Григорий Михайлович Бажин — старший преподаватель кафедры металлических и деревянных конструкций
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ AuthorID: 809764
Grigoriy M. Bazhin — senior lecturer of the Department of Metal and Timber Structures
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
RSCI AuthorID: 809764
Введение. Одной из ключевых задач включения в совместную работу профилированного настила с прогонами покрытия и стропильными фермами является создание надежного и жесткого соединения между ними. Стандартные крепления, применяемые на практике, демонстрируют недостаточную прочность в зоне отверстий, что ограничивает возможность включения настила в силовую схему покрытия. В связи с этим актуальна задача разработки конструктивных решений, повышающих несущую способность и жесткость узлов крепления тонкостенных элементов к прогонам покрытия.
Материалы и методы. Предложена и проанализирована конструкция болтового соединения, усиленного композитными элементами на основе углеродного волокна. Проведен теоретический расчет контактных напряжений в зоне шайбы, определены условия наступления смятия листа и дана оценка эффективности внешнего усиления. Экспериментальная часть включала испытания болтовых соединений профилированного настила Н153 из стали 08ПС толщиной 1,5 мм с болтами М12 как без усиления, так и с применением накладок из углеродной ткани, пропитанной эпоксидным клеем.
Результаты. Теоретически обосновано снижение контактных напряжений в соединении при усилении углеродным волокном путем увеличения эквивалентной жесткости зоны болтового соединения. Экспериментально установлено, что усиленные соединения демонстрируют увеличение несущей способности в упругой стадии работы до 40 % по сравнению с не усиленными.
Выводы. Применение внешнего усиления из углеродного волокна позволяет существенно повысить надежность и жесткость болтового соединения тонкостенного профилированного настила. Предложенное решение обеспечивает работоспособность соединения при эксплуатационных усилиях, препятствует развитию локальных разрушений и способствует включению настила в совместную работу с несущими элементами покрытия.
Introduction. One of the key challenges in integrating profiled decking with roof purlins and truss systems is creating a reliable, stiff connection between them. Conventional fasteners used in practice often exhibit insufficient strength around the hole edges, limiting the decking’s contribution to the overall load-bearing system. Therefore, it is important to develop design solutions that enhance the load capacity and rigidity of the joints that attach thin-walled elements to roof purlins.
Materials and methods. This study proposes and analyzes a bolted connection reinforced with carbon-fibre composite elements. A theoretical calculation of contact stresses in the washer area was carried out, conditions leading to sheet crushing were identified, and the effectiveness of the external reinforcement was assessed. Experimentally, bolted connections in H153 profiled decking (08ps steel, 1.5 mm thick) with M12 bolts were tested both without reinforcement and with overlays of epoxy-impregnated carbon fabric.
Results. Theoretically, reinforcement with carbon fibre was shown to reduce contact stresses in the connection by increasing the equivalent stiffness of the bolted joint zone. Experimentally, the reinforced connections demonstrated up to a 40 % increase in load capacity within the elastic range compared to non-reinforced joints.
Conclusions. Applying external carbon-fibre reinforcement significantly improves the reliability and stiffness of bolted connections in thin-walled profiled decking. The proposed solution ensures the joint can withstand operational loads, prevents the onset of local failures, and enables the decking to act compositely with the roof’s primary load-bearing elements.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.