введение. Конструкции из бамбука получили широкое распространение в странах Азии, Африки, Латинской Америки. Бамбук представляет собой градиентный материал с неодинаковыми свойствами по поперечному сечению и характерной анизотропией: хорошими свойствами в продольном и слабыми поперечном направлениях. В связи с этим соединения бамбуковых стержней представляет слабое место в конструкции, что является научной проблемой. В современной литературе показана недостаточная эффективность различных типов соединений бамбуковых стержней, что приводит к прогрессирующему обрушению конструкции. Выявленные пробелы в существующих исследованиях позволили сформулировать цель настоящей статьи: разработка новых типов соединений стержней бамбука для обеспечения безопасной и надежной работы ферменной конструкции.
Материалы и методы. Объектом исследования является ферменная конструкция из бамбука с толщиной стенки не менее 10 мм. Расчет ферм проводился по усовершенствованным методам вырезания узлов, подбора сечений и построения линий влияния.
Результаты исследования. Предложена новая конструкция соединения бамбуковых стержней в пространственном случае. Усовершенствованный пространственный шарнир представляет собой цельную стальную сферу горячей ковки с 18 резьбовыми отверстиями и обработанной опорной поверхностью под углами 45°, 60° и 90° относительно друг друга. На каждом конце элемента пространственной конструкции прикрепляется коническая стальная секция для передачи усилия от бамбуковых соединений к узловым соединениям. Благодаря такому сужающемуся конусообразному сечению узловые соединения могут быть соединены со многими элементами одновременно. Проведен расчет фермы пешеходного моста при различных вариантах приложения нагрузки. Показано, что предложенный тип соединения обеспечивает эффективную работу пространственной конструкции. Реальный коэффициент надежности 2,33 превосходит традиционное значение на 29 %.
Обсуждение и заключения. Предложенные варианты обеспечения надежного соединения бамбуковых стержней имеют большое значение при проектировании и строительстве бамбуковых ферменных конструкций пространственного типа. Сферический шарнир и конусное крепление с металлическим тросом создают надежное соединение, что имеет решающее значение для конструкций мостового типа или жилых помещений. Перспективы настоящей работы сосредоточены на исследовании эффективности предложенных соединений в динамических задачах в условиях движущейся нагрузки и ползучести.
Introduction. Bamboo structures have become widespread in Asia, Africa, and Latin America. Bamboo is a gradient material with unequal cross-sectional properties and characteristic anisotropy: good properties in the longitudinal and weak transverse directions. The connection of bamboo rods thereby represents a weak point in the design, which is a scientific issue. In modern literature, the lack of the efficiency of various types of bamboo rod joints has been shown leading to a progressive collapse of a structure. The identified gaps in the existing research has enabled us to formulate the aim of the article, which is to develop new types of bamboo rod connections to ensure safe and reliable operation of the truss structure.
Materials and Methods. The object of the study is a bamboo truss with a wall thickness of at least 10 mm. The trusses were calculated by means of the advanced methods of cutting nodes, selecting cross-sections, and designing influence lines.
Research Results. A new design for connecting bamboo rods in the spatial case has been set forth. The advanced spatial hinge is a one-piece hot-forged steel sphere with 18 threaded holes and a machined support surface at angles of 45°, 60° and 90° in relation to each other. A conical steel section is attached at each end of the spatial structure element to transfer force from the bamboo joints to the nodal ones. Due to this tapering cone-shaped section, the nodal joints can be connected to lots of elements at once. The pedestrian bridge truss has been calculated for various load application options. It is shown that the suggested type of connection ensures efficient operation of the spatial structure. The actual reliability factor of 2.33 is 29% over the traditional value.
Discussion and Conclusions. The suggested options for ensuring a reliable connection of bamboo rods are of primary importance in the design and construction of bamboo truss structures of a spatial type. A spherical hinge and a conical attachment with a metal cable create a reliable connection, which is critical for bridge-type structures or residential buildings. The prospects of the work are focused on investigating the efficiency of the suggested compounds in dynamic tasks under a moving load and creep.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.