Експериментальне дослідження деформативності ферми з паралельними поясами

Ярослав Ковальчук Максим Омелян
Отримано 11.07.2025, Доопрацьовано 20.10.2025, Прийнято 24.12.2025
Анотація

Метою даного дослідження було комплексне вивчення деформативних властивостей зварної ферми з паралельними поясами в умовах натурних випробувань та порівняння отриманих експериментальних результатів із результатами скінченно-елементного моделювання. Основна увага приділена визначенню залежностей між величиною прикладеного навантаження і відповідними деформаціями (прогинами) конструкції під дією статичних зовнішніх сил. Натурні випробування виконувалися на повнорозмірному зварному зразку ферми з паралельними поясами із поетапним статичним навантаженням від гідравлічного домкрата, з встановленням тензометричних перетворювачів і індикаторів годинникового типу на характерних ділянках для контролю деформацій і прогинів, а також із одночасним чисельним моделюванням у ПК «ЛІРА» для отримання та порівняння кривих «навантаження-деформація» з результатами польових вимірювань. Отримані експериментальні дані включали кількісні показники величин прогинів ферми при різних рівнях прикладеного навантаження, так при навантаженні 0,35 т величина прогину становить 25 мм, а з ростом зусиль до 1,05 т прогин збільшується до 118 мм. Сформовано графіки залежності «навантаження прогин», що демонстрували лінійну поведінку конструкції в межах досліджуваного діапазону навантажень. Порівняння експериментальних результатів із даними скінченно-елементного моделювання показало високу узгодженість. Отримані дані дозволяють уточнити характеристики жорсткості елементів і підвищити достовірність прогнозних розрахунків щодо деформативності конструкції. Розроблена методика може бути використана для підвищення точності проєктування та розрахунку зварних ферм і адаптації проєктних моделей до реальних умов експлуатації

Ключові слова:
металеві конструкції; зварна конструкція; міцність; прогин; несуча здатність; граничний стан; програмний комплекс

Взято з Том 23, № 2, 2025

Сторінки 81–88

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Bannikov, D., Kikhtenko, D., Osadcha, O., & Gololobov, M. (2024). Modern application of the graph-analytical method of calculation of steel truss  Bridges and Tunnels Theory Research Practice, 26, 5-17. doi: 10.15802/ bttrp2024/315281.
  2. Bannikov, D.O., Radkevich, A.V., & Nikiforova, N.A. (2019). Features of the design of steel frame structures in India for seismic areas. Materials Science Forum, 968, 348-354. doi: 10.4028/www.scientific.net/ MSF.968.348.
  3. Bao, S., Zhang, Y., Huang, H., Li, Y., & Song, G. (2023). A deep transfer learning network for structural condition identification with limited real-world training data. ArXiv. doi: 10.48550/arXiv.2307.15249.
  4. Basara, M., Kovalchuk, Ya., & Shynhera, N. (2021). Durability of a welded truss under cyclic loads. Innovative Solution in Modern Science, 5(41). doi: 10.26886/2414-634X.5(41)2020.11.
  5. Chen, S., Hou, C., Zhang, H., Han, L.H., & Mu, T.M. (2020). Reliability-based evaluation for concrete-filled steel tubular (CFST) truss under flexural loading. Journal of Constructional Steel Research, 169, article number 106018. doi: 10.1016/j.jcsr.2020.106018.
  6. Dmytrenko, Y., Yakovenko, I., Kostyra, N., & Tomashevsky, A. (2025). Variant modelling of strengthening methods of the reinforced concrete bending structures using the “LIRA-SAPR” tools. In Y. Zabulonov, I. Peer & M. Zheleznyak (Eds.), Liquid radioactive waste treatment: Ukrainian context (pp. 62-76). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-95663-8_7.
  7. Dzuwa, C., Ndovie, S., Onososen, A., Musonda, I., Matsimbe, J., Masi, F., Masi, J., Chibwana, J., Nkhonjera, G., & Kafodya, I. (2025). Deep time series in structural health monitoring of civil structures. Preprints, article number 2025052422. doi: 10.20944/preprints202505.2422.v2.
  8. Hung, T.V., Viet, V.Q., & Van Thuat, D. (2019). A deep learning-based procedure for estimation of ultimate load carrying of steel trusses using advanced analysis. Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 13(3), 113-123. doi: 10.31814/stce.nuce2019-13(3)-11.
  9. Kamiński, M., & Błoński, R. (2022). Analytical and numerical reliability analysis of certain pratt steel truss. Applied Sciences, 12(6), article number 2901. doi: 10.3390/app12062901.
  10. Kovalchuk, Y., Shynhera, N., Shved, Y., & Voronchak, V. (2020). Fatigue damage of the heel joint of welded roof truss. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 99(3), 28-33. doi: 10.33108/visnyk_ tntu2020.03.028.
  11. Lima, J.M., Bezerra, L.M., Bonilla, J., & Barbosa, W.C.S. (2022). Study of the behavior and resistance of right-angle truss shear connector for composite steel concrete beams. Engineering Structures, 253, article number 113778. doi: 10.1016/j.engstruct.2021.113778.
  12. Nguyen, V.D., Kuci, E., Rasquin, M., & Noels, L. (2025). A hybrid framework integrating classical computers and quantum annealers for optimisation of truss structures. ArXiv. doi: 10.48550/arXiv.2502.19570.
  13. Patnaik, A., & Srivatsan, T.S. (2023). Effective lengths of members in parallel chord trusses made from hollow structural sections. Current Trends in Civil & Structural Engineering, 9(5), 1-11. doi: 10.33552/ CTCSE.2023.09.000722.
  14. Saimi, A., Hadjoui, A., Bensaid, I., & Fellah, A. (2021). Differential quadrature finite element and the differential quadrature hierarchical finite element methods for the dynamics analysis of on board shaft. European Journal of Computational Mechanics, 29(4-6), 303-344. doi: 10.13052/ejcm1779-7179.29461.
  15. Schumacher, A., & Nussbaumer, A. (2006). Experimental study on the fatigue behaviour of welded tubular K-joints for bridges. Engineering Structures, 28(5), 745-755. doi: 10.1016/j.engstruct.2005.10.003.
  16. Shynhera, N., & Shved, Y. (2023). Formation of input information arrays for computer simulation of welded trusses behavior under thermal force effects. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 110(2), 118-124. doi: 10.33108/visnyk_tntu2023.02.118.
  17. Silva, W.V., Silva, R., Bezerra, L.M., Freitas, C.A.S., & Bonilla, J. (2020). Experimental analysis of space trusses using spacers of concrete with steel fiber and sisal fiber. Materials, 13(10), article number 2305. doi: 10.3390/ ma13102305.
  18. Slipych, О., Romanenko, K., Kravtsova, D., & Bondar, О. (2021). Installation of a stationary hydraulic hammer at a height. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(1), 64-70. doi: 10.31721/2306-5451-2021-1-52-64-70.
  19. Truong, V.H., Vu, Q.V., Thai, H.T., & Ha, M.H. (2020). A robust method for safety evaluation of steel trusses using Gradient Tree Boosting algorithm. Advances in Engineering Software, 147, article number 102825. doi: 10.1016/j. advengsoft.2020.10282.
  20. Wang, Y., Zhuoqun, L., & Luo, B. (2022). Structural performance of the improved CFRP-steel tube composite truss: A finite element analysis. Arabian Journal for Science and Engineering, 48, 5637-5654. doi: 10.1007/ s13369-022-07524-8.
  21. Wei, J.P., Zhang, J.C., Ke, Z.B., Wang, D.H., Kou, Y.F., Xu, R.S., & Qiao, H.Y. (2025). Experimental and numerical study on progressive collapse resistance of steel frames with prefabricated steel-truss concrete slabs. Journal of Building Engineering, 117, article number 114823. doi: 10.1016/j.jobe.2025.114823.
  22. Yaoyama, T., Itoi, T., & Iyama, J. (2024). Probabilistic model updating of steel frame structures using strain and acceleration measurements: A multitask learning framework. Structural Safety, 108, article number 102442. doi: 10.1016/j.strusafe.2024.102442.
Kovalchuk, Ya., & Omelian, M. (2025). Experimental study of the deformability of a truss with parallel chords. Journal of Kryvyi Rih National University, 23(2), 81-88. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2025-2-23-81-88
uk