CC BY
423
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
УДК 624.078.4 DOI: 10.22227/1997-0935.2021.1.20-29
Исследование жесткости узлов соединений ригеля и стойки модульных быстровозводимых зданий
В.С. Широков1, В.Ю. Алпатов2, Е.А. Гордеев2
1 Самарский научно-исследовательский и проектный институт нефтедобычи (СамараНИПИнефть);
г. Самара, Россия;
2 Самарский государственный технический университет (СамГТУ); г. Самара, Россия АННОТАЦИЯ
Введение. Предмет исследования — вращательная жесткость узлового соединения каркаса модульных зданий. Жесткость узловых соединений оказывает непосредственное влияние на расчет строительных конструкций, однако в отечественных нормах проектирования отсутствуют прямые указания по данной характеристике. Для модульных зданий характерны нетиповые узловые соединения, поэтому необходимо проводить исследования вращательной жесткости узлов. Цель данной работы — установление границ жестких и полужестких узлов соединения ригеля из швеллера и стойки из квадратной трубы модульных зданий.
Материалы и методы. Классификация узловых соединений принята согласно нормам Eurocode 3, который устанавливает границы для шарнирных, полужестких и жестких узлов. Для вычисления значений начальной вращательной N N жесткости использован компонентный метод конечных элементов, реализованный в ПК IDEA StatiCA. Рассмотрены
^^ варианты с непосредственным примыканием на сварке ригеля к стойке, а также соединения с дополнительным
X ф ребром жесткости.
£ Результаты. Получены значения вращательных жесткостей крепления ригелей к стойкам. Установлено, что при
с W пролетах, характерных для модульных зданий, узлы с непосредственным примыканием швеллеров к стойкам из ква-
дратных труб следует классифицировать в общем случае как полужесткие и учитывать их вращательную жесткость . в расчетных схемах. Для узлов с дополнительным ребром изменение вращательной жесткости крепления имеет
® ® нелинейный характер. При размерах ребра, близких к размерам сечения стойки, происходит резкое увеличение
g Ц вращательной жесткости, и соединения переходят в класс жестких.
О Выводы. Построена номограмма для различных сечений швеллеров и квадратных труб с минимальными размера-
. > ми ребер, при которых узел соединения ригеля со стойкой следует считать жестким. Данную номограмму рекомен-
сч сч о о
ф ф
дуется использовать при назначении размеров ребер жесткости.
g tj КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: модульные здания, вращательная жесткость, жесткие узлы, полужесткие узлы, швеллер,
труба, ребро жесткости
о
0 У
< Благодарности. Авторы выражают благодарность редакции журнала за оперативную работу при подготовке статьи
^ "g к печати. А также рецензенту за конструктивные замечания, позволившие улучшить содержание статьи.
8 «
041 о ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Широков В.С., Алпатов В.Ю., Гордеев Е.А. Исследование жесткости узлов соединений
"S ригеля и стойки модульных быстровозводимых зданий // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. Вып. 1. С. 20-29. DOI: 10.22227/
1997-0935.2021.1.20-29
1 §
^ с
й ^ Research into the stiffness of beam-column joints
of modular prefabricated buildings
CD
T- ^ _
£
ОТ О 1
Viacheslav S. Shirokov1, Vadim Yu. Alpatov2, Evgeniy A. Gordeyev2
Samara research and design institute of oil production (SamaraNIPIneft); Samara, Russian Federation;
> 2 Samara State Technical University; Samara, Russian Federation
L? W s (9
s s ABSTRACT
S £ Introduction. Rotational stiffness of a joint in modular building frames is the subject of this research. The stiffness of joints
¡E £ has a direct impact on the analysis of building structures. However, Russian design standards lack any clear instructions
jjj jg concerning this characteristic. Modular buildings have non-standard joints; therefore, it is necessary to study their rotational
tQ > stiffness. The purpose of this work is to differentiate rigid joints, connecting a channel beam to a square pipe column, from semi-rigid ones.
© В.С. Широков, В.Ю. Алпатов, Е.А. Гордеев, 2021 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
Исследование жесткости узлов соединений ригеля и стойки _
, С.20-29
модульных быстровозводимых зданий
Materials and methods. Joints are classified according to Eurocode 3, that sets the limits for pinned, rigid and semi-rigid joints. The component-based finite element model implemented in the IDEA StatiCA software package is used to calculate the value of initial rotational stiffness. Two types of joints were studied: one that has an angle stiffener, and the other that has none.
Results. The values of rotational stiffness of beam-column joints are obtained. It's been identified that the joints of spans, typical for modular buildings, having no angle stiffeners, should be classified as semi-rigid and their rotational stiffness should be taken into account in designs. The variability of rotational stiffness of joints, having angle stiffeners, is nonlinear. If the dimensions of an angle stiffener are close to those of the cross section of a column, rotational stiffness rises steeply and joints turn rigid.
Conclusions. A nomogram was made for various sections of channels and pipes having minimum angle stiffener dimensions, ensuring the rigidity of beam-column joints. The nomogram is recommended as a guidance for setting angle stiffener dimensions.
KEYWORDS: modular buildings, rotational stiffness, rigid joints, semi-rigid joints, channel, pipe, angle stiffener
Acknowledgements. The co-authors would like to express gratitude to the editorial staff for the fast preparation of this article for publication. The co-authors are also grateful to the reviewer for his constructive feedback that has enabled them to improve the text of the article.
FOR CITATION: Shirokov V.S., Alpatov V.Yu., Gordeyev E.A. Research into the stiffness of beam-column joints of modular prefabricated buildings. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2021; 16(1):20-29. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.1.20-29 (rus.).
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время возведение модульных зданий из стальных конструкций — актуальное направление в строительной отрасли. Г.М. Бадьин и С.А. Сычев приводят следующее определение: «Быстровозво-димые модульные здания (БМЗ) — это сооружения, монтируемые из объемных унифицированных элементов — блок-модулей заводского изготовления, включая системы внутреннего инженерного оборудования, обеспечивающие заданные физико-механические свойства конструкций, устойчивость, жесткость, прочность, неизменяемость геометрических размеров модулей при их транспортировании и монтаже» [1]. Эти здания являются капитальными постройками, часто имеющими несколько этажей. Они широко применяются при освоении месторождений нефти и газа, в труднодоступных регионах, где используются для обустройства котельных, трансформаторных подстанций и т.п. В таких случаях модульные здания могут иметь повышенный уровень ответственности.
Каркас одного модульного блока обычно состоит из вертикальных стоек, к которым крепятся горизонтальные рамы (рис. 1). Для обеспечения жесткости и геометрической неизменяемости важное значение имеет узел соединения ригелей со стойками [2].
При расчете модульных зданий узел соединения горизонтальных рам и стоек может приниматься жестким или полужестким. Жесткость крепления зависит от конструкции узла соединения и соединяемых элементов. Учет жесткости узлового соединения элементов влияет на распределение усилий в каркасе модульных зданий [3, 4]. При этом в проектной практике стремятся использовать именно жесткие узлы.
Таким образом, следует проводить исследования жесткости узловых соединений определенной
конструкции, но с варьируемыми параметрами с целью нахождения границ конструктивных решений, при которых соединение можно считать жестким.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В строительной практике распространены различные решения узловых соединений элементов модульных зданий [5-8]. Во многом конструкция узлов соединения обусловлена сечениями стоек и горизонтальных рам. Одно из самых распространенных решений — непосредственное примыкание на сварке ригелей из швеллеров к стойкам из квадратных или прямоугольных труб (рис. 2) [9-13]. Далее будем обозначать данный узел «труба - швеллер». Он может быть реализован приваркой ригеля как без ребра, так и с дополнительным вертикальным ребром, которое служит для увеличения жесткости крепления.
Рис. 1. Схема каркаса модульного блока Fig. 1. The structural diagram of a modular block
< П
i H k к
G Г
S 2
0 со § CO
1 о
y 1
J со
u-
^ I
n °
O 3 o
zs (
O i о §
E w
§ 2
n 0
о 6
r 6
t (
Cc §
O )
ii
. В ■ т
s У с о e к
Рис. 2. Схема узла «труба - швеллер»: 1 — стойка; 2 — ригель; 3 — ребро; 4 — заглушка
Fig. 2. The structural diagram of a pipe-channel joint: 1 — column; 2 — crossbar; 3 — angle stiflener; 4 — end plug
N N
о о
N N
К ш U 3
> (Л
с и
to «в
<0 ф J
ф ф
О £
---' "t^
о
о У
S с
8 «
Z ■ ^
ОТ 13
от IE
Е о ^ с
ю о
S «
о Е
с5 °
СП ^
т- ^
от от
£ w
Г
О (О
Предмет исследования — вращательная жесткость узлового соединения модульного здания типа «труба - швеллер».
В отечественных строительных нормах, к сожалению, отсутствуют прямые указания по классификации узловых соединений стальных конструкций. В связи с этим при принятии решения о том, каким является узел (жестким, полужестким или шарнирным), приходится опираться на типовые решения, зарубежные нормы, а также исследования узловых соединений. Узловые соединения элементов модульных зданий не подходят под типовые решения, поэтому стоит ориентироваться на европейские нормы (Eurocode 3).
Согласно Eurocode 3, по вращательной жесткости Б,.. узлы классифицируются на три группы: жесткие, полужесткие и шарнирные (рис. 3). Вращательная жесткость — момент, вызывающий единичный поворот узла. Для определения жесткости крепления требуется установить зависимость между углом поворота и моментом в узле. В общем случае эта зависимость имеет нелинейный характер, поэтому необходимо определить предельный момент М.1Ы, который может выдержать элемент, крепящийся к узлу, или непосредственно само крепление. Начальная вращательная жесткость Б... является тангенсом отношения 2/3 • М.м к углу поворота сечения при данном значении момента. Граничные значения вращательных жесткостей для жестких и шарнирных креплений определяются в зависимости от изгибной жесткости примыкающих элементов. Условия классификации креплений в соответствии с Eurocode 3 имеют следующий вид:
S.
> S.„ = k.EIJL, — жесткий узел;
I j.R b b b J '
Sjr > Siini > SjP — полужесткий узел;
j.p
S..n.< Sjp = 0,5EIb/Lb — шарнирный узел,
(1) (2)
(3)
ветственно; кь — коэффициент, учитывающий наличие вертикальных связей. Для рассматриваемых модульных блоков кь = 25; Е — модуль упругости стали; 1ь — момент инерции ригеля (крепящегося элемента); Ьь — пролет ригеля.
где Б , — предельные значения вращательной жесткости для жестких и шарнирных узлов, соот-
Рис. 3. График классификации узлов согласно зависимо сти М-ф
Fig. 3. The graph describing the stiffness of joints based on the М-ф relation
Для определения начальной вращательной жесткости посредством численного эксперимента можно использовать метод конечных элементов (МКЭ) [14-18]. С помощью МКЭ возможно вычислить необходимые параметры для определения S, ш. Однако построение расчетной схемы в МКЭ является довольно трудоемким процессом, при этом при изменении конструкции узла необходимо создавать новую модель. Данный недостаток отсутствует в компонентном методе конечных элементов (КМКЭ), реализованном в ПК IDEA StatiCA [19, 20].
ПК IDEA StatiCA реализует следующие виды расчетов: определение напряженно-деформированного состояния (НДС) узла, расчет на устойчивость компонентов узла согласно Eurocode, расчет на предельный момент (образование пластического шарнира), расчет предельной нагрузки на узел и расчет жесткости прикрепления элемента. В настоящем исследовании интересен последний режим расчета. С его помощью возможно определить вращательную жесткость прикрепления ригеля к стойке. Программный комплекс производит вычисление Sjjn. самостоятельно согласно фактическим деформациям и усилиям, определяемым в процессе расчета и в соответствии с Eurocode 3.
В модульных зданиях к стойке крепятся два ригеля, однако при определении вращательной жесткости важна именно конструкция примыкания одного элемента к другому. Также по условиям построения расчетной модели узла второй ригель пришлось бы закрепить, что не соответствует деформациям модулей при действии поперечной нагрузки, так как вертикальные рамы должны деформироваться совместно. Таким образом, введение в модель узла второго ригеля приведет к недостоверным результатам в сторону увеличения значений вращательной жесткости. Поэтому модель узла состоит из стойки из квадратной трубы и одного ригеля из швеллера (рис. 4).
В расчетной модели стойка служит опорным элементом, она имеет закрепления внизу по всем шести направлениям. Ригель является расчетным элементом, его перемещения ограничены вертикальной плоскостью. Сварные швы крепления наложены с одной стороны по внешнему периметру швеллера. К ригелю приложен единичный изгибающий момент MEd. В данном случае MEd задает на-
правление деформации, вычисление предельного момента М.м производится программным комплексом в процессе расчета.
Для проведения исследования выбраны следующие сечения стоек: 80 х 4, 80 х 5, 80 х 6, 90 х 4, 90 х 5, 90 х 6, 100 х 4, 100 х 5, 100 х 6, 120 х 4, 120 х 5, 120 х 6. К каждому варианту сечения стойки последовательно крепились ригели, и определялось значение вращательной жесткости. Было рассмотрено крепление девяти разных сечений ригеля из швеллеров с параллельными полками: 12П, 14П, 16П, 18П, 20П, 22П, 24П, 27П, 30П. При этом по конструктивным соображениям исключены варианты соединений, в которых ширина полки швеллера больше ширины сечения стойки. В рамках данной работы приведены исследования двух вариантов соединения (рис. 2): непосредственное примыкание ригеля без ребра и с ребром жесткости. Ребро принято равностороннее минимальной толщины 4 мм. Размеры ребра Ир изменялись с шагом 10 мм, минимальный размер 40 мм.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Получены значения вращательных жесткостей крепления ригелей к стойкам. Вычисленные значения ,МНм/рад, приведены в табл. 1.
Для классификации типа узла значения вращательных жесткостей, приведенных в табл. 1, необходимо сопоставить с изгибной жесткостью ригелей, которая зависит от их пролета. Из формулы (1) можно вывести минимальные значения пролетов, при которых узловое соединение можно считать жестким:
L > К EIJS.. .
b b b j,tnt
(4)
< п
8 8
iH * к
G Г
0 со
§ CO
1 О
У 1
J CD
u-
^ I
n °
О 3 o
zs (
О i о §
E w
§ 2
n 0
О 6
A CD
Г 6 t (
SS )
ii
® О О В
■ г
s □
s У с о e к
Рис. 4. Модель узла «труба - швеллер» в ПК IDEA StatiCA: a — без ребра; b — с ребром
Fig. 4. A pipe-channel joint model designed by the IDEA StattiCA software: a — no angle stiflener used; b — the angle stiflener is used
Табл. 1. Значения вращательных жесткостей S МН-м/рад Table 1. Rotational stiffness values S.. ., in Newton-meters per radian
J,inv 1
Элемент Element Ригель / Crossbar
12П / P 14П / P 16П / P 18П / P 20П / P 22П / P 24П / P 27П / P 30П / P
Стойка Column 80 x 4 1,6 2,3 3,0 5,5 14,2 — — — —
80 x 5 2,2 3,2 4,6 8,3 22,9 — — — —
80 x 6 3,0 4,4 6,5 8,7 46,1 — — — —
90 x 4 1,5 2,2 2,6 3,9 5,9 11,0 œ — —
90 x 5 2,1 2,9 3,8 5,5 8,4 16,8 œ — —
90 x 6 2,8 3,9 5,1 7,4 11,5 24,2 œ — —
100 x 4 1,5 2,1 2,4 3,5 4,8 8,6 10,7 71,2 œ
100 x 5 2,1 2,9 3,5 4,8 6,5 9,1 16,7 83,1 œ
100 x 6 2,8 3,7 4,6 6,3 8,7 11,6 23,6 œ œ
120 x 4 0,6 2,2 2,4 3,2 4,2 5,1 6,1 9,1 13,6
120 x 5 1,0 2,9 3,4 4,4 5,6 6,9 8,6 12,9 20,2
120 x 6 1,4 3,8 4,4 5,7 7,1 8,7 11,3 16,9 28,7
N N О О N N
К 0 U 3
> 1Л
с и
to <o
<0 щ j
<D <u
о S
---' "t^
о
о £J CD <f
ш S S =
z ■ i w ?
со iE —
^ w E § cl°
^ с
ю о
S «
о E c5 о
СП ^
s
ОТ О
2 3
I ^ iE î
О tn №
Минимальные пролеты ригелей для жестких узлов при непосредственном примыкании швеллеров к квадратным трубам приведены в табл. 2. Значения табл. 2 вычислены по результатам табл. 1, поэтому для элементов с условно бесконечной вращательной жесткостью крепления минимальный пролет условно равен нулю, т.е. это соединение можно всегда считать жестким. В данном случае к таким узлам относятся соединения швеллеров 24П со стойками из труб 90 х 4, 90 х 5, 90 х 6, швеллеров 27П с трубой 120 х 6, а также 30П с 100 х 4, 100 х 5, 100 х 6. Для подавляющего большинства сечений ригели должны иметь пролет более 6 м. Исключение составляют узловые соединения, в ко-
торых ширина полки швеллера близка к ширине сечения стойки, в этом случае стенки труб выступают в роли ребер жесткостей, что приводит к уменьшению углов поворота ригелей и увеличению вращательной жесткости 8..п.. Для модульных зданий характерны пролеты в интервале 2,4-6 м, реже до 9 м, поэтому узлы с непосредственным примыканием швеллеров к стойкам из квадратных труб следует классифицировать в общем случае как полужесткие и учитывать их вращательную жесткость в расчетных схемах.
Для наглядности представления результатов на рис. 5 приведен график граничной вращательной жесткости крепления ригеля из швеллера 20П к стой-
Табл. 2. Минимальные значения пролета ригелей для жестких узлов, м Table 2. Minimal values of the crossbar span for rigid joints, m
Элемент Element Ригель / Crossbar
12П / P 14П / P 16П / P 18П / P 20П / P 22П / P 24П / P 27П / P 30П / P
Стойка Column 80 x 4 10,1 11,3 13,2 10,5 5,7 — — — —
80 x 5 7,3 8,1 8,6 6,9 3,6 — — — —
80 x 6 5,4 5,9 6,1 6,6 1,8 — — — —
90 x 4 10,7 11,8 15,2 14,7 13,7 10,2 0 — —
90 x 5 7,7 9,0 10,4 10,5 9,6 6,7 0 — —
90 x 6 5,8 6,7 7,8 7,8 7,0 4,6 0 — —
100 x 4 10,7 12,4 16,5 16,4 16,8 13,0 14,3 3,1 0
100 x 5 7,7 9,0 11,3 12,0 12,4 12,3 9,2 2,7 0
100 x 6 5,8 7,0 8,6 9,1 9,3 9,6 6,5 0 0
120 x 4 26,7 11,8 16,5 17,9 19,2 21,9 25,1 24,2 22,6
120 x 5 16,1 9,0 11,6 13,1 14,4 16,2 17,8 17,1 15,2
120 x 6 11,5 6,9 9,0 10,1 11,4 12,8 13,6 13,0 10,7
Исследование жесткости узлов соединений ригеля и стойки _
, С.20-29
модульных быстровозводимых зданий
кам различного сечения. Сплошной линией обозначена минимальная вращательная жесткость S.R, при которой узел можно считать жестким. Горизонтальными линиями показаны вращательные жесткости, вычисленные в ПК IDEA StatiCA. Согласно условию (1), узел является жестким, если горизонтальная линия лежит выше кривой SR. Из графика видно, что только соединения швеллера 20П со стойками из труб 80 х 6, 80 х 5 и 80 х 4 можно классифицировать жесткими при пролете менее 6 м, который характерен для модульных зданий. С увеличением габаритов стойки вращательная жесткость сильно снижается. Соотношение вращательной жесткости, приведенное на графике, характерно для всех рассмотренных вариантов соединений.
Так как большая часть узлов с непосредственным соединением швеллера с трубой является полужесткой, проведено исследование влияния ребер на вращательную жесткость. Согласно табл. 1, минимальную жесткость имеют узлы со стойками с наименьшей толщиной стенки. Поэтому проведено исследование жесткости узлов крепления швеллеров с ребром к стойкам с толщиной стенки 4 мм. Рассмотрено крепление швеллеров 12П, 14П, 16П, 18П, 20П, 22П, 24П, 27П, 30П. На рис. 6 приведены результаты исследования вращательной жесткости крепления швеллера 16П с ребром.
На рис. 6 показаны кривые изменения вращательных жесткостей в зависимости от размеров ребра. Горизонтальными линиями обозначены минималь-
Рис. 5. Граничная вращательная жесткость для ригеля из швеллера 20П Fig. 5. The limiting value of rotational stiffness of the 20P channel joint
- 100*4—•—120*4 -
Рис. 6. Вращательная жесткость крепления швеллера 16П с ребром к стойкам различного сечения
Fig. 6. The rotational stiffness of a joint that represents a 16P channel, having an angle stiflener, and columns, having
different profiles
< П
iH *к
G Г
S 2
0 CO § CO
1 О
У 1
J to
^ I
n °
О 3 o
zs (
О i
о §
E w
§ 2
n 0
о
r 6
tt (
cc §
0 )
1 ® .
. В
■ т
s 3
s У с о e к
Рис. 7. Размеры ребер для жестких узлов типа «труба - швеллер»
Fig. 7. Dimensions of angle stiffeners for rigid joints of the "pipe-channel" type
N N
о о
N N
К ш U 3
> (Л
с и
и «в <о ф
О
ф ф
О ё
---' "t^
о
о у
8 «
™ . о
от « от Е
Е о ^ с
ю о
S «
О Е сп ^
от от
ные значения для различных пролетов ригеля, при которых узел считается жестким. Из рис. 6 видно, что изменение вращательной жесткости крепления в зависимости от размеров ребра имеет нелинейный характер. При размерах ребра, близких к размерам сечения стойки, происходит резкое увеличение Подобный характер изменения наблюдается для всех рассмотренных вариантов сечений ригелей. Исключения составляют только соединения швеллера 20П со стойкой 80 х 4 и 22П с 90 х 4, для которых уже при минимальном размере ребра 40 мм достигаются значения вращательной жесткости выше минимальной, соответствующей жестким узлам.
Размер ребер жесткости для обеспечения жесткого примыкания швеллера к квадратной трубе зависит как от сечения стойки, так и от сечения ригеля. При этом прямую зависимость между этими параметрами установить затруднительно. Поэтому составлена номограмма с минимальными размерами ребер для рассмотренных сечений ригелей в зависимости от сечений стоек, к которым они крепятся (рис. 7). При приведенных на рис. 7 размерах ребра узел типа «труба - швеллер» следует считать жестким.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенного исследования можно сформулировать следующие выводы:
• соединения швеллеров со стойками из труб на сварке без ребер жесткости являются полужесткими при пролетах, характерных для модульных зданий. Исключение составляют соединения, в которых ширина ригеля близка к ширине сечения стойки, в таком случае стенки стойки включаются в работу, как ребра жесткости, что приводит к уменьшению углов поворота опорного сечения ригеля. В рассмотренных вариантах узлов это наблюдается у соединений швеллеров 24П со стойками из труб 90 х 4, 90 х 5, 90 х 6; швеллеров 27П с трубой 120 х 6; а также 30П с трубами 100 х 4, 100 х 5, 100 х 6. Данные соединения можно считать жесткими;
• для обеспечения жесткого примыкания ригеля из швеллера к стойке из квадратной трубы необходимо устраивать ребра жесткости. Минимальные размеры ребер жесткости следует принимать согласно рис. 7.
В рамках данного исследования были найдены параметры узловых соединений модульных зданий, при которых узлы типа «труба - швеллер» — жесткие. Однако рассмотрено лишь два варианта узловых соединений, в модульных зданиях используются и другие соединения ригелей со стойками. Поэтому следует продолжать изучение для иных вариантов соединений. Удобным инструментом для подобных исследований является КМКЭ.
■S
I
il
О (0
ЛИТЕРАТУРА
1. Бадьин Г.М., Сычев С.А. Взаимное влияние потерь предварительного напряжения и способы их учета // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2. С. 219.
2. Широков В.С., Соловьев А.В. Анализ конструктивного исполнения серийных модульных зданий // Градостроительство и архитектура. 2018. Т. 8. № 1. С. 24-27. DOI: 10.17673^^.2018.01.4
3. Туснина В.М., Платонова В.Д. Численный анализ жесткости фланцевых узлов «балка-колонна» // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 9. С. 28-33. DOI: 10.33622/08697019.2020.09.28-33
4. Бакшанский И.С., Жабинский А.Н. Влияние конструктивных особенностей болтовых фланцевых узлов на распределение внутренних усилий в поперечной раме здания // Проблемы современного строительства : мат. Междунар. науч.-техн. конф. Минск, 2019. С. 49-59.
5. Холопов И. С., Широков В. С., Соловьев А.В. Усиление несущих конструкций и узловых соединений быстровозводимого модульного здания с целью обеспечения его безопасной эксплуатации // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2015. № 4 (26). С. 56-62.
6. Cho B.-H, Lee J.-S., Kim H., Kim D.-J. Structural performance of a new blind-bolted frame modular beam-column connection under lateral loading // Applied Sciences. 2019. Vol. 9. P. 1929. DOI: 10.3390/ app9091929
7. LaceyA.W., Chen W., HaoH., BiK. New interlocking inter-module connection for modular steel buildings: Experimental and numerical studies // Engineering Structures. 2019. Vol. 198. P. 109465. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.109465
8. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. New interlocking inter-module connection for modular steel buildings: Simplified structural behaviours // Engineering Structures. 2020. Vol. 227. P. 111409. DOI: 10.1016/ j.engstruct.2020.111409
9. Liew J.Y.R., Dai Z., Chua Y.S. Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings // Proceedings 12th international conference on Advances in Steel-Concrete Composite Structures — ASCCS 2018. 2018. DOI: 10.4995/AS-CCS2018.2018.7220
10. Pang S.D., Liew J.Y.R., Dai Z., Wang Y. Prefabricated prefinished volumetric construction joining techniques review // Modular and Offsite Construction (MOC) Summit Proceedings. 2016. DOI: 10.29173/ mocs31
11. Deng E.-F., Zong L., Ding Y., Zhang Z., Zhang J.-F., Shi F.-W. et al. Seismic performance of mid-to-high rise modular steel construction — A critical review // Thin-Walled Structures. 2020. Vol. 155. P. 106924. DOI: 10.1016/j.tws.2020.106924
Поступила в редакцию 27 ноября 2020 г. Принята в доработанном виде 29 декабря 2020 г. Одобрена для публикации 29 декабря 2020 г.
12. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Effect of inter-module connection stiffness on structural response of a modular steel building subjected to wind and earthquake load // Engineering Structures. 2020. Vol. 213. P. 110628. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110628
13. LaceyA.W., Chen W., HaoH., BiK. Structural response of modular buildings — An overview // Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 16. Pp. 45-56. DOI: 10.1016/j.jobe.2017.12.008
14. Надольский В.В. Расчет и конструирование фланцевого соединения элементов прямоугольного сечения, подверженных центральному растяжению // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2018. № 8. С. 121-130.
15. Рюмин В.В. Анализ податливости рамных узлов на высокопрочных болтах // Современные строительные конструкции из металла и древесины. 2012. № 16 (1). С. 216-223.
16. Холопов И.С., Алпатов В.Ю., Атаман-чукА.В. Современные проблемы проектирования и расчета строительных конструкций зданий и сооружений с использованием вычислительных комплексов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2008. № 1. С. 66-68.
17. Алпатов В.Ю., Лукин А.О., Сахаров А.А. Исследования жесткости узла базы стальной колонны, состоящей из одной опорной плиты // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 9. С. 9-14.
18. Соколов С.А., Качаун А.Н., Скудалов П. О., Черемных С.В. Анализ работы узлов стропильной фермы типа «Молодечно» с учетом физической и геометрической нелинейности // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Строительство. Электротехника и химические технологии. 2019. № 2 (2). С. 36-42.
19. Sabatka L., Wald F., Kabelac J., Kolaja D., Pospisil M. Structural analysis and design of steel connections using component-based finite element model // Journal of Civil Engineering and Architecture. 2015. Vol. 9. Issue 8. DOI: 10.17265/1934-7359/2015.08.002
20. Бароев Р.В. Расчет узлов стальных конструкций компонентным методом конечных элементов. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_ num=20749
< п
iH * к
G Г
S 2
0 С/з § С/3
1 О y 1
J CD
u-
^ I
n °
О 3 o
=s (
О i о §
E w § 2
n g
О 6
A CD
Г œ t ( an
О )
il
® о о» в
■ T
s □
s У с о e к
Об
авторах: Вячеслав Сергеевич Широков — ведущий инженер; Самарский научно-исследователь- 0 0
ский и проектный институт нефтедобычи («СамараНИПИнефть); 443010, г. Самара, ул. Вилоновская, д. 18; 1 1
РИНЦ ID: 665300, ResearcherID: N-5278-2016, ORCID: 0000-0001-6285-8895; [email protected];
Вадим Юрьевич Алпатов — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой технологии и организации строительного производства; Самарский государственный технический университет (СамГТУ); 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; РИНЦ ГО: 258611, ResearcherГО: N-7638-2016, ORCID: 00000003-2707-6104; [email protected];
Евгений Александрович Гордеев — магистр кафедры стоимостного инжиниринга и технической экспертизы зданий и сооружений; Самарский государственный технический университет (СамГТУ); 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244; [email protected].
REFERENCES
N N О О N N
К ш U 3
> (Л
с и
to «в
<0 ф j
ф ф
о ё
---' "t^
о
о У
8 «
Z ■ ^ от
от Е
Е о ^ с
ю о
S «
о Е
СП ^
т- ^
от от
I ^^
О (0
1. Badin G.M., Sychev S.A. Analysis an error of the installation and operation of pre-fabricated structures. Modern Problems of Science and Education. 2015; 2:219. (rus.).
2. Shirokov V.S., Soloviev A.V. Analysis of constructive performance of standard modular buildings. Urban Construction and Architecture. 2018; 8(1):24-27. DOI: 10.17673/Vestnik.2018.01.4 (rus.).
3. Tusnina V.M., Platonova V.D. Numerical analysis of the stiffness of the "beam-column" flange joints. Industrial and Civil Engineering. 2020; 9:28-33. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.09.28-33 (rus.).
4. Bakshanskiy I.S., Zhabinskiy A.N. Influence of constructive features of bolt flange units on the distribution of internal forces in the transverse frame of a building. Problems of modern construction: materials of the International Scientific and Technical Conference. Minsk, 2019; 49-59. (rus.).
5. Kholopov I.S., Shirokov V.S., Solovev A.V. Strengthening of the bearing consructions and nodal connections of the prefabricated modular building for the purpose of ensuring its safe operation. Vestnik LSTU. 2015; 4(26):56-62. (rus.).
6. Cho B.-H., Lee J.-S., Kim H., Kim D.-J. Structural performance of a new blind-bolted frame modular beam-column connection under lateral loading. Applied Sciences. 2019; 9:1929. DOI: 10.3390/app9091929
7. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. New interlocking inter-module connection for modular steel buildings: Experimental and numerical studies. Engineering Structures. 2019; 198:109465. DOI: 10.1016/j. engstruct.2019.109465
8. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. New interlocking inter-module connection for modular steel buildings: Simplified structural behaviours. Engineering Structures. 2020; 227:111409. DOI: 10.1016/j. engstruct.2020.111409
9. Liew J.Y.R., Dai Z., Chua Y.S. Steel Concrete Composite Systems for Modular Construction of High-rise Buildings. Proceedings 12th international conference on Advances in Steel-Concrete Composite Structures — ASCCS 2018. 2018. DOI: 10.4995/AS-CCS2018.2018.7220
10. Pang S.D., Liew J.Y.R., Dai Z., Wang Y. Prefabricated prefinished volumetric construction joining techniques review. Modular and Offsite Construction (MOC) Summit Proceedings. 2016. DOI: 10.29173/ mocs31
11. Deng E.-F., Zong L., Ding Y., Zhang Z., Zhang J.-F., Shi F.-W. et al. Seismic performance of mid-to-high rise modular steel construction — A critical review. Thin-Walled Structures. 2020; 155:106924. DOI: 10.1016/j.tws.2020.106924
12. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Effect of inter-module connection stiffness on structural response of a modular steel building subjected to wind and earthquake load. Engineering Structures. 2020; 213:110628. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110628
13. Lacey A.W., Chen W., Hao H., Bi K. Structural response of modular buildings — An overview. Journal of Building Engineering. 2018; 16:45-56. DOI: 10.1016/j.jobe.2017.12.008
14. Nadolski V.V. Calculation and construction of the flange connection of rectangular elements subjected to the axial tension. Herald of Polotsk State University. Series F. Civil Engineering. Applied Sciences. 2018; 8:121-130. (rus.).
15. Rumin V.V. Analysis of rigidity of beam to column moment connections with high strength bolts. Modern Structures of Metal and Wood. 2012; 16(1):216-223. (rus.).
16. Kholopov I. S., Alpatov V.Yu., Ataman-chuk A.V. The modern problems in the field of design and computation works with structural elements for buildings and structures with the use of computation systems. Building materials, equipment, technologies of the XXI century. 2008; 1:66-68. (rus.).
17. Alpatov V.Yu., Lukin A.O., Saharov A.A. The study of rigidity of a steel column base assembly consisting of a support plate. Industrial and Civil Engineering. 2015; 9:9-14. (rus.).
18. Sokolov S.A., Kachaun A.N., Skudalov P.A., Cheremnykh S.V. Analysis of the Molodechno type truss beam nodes, taking into account the physical and geometric nonlinearity. Bulletin of the Tver State Technical University. Series: Construction. Electrical and chemical engineering. 2019; 2(2):36-42. (rus.).
19. Sabatka L., Wald F., Kabelac J., Kolaja D., Pospisil M. Structural analysis and design of steel connections using component-based finite element model.
Journal of Civil Engineering and Architecture. 2015; 9(8). DOI: 10.17265/1934-7359/2015.08.002
20. Baroev R.V. Calculation of connections of steel structures by the component based finite element model. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_ num=20749 (rus.).
Received November 27, 2020.
Adopted in revised form on December 29, 2020.
Approved for publication on December 29, 2020.
Bionotes: Viacheslav S. Shirokov — lead engineer; Samara research and design institute of oil production (SamaraNIPIneft); 18 Vilonovskaya st., Samara, 443010, Russian Federation; ID RISC: 665300, ResearcherlD: N-5278-2016, ORCID: 0000-0001-6285-8895; [email protected];
Vadim Yu. Alpatov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Technology and Organization of Construction Production; Samara State Technical University; 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; ID RISC: 258611, ResearcherlD: N-7638-2016, ORCID: 0000-0003-27076104; [email protected];
Evgeniy A. Gordeyev — Master of the Department of Cost Engineering and Technical Expertise of Buildings and Structures; Samara State Technical University; 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation; [email protected].
< П
8 8
i н k к
G Г
S 2
0 со § со
1 О y 1
J CD
u-
^ I
n °
О 3 o
=s (
О i о §
§ 2
n g
О 6
A CD
Г œ
t (
cc §
О ) |м
® о
о» в ■ £
s У с о e к
