Friction area size of the friction bolted connection

封面

如何引用文章

全文:

详细

Introduction. In the normative method of calculation of joints of steel elements on high-strength bolts, the main influence on the bearing capacity of the joint is the bolt tension force and the friction coefficient, while the width of the plates to be connected is not taken into account, normative documents regulate the bolt spacing. The task of determining the influence of the width of steel plates on the load-bearing capacity of the connection elements was set. For this purpose, several butt joints of plates with double-sided overlays made of hot-rolled steel grade St3sp5 according to GOST 19903–2015 were manufactured. One of the butt plates is made of different widths and is fastened with one bolt so that the exhaustion of bearing capacity occurs in this section. After that, the joint is stretched and brought to the limit state on a breaking machine.Materials and methods. 6 sets of friction joint with double-sided overlay on high-strength bolts with different width of the investigated butt plate — 50; 60; 70; 80; 90; 100 mm were made. The plates are connected by a high-strength bolt set of strength class 10.9 of size M14. The surface of the plates was sandblasted. An Instron 1000HDX tensile testing machine was used to determine the shear force.Results. The bearing capacity of joints with different widths of the plates to be joined was determined, the results obtained were compared with the calculated theoretical values of bearing capacity, the shape and size of the friction area were determined. Three specimens were brought to failure, it was revealed that failure occurs as a result of exhaustion of tensile strength of the plates, as well as plate gouging as a result of buckling of the joined elements.Conclusions. It was found that the size of the friction zone is 2.1–2.3 of the hole diameter, the bearing capacity of the joint does not depend on the width of the elements.

作者简介

A. Vasilkin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: vasilkinaa@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0962-527X

G. Zubkov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: gronar363@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5474-510X

S. Prokaev

Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin (UrFU)

Email: sprokaev@gmail.com

I. Vasilkin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: olyailya86@mail.ru

参考

  1. Туснин А.Р., Тихонов С.М., Алехин В.Н., Беляева З.В., Кудрявцев С.В., Рыбаков В.А., Назмеева Т.В. и др. Проектирование металлических конструкций. Часть 1. Металлические конструкции. Материалы и основы проектирования : учебник для вузов. М. : Изд-во «Перо», 2020. 468 c. EDN BQNCPS.
  2. Богданов Т.М. Соединения металлических конструкций на высокопрочных болтах. М. : Трансжелдориздат, 1963. 112 с.
  3. Jiang C., Xiong W., Cai C.S., Zhu Y., Liu Z. Experimental study on the shear behavior of friction connections with corrosion damage // Journal of Constructional Steel Research. 2022. Vol. 197. P. 107449. doi: 10.1016/j.jcsr.2022.107449
  4. Катанина А.Г., Шувалов А.Н., Корнев О.А., Соколова Е.В. Влияние коррозионной среды на свойства фрикционного соединения листов сплава 6082-Т6 // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 8 (764). С. 102–118. doi: 10.32683/0536-1052-2022-764-8-102-118. EDN WSYRQK.
  5. Xie R., Golondrino J.C., MacRae G.A., Clifton G.C. Braced frame symmetrical and asymmetrical friction connection performance // Key Engineering Materials. 2018. Vol. 763. Pp. 216–223. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.763.216' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.763.216
  6. Aloisio A., Contento A., Boggian F., Tomasi R. Probabilistic friction model for aluminium–steel Asymmetric Friction Connections (AFC) // Engineering Structures. 2023. Vol. 274. P. 115159. doi: 10.1016/j.engstruct.2022.115159
  7. Ferjaoui A., Yue T., Wahab M.A., Hojjati-Talemi R. Prediction of fretting fatigue crack initiation in double lap bolted joint using continuum damage mechanics // International Journal of Fatigue. 2015. Vol. 73. Pp. 66–76. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2014.11.012
  8. Yan Z., Bagheri H., Ramhormozian S., Clifton G.C., Rangwani K., Dhakal R.P. et al. Three-storey configurable steel framed building incorporating friction based energy dissipaters: Structural configuration and instrumentation // New Zealand Society for Earthquake Engineering Annual Technical. 2021.
  9. Мартынов Г.В., Монастырева Д.Е., Макаров А.И., Морина Е.А. Напряженно-деформированное состояние фрикционных соединений с лазерной обработкой контактных поверхностей // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 1. С. 72–82. doi: 10.22227/1997-0935.2019.1.72-82. EDN YWGLNR.
  10. Коваленко А.И., Конин Д.В., Нахвальнов П.В., Соловьев Д.В. Экспериментальное исследование коэффициента трения фрикционных болтовых соединений // Строительная механика и расчет сооружений. 2022. № 4 (303). С. 61–67. doi: 10.37538/0039-2383.2022.4.61.67. EDN FCXHVY.
  11. Ведяков И.И., Конин Д.В., Нахвальнов П.В. Экспериментальное исследование фрикционных болтовых соединений из высокопрочных сталей // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 7. С. 24–33. doi: 10.33622/0869-7019.2022.07.24-33. EDN NJLPIL.
  12. Соловьев Д.В., Конин Д.В., Коваленко А.И., Нахвальнов П.В. Исследование работы соединений на высокопрочных болтах // Международный строительный конгресс. Наука. Инновации. Цели. Строительство : сб. тез. докл. 2023. С. 202–205. doi: 10.37538/2949-219Х-2023-202-205. EDN JVMDRM.
  13. Семенов А.А., Маляренко А.А., Порываев И.А., Сафиуллин М.Н. Напряженно-деформированное состояние высокопрочных болтов фланцевых соединений в укрупнительных стыках стропильных ферм // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 5 (49). С. 54–62. doi: 10.5862/MCE.49.6. EDN SKHSCJ.
  14. Солодов Н.В. Прочность и деформативность при смятии в болтовом соединении // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 1. С. 82–87. doi: 10.12737/23889. EDN XHLEJP.
  15. Ramhormozian S., Clifton G.C., Bergen B., White M., Macrae G.A. An Experimental Study on the Asymmetric Friction Connection (AFC) Optimum Installed Bolt Tension // NZSEE Annual Technical Conference and 15th World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures. 2017.
  16. Cui Y., Yan Z., Wang X., Wang T. Experimental studies on slip friction device using symmetric friction connections // Structures. 2022. Vol. 44. Pp. 1886–1897. doi: 10.1016/j.istruc.2022.09.005
  17. Заярный С.Л., Губанов Я.В., Демьянов Д.В. Исследование механизма разрушения фрикционного болтового соединения // Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта : мат. Междунар. очно-заочной науч.-техн. конф. 2017. С. 327–330. EDN YQIKHD.
  18. Василькин А.А., Ахметзянов Р.М. Определение коэффициента закручивания высокопрочного болтокомплекта для предварительного натяжения // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 3. С. 379–390. doi: 10.22227/1997-0935.2023.3.379-390
  19. Vasilkin A., Akhmetzyanov R., Zubkov G., Vasilkin I. Experimental determination of the tightening coefficient of bolts according to the din standard // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 389. P. 01080. doi: 10.1051/e3sconf/202338901080
  20. Mascenik J., Coranic T. Experimental determination of the coefficient of friction on a screw joint // Applied Sciences. 2022. Vol. 12. Issue 23. P. 11987. doi: 10.3390/app122311987
  21. Wettstein A., Matthiesen S. Investigation of the thread coefficient of friction when impact tightening bolted joints // Forschung im Ingenieurwesen. 2020. Vol. 84. Issue 1. Pp. 55–63. doi: 10.1007/s10010-019-00392-z

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».