1. Antecedentes de investigación sobre las propiedades mecánicas de los nodos de torre de acero angular

Como una estructura importante en proyectos como líneas de transmisión y torres de comunicación, El diseño y las propiedades mecánicas de las torres de acero angular afectan directamente la seguridad y la estabilidad de la estructura general. Los nodos de la torre de acero angular generalmente incluyen tres tipos: nodos rígidos, nodos semirrígidos y nodos articulados. Los diferentes tipos de nodos tienen diferencias significativas en el rendimiento del estrés., rigidez y capacidad de carga. .

1. Nodos rígidos

Los nodos rígidos generalmente se usan en estructuras que requieren alta estabilidad, como en el diseño de nodos de cilindro exterior de la Torre Guangzhou, y los nodos rígidos se utilizan para garantizar la estabilidad general y local. Los nodos rígidos pueden transmitir efectivamente momentos de flexión y fuerzas de corte, pero tienen grandes limitaciones en la deformación, Por lo tanto, el impacto de la rigidez del nodo en la estructura general debe considerarse durante el diseño.

2. Nodos semirrígidos

Los nodos semirrígidos combinan las ventajas de los nodos rígidos y articulados, y tener buenas capacidades de ductilidad y consumo de energía. Por ejemplo, Los nodos semi-rígidos de columna de haz conectados al acero del ángulo superior e inferior verificaron su buena ductilidad y rendimiento de consumo de energía a través del análisis de elementos finitos. en adición, El estudio del acero de ángulo de dos maderas que conecta los nodos de viga semi-rígida del acero del ángulo superior e inferior muestra que agregar costillas de refuerzo lateral puede mejorar significativamente la rigidez y la capacidad de cojinete de los nodos.

3. Nodo de articulación

Los nodos articulados generalmente se usan en estructuras que requieren grandes capacidades de deformación, como en los nodos de la torre diagonal. La forma articulada permite que el nodo gire libremente dentro de un cierto rango, mejorando así la resistencia al viento de la estructura.

2. Aplicación de análisis de elementos finitos en el estudio de propiedades mecánicas de los nodos de torre de acero angular

Análisis de elementos finitos (FEA) es una herramienta importante para estudiar las propiedades mecánicas de los nodos de torre de acero angular. Simulando las condiciones de estrés reales, la distribución del estrés, Las condiciones de deformación y la capacidad de carga del nodo se pueden predecir con precisión.

1. Análisis de elementos finitos no lineales basado en ANSYS

El software ANSYS se usa ampliamente en el análisis de elementos finitos no lineales de los nodos de torre de acero angular. Por ejemplo, En el estudio de los nodos de columna de haz semi-rígido articular del acero del ángulo superior e inferior, La curva de distribución de tensión y histéresis del nodo se simularon a través de ANSYS, y en comparación con los resultados experimentales se verificaron. en adición, El estudio de la conexión de los nodos de columna de haz semi-rígido con acero de ángulo web doble y acero ángulo de fondo superior también muestra que ANSYS puede simular con precisión el rendimiento del estrés de los nodos semirrígidos.

2. Efecto de los cambios de rigidez en el rendimiento del nodo

La investigación muestra que los cambios en la rigidez del nodo tienen un impacto significativo en el rendimiento estático y la respuesta de vibración del viento de la torre de acero angular. Por ejemplo, A través del análisis de elementos finitos, Se descubrió que aumentar la rigidez del nodo puede mejorar significativamente la resistencia al viento de la estructura. en adición, El modelo KSI-CHEN se utilizó para analizar la curva de ángulo de momento de flexión del nodo en forma de K del UHV Torre de transmisión, Verificar aún más la influencia del número de pernos en el momento de flexión final y la rigidez de rotación inicial.

3. Análisis de propiedades del material

La aplicación de los nodos de acero de alta resistencia en la torre de acero angular mejora significativamente su capacidad de carga y ductilidad. Por ejemplo, La capacidad de soporte de plástico de los nodos de acero de alta resistencia es al menos 32% más alto que el de acero ordinario Q345B . en adición, La aplicación de acero de alta resistencia Q420 en conexiones de brida flexibles también muestra que el material tiene una excelente resistencia a la fatiga .

3. Análisis de propiedades mecánicas de los nodos típicos

1. Nodo en forma de k

Los nodos en forma de K son formas de nodo comunes en las torres de transmisión, y sus propiedades mecánicas se ven afectadas por factores como el número de tornillos, espacio para pernos, y las dimensiones transversales del acero del ángulo principal. Los estudios han demostrado que cuantos más tornillos, Cuanto mayor sea el momento de flexión del límite y la rigidez rotacional inicial de los nodos. en adición, A través del análisis de elementos finitos, Se descubrió que la dimensión transversal del acero del ángulo principal tiene un impacto significativo en la rigidez del nodo y la capacidad de carga.

2. Nodos de haz y columna semi-rígidas

Los nodos de viga de viga semi-rígida son una forma de conexión que se usa ampliamente en las torres de transmisión. La investigación muestra que los nodos semirrígidos de haz y columna conectados al acero del ángulo superior e inferior tienen una buena ductilidad y capacidades de consumo de energía, y puede resistir efectivamente las cargas dinámicas como los terremotos. en adición, El estudio del acero de ángulo de dos maderas que conecta los nodos de viga semi-rígida del acero del ángulo superior e inferior muestra que agregar costillas de refuerzo lateral puede mejorar significativamente la rigidez y la capacidad de cojinete de los nodos.

3. Nodo de articulación

Los nodos articulados generalmente se usan en estructuras que requieren mayores capacidades de deformación. La investigación muestra que la forma articulada permite que el nodo gire libremente dentro de un cierto rango, mejorando así la resistencia al viento de la estructura. en adición, A través del análisis de elementos finitos, Se descubrió que los nodos articulados exhibieron una buena capacidad de deformación y rendimiento del consumo de energía cuando se sometieron a cargas de viento.

4. Conclusión y perspectiva

A través del estudio de las propiedades mecánicas de los nodos típicos de las torres de acero angular, Se pueden sacar las siguientes conclusiones:

1. Los nodos rígidos son adecuados para estructuras que requieren alta estabilidad, pero tienen mayores restricciones en la deformación;
2. Los nodos semirrígidos combinan las ventajas de los nodos rígidos y articulados, y tener buenas capacidades de ductilidad y consumo de energía;
3. El nodo articulado es adecuado para estructuras que requieren grandes capacidades de deformación y pueden resistir efectivamente las cargas de viento;
4. La aplicación de acero de alta resistencia mejora significativamente la capacidad de carga y la ductilidad de los nodos;
5. El análisis de elementos finitos es una herramienta importante para estudiar las propiedades mecánicas de los nodos de la torre de acero angular, y puede predecir con precisión la distribución de estrés, deformación y capacidad de carga de los nodos.

La investigación futura puede explorar más a fondo el impacto de diferentes materiales y formas de conexión en el rendimiento del nodo de Angle Steel Towers, y optimizar el diseño del nodo en combinación con casos de ingeniería reales para mejorar la seguridad y la economía de la estructura.