Щуцкий Сергей Викторович, доцент кафедры «Металлические, деревянные и пластмассовые конструкции», кандидат технических наук, доцент
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Sergei V. Shchutsky, Cand.Sci. (Engineering), Associate Professor of the Metal, Wood and Plastic Structures Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Лиманцев Алексей Алексеевич, старший преподаватель кафедры «Металлические, деревянные и пластмассовые конструкции», кандидат технических наук, доцент
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Aleksei A. Limantsev, Senior Lecturer of the Metal, Wood and Plastic Structures Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Скуратов Сергей Викторович, доцент кафедры «Металлические, деревянные и пластмассовые конструкции»
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Sergei V. Skuratov, Cand.Sci. (Engineering), Associate Professor of the Metal, Wood and Plastic Structures Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Левенец Кристина Валерьевна, магистрант кафедры «Металлические, деревянные и пластмассовые конструкции»
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Kristina V. Levenets, Master's Student of the Metal, Wood and Plastic Structures Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Введение. Статья посвящена оптимизации конструкции карнизного узла рамы, выполненной из круглых труб. Рассмотрена стальная решетчатая рама пролетом 66 м. Ригель рамы в виде фермы передает усилия через жесткий карнизный узел на стойку рамы. В подобных конструкциях максимальные изгибающие моменты воспринимает карнизный узел, регулирование геометрии которого является одной из задач оптимального проектирования. Целью данной работы является создание наиболее рационального конструктивного решения данного узла.
Материалы и методы. В решетчатых рамах с внутренней стороны сходятся, в зависимости от выбранной конструкции, 5–7 элементов, которые испытывают напряжение сжатия. Классические варианты выполнения данного узла приводят к необходимости применения более толстостенных труб, что является причиной перерасхода материала. В ходе исследования были выполнены моделирование и расчет карнизного узла в различных вариантах исполнения. В ходе анализа результатов расчета были определены недостатки рассмотренного карнизного узла рамы.
Результаты исследования. В результате оптимизации конструкции узла был предложен новый вариант, в котором соединение нижнего пояса выполнено при помощи прорезной фасонки. Данное решение позволяет наиболее полно использовать несущую способность сечения нижнего пояса.
Обсуждение и заключение. В результате оптимизации предлагаемая конструкция карнизного узла позволяет снизить металлоемкость при сохранении относительной простоты изготовления. При этом за счет снижения локальных напряжений удается добиться большей прочности и надежности карнизного узла.
Introduction. The article investigates the ways to optimise the design of a truss-to-column connection in a frame structure made of round tubes. A steel lattice frame with a span of 66 m has been studied. A spanning member of a frame in the form of a truss transmits loads to a frame column through a rigid truss-to-column connection. In such structures, the maximum bending moments are applied to a truss-to-column connection, thus the problem of regulating its geometry is one of the objectives to be solved within the optimal designing. The aim of this paper is to create the most rational design solution for such a connection.
Materials and Methods. In the lattice frames, depending on the chosen design, 5 to 7 members subject to compression stress converge at its inner side. The conventional variants of executing this connection would require using the heavy wall tubes which would result in the excess of material consumption. Within the research, modeling and calculation of various configurations of the truss-to-column connection were executed. The analysis of the calculation results revealed the shortcomings of the studied truss-to-column connection in a frame structure.
Results. As a result of the connection design optimisation, a new configuration was suggested, where the connection of a bottom chord was executed by a slotted gusset plate. Such a solution allows for the most complete use of the bearing capacity of the bottom chord cross section.
Discussion and Conclusion. As a result of the optimisation, the proposed design of a truss-to-column connection makes it possible to reduce the metal consumption while maintaining the relative simplicity of manufacture. At the same time, by reducing the local stresses, it is possible to achieve the greater strength and reliability of a truss-to-column connection.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.