Экспериментальное исследование работы рамных узлов строительных металлоконструкций при их усилении на этапе эксплуатации объекта капитального строительства

   В условиях динамических нагрузок (сейсмические колебания, вибрации промышленного оборудования, ударные воздействия) рамные узлы металлоконструкций подвергаются повышенному риску деформаций и разрушений, что требует применения эффективных методов усиления. В современных строительных конструкциях стальные балки играют ключевую роль, обеспечивая прочность и устойчивость зданий и сооружений. В исследовании рассматривается повышение несущей способности и долговечности узлов за счет комбинированного использования горизонтальных накладок, уголков и вертикальных ребер, а также анализа влияния высоты катета сварных швов (6 и 8 мм) на их работоспособность.

   Основной акцент сделан на схеме усиления, предусматривающей установку горизонтальных «рибок», уголков для увеличения длины сварных швов, воспринимающих нагрузки и вертикальных ребер для повышения жесткости уголков усиления.

   Учитывая вышеизложенное, целью данного исследования является экспериментальное моделирование работы узлов опирания стальных балок на колонны после усиления.

   Исследование включает в себя создание различных моделей при усилении узлов, испытания их на прочность и анализ поведения под динамическими воздействиями. Исследование подтверждает, что выбор высоты катета сварного шва и рациональная компоновка усиливающих элементов критически важны для обеспечения долговечности рамных узлов в условиях динамических нагрузок. Результаты могут быть использованы для оптимизации проектирования и ремонта металлокаркасов мостов, промышленных цехов и объектов в сейсмически активных регионах.

1. Аль-Сабаеи А.К., Абсиметов В.Э. Оценка надежности усиления рамных узлов строительных металлоконструкций при повторно статических нагружениях // Вестник Белгородского государственного технического университета им. В.Г. Шухова. 2024. № 11. С. 33–41. doi: 10.34031/2071-7318-2024-9-11-33-41. EDN: NZCKCO.

2. Гинзбург А.В., Василькин А.А. Постановка задачи оптимального проектирования стальных конструкций // Вестник МГСУ. 2014. № 6. С. 52–62. EDN: SIJYCX.

3. Романов А.Н. Проблемы материаловедения в механике деформирования и разрушения на стадии образования трещин. Часть 14. Связь статических и циклических свойств конструкционных материалов // Вестник научно-технического развития. 2017. № 4. С. 31–43. EDN: WBRRTM.

4. Frigui F., Faye J.P., Martin C., Dalverny O., Peres F., Judenherc S. Global Methodology for Damage Detection and Localization in Civil Engineering Structures // Engineering Structures. 2018. Vol. 171. P. 686–695. doi: 10.1016/j.engstruct.2018.06.026.

5. Gottwalt-Baruth A., Kubaschinski P., Waltz M., Völkl R., Glatzel U., Tetzlaff U. Cyclic Deformation Behavior of Non-Oriented Electrical Steel Sheets // Materials Science and Engineering: A. 2023. Vol. 886. P. 145684. doi: 10.1016/j.msea.2023.145684.

6. Юрьев А.Г., Панченко Л.А., Зинькова В.А. Структурный синтез стержневых систем // Вестник Белгородского государственного технического университета им. В.Г. Шухова. 2022. № 10. С. 34–40. doi: 10.34031/2071-7318-2022-7-10-34-40. EDN: ROAQEL.

7. Морозова Д.В., Серова Е.А. Проблематика исследования напряженно-деформированного состояния узлов металлических конструкций // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 44–50. EDN: SCJURN.

8. Doyle J.F., Phillips J.W. Manual on Experimental Stress Analysis. USA: Society for Experimental Mechanics, 1989. 171 p.

9. Евтушенко С.И., Шутова М.Н., Черныховский Б.А. Опыт обследования повреждений металлических несущих конструкций // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 4. С. 16–20. doi: 10.29039/2308-0191-2021-9-4-16-20. EDN: KEUXST.

10. Dimitescu A., Babiş C., Niţoi D.F., Radu C. Studies and Research on the Crack Testing for Brazed Aluminium Alloys Specimens // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 227. P. 1–7. doi: 10.1088/1757-899X/227/1/012037.

11. Freddi A., Olmi G., Cristofolini L. Experimental Stress Analysis for Materials and Structures. Stress Analysis Models for Developing Design Methodologies. Switzerland: Springer Cham, 2015. 498 p. doi: 10.1007/978-3-319-06086-6.

12. Yifeng Zhang, Wei Chen, Hanbing Yan, Xuefeng Wang, Hanping Zhang, Shijing Wu The Effect of Atmospheric Chloride Ions on the Corrosion Fatigue of Metal Wire Clips in Power Grids // Atmosphere. 2023. Vol. 14. Iss. 2. P. 1–13. doi: 10.3390/atmos14020237.

13. Трощенко В.Т., Хамаза Л.А. Усталость и циклическая неупругость аустенитной стали после длительной эксплуатации при различных режимах нагружения // Проблемы прочности. 2012. № 5. С. 5–14.

14. Divani A., Mohammadi J. Further Development in Modeling Fatigue Failure in Metals with a Multi-Spring Non-Linear Mechanical System // Engineering Structures. 2022. Vol. 257. P. 114044. doi: 10.1016/j.engstruct.2022.114044.

15. Hasanlou M., Shah-Hosseini R., Seydi S.T., Karimzadeh S., Matsuoka M. Earthquake Damage Region Detection by Multitemporal Coherence Map Analysis of Radar and Multispectral Imagery // Remote Sensing. 2021. Vol. 13. Iss. 6. P. 1–19. doi: 10.3390/rs13061195.

16. Боровский Д.С. Расчет на прочность усиливаемых под нагрузкой стержневых элементов стальных конструкций при многопараметрическом нагружении // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 2. С. 36–41. doi: 10.23968/1999-5571-2021-18-2-36-41. EDN: AWDJXY.

17. Yung-Li Lee Metal Fatigue Testing and Analysis. Theory and Practice. Amsterdam: Elsevier, 2025. 544 p.

18. Guo-Qiang Li, Liu-Lian Li, Binhui Jiang, Yong Lu Experimental Study on Progressive Collapse Resistance of Steel Frames Under a Sudden Column Removal Scenario // Journal of Constructional Steel Research. 2018. Vol. 147. P. 1–15. doi: 10.1016/j.jcsr.2018.03.023.

19. Rongzhou Yang, Ying Xu, Peiyuan Chen, Jia Wang Experimental Study on Dynamic Mechanics and Energy Evolution of Rubber Concrete under Cyclic Impact Loading and Dynamic Splitting Tension // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 262. P. 120071. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120071.

20. Аль-Сабаеи А.К., Абсиметов В.Э. Экспериментальное исследование моделей образцов узлов строительных металлоконструкций при динамических нагрузках // Вестник Белгородского государственного технического университета им. В.Г. Шухова. 2025. № 9. С. 16–23. doi: 10.34031/2071-7318-2025-10-9-16-23. EDN: ADQDOW.

21. Аль-Сабаеи А.К., Абсиметов В.Э. Расчет напряженно-деформированного состояния и долговечности сварного соединения рамных узлов с учетом остаточных напряжений // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2025. Т. 15. № 1. С. 31–43. doi: 10.21285/2227-2917-2025-1-31-43. EDN: BOHOQA.