Введение. Научно-технический прогресс ускоряет смену оборудования и технологий, поэтому часто стальной каркас, удовлетворяющий первоначальному технологическому процессу, оказывается через 20–30 лет совершенно непригодным для новых технологий. Из-за этого требуется реконструкция, а иногда и полный снос каркаса. В связи с этим на рынке строительства возникает потребность в легких конструкциях, которые можно быстро смонтировать, разобрать и перепрофилировать под другие технологические процессы. Одним из способов для решения отмеченной проблемы служит использование в конструкциях тонкостенных холодногнутых профилей. Технология легких стальных тонкостенных оцинкованных профилей (ЛСТК) начинает прогрессивно развиваться с начала 21 века. Область применения ЛСТК несущие и ограждающие конструкции объектов промышленного и гражданского назначения [1–2]. Наиболее часто тонкостенные холодногнутые профили в несущих конструкциях применяются в рамах [3–8] и фермах [9–11]. Поперечная рама каркаса состоит из стоек и скатных сплошных или решетчатых ригелей. В основном несущие конструкции из ЛСТК имеют пролет до 18 м, устанавливаются с шагом 3–6 м, элементы выполняются из одиночных или из спаренных профилей, сечения которых С-образные, с трапециевидной частью стенки, соединенные с помощью листовой фасонки на болтах.Однако авторы в статьях [9, 10] отмечают, что для дальнейшего развития ЛСТК в строительной отрасли, а именно для увеличения пролета, несущей способности необходимо разрабатывать новые эффективные узловые соединения, отвечающие экономическим требованиям, надежности конструкции и удобства монтажа.В связи с этим авторы в работе [12] провели исследования болтового узлового соединения верхнего пояса фермы пролетом 24 м из тонкостенных холодногнутых профилей. В работе выявлено, что постановка дополнительных рядов болтов в зоне трапециевидной части стенки позволяет получить равномерное распределение напряжений по сечению тонкостенного профиля, тем самым повысить несущую способность соединения. Для постановки дополнительных рядов болтов в зоне трапециевидной части стенки разработаны новые узловые соединения:1.   заполнения свободного пространства между фасонкой и трапециевидной частью стенки профиля листовой пластиной [12];2.   конструктивное решение с применением сварной втулки [13, 14];3.   конструктивное решение с применением сквозной втулки [15, 16];В данной статье предлагается новое узловое соединение тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки с применением сквозной втулки с упором [17]. При этом рассматриваются вопросы деформативности стенки профиля в узле при двухрядной постановке болтов, при постановке дополнительных болтов в зоне трапециевидной части стенки за счет применения сквозной втулки и сквозной втулки с упором.Цель работы: Сравнительная оценка деформативности трапециевидной части стенки тонкостенного профиля при различных конструктивных решениях узлового соединения. Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:1. Разработка нового узлового соединения тонкостенных холодногнутых профилей, которая позволит выполнить постановку болтов в зоне трапециевидной части стенки, и при этом повысить местную устойчивость стенки;2. Построение конечно-элементную модели болтовых узловых соединений в ПК «Solidworks с применением сквозной втулки, сквозной втулки с упором и при двухрядной постановке болтов в зоне контакта с листовой фасонкой;3. Численное исследование напряженно-деформированного состояния болтовых узловых соединений тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки;4. Анализ деформативности стенки различных вариантов конструктивных решений болтовых узлов при действии расчетной нагрузке;Болтовое узловое соединение тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки с применением сквозных втулок с упором. Одной из главных задач создания нового болтового узла состоит в фиксации положения сквозной втулки при установке стяжного болта, и при этом повысить устойчивость стенки тонкостенного холодногнутого профиля в процессе эксплуатации конструкции. Новый узел представляет собой тонкостенные холодногнутые профили с трапециевидной частью стенки 1, соединенные листовой фасонкой 2 на болтах 3. В зоне трапециевидной части стенки профиля установлены усиливающие элементы 4, которые выполнены в виде сквозной втулки, пропущенные через отверстие в листовой фасонке 3. Сквозная втулка с одной стороны изготавливается большего диаметра D1, чем отверстие в листовой фасонке, а остальная часть втулки выполняется по диаметру этого отверстия d. При этом соседние втулки располагаются со сторонами в противоположном направлении (рис. 1).Предлагаемое узловое соединение позволяет выполнить постановку болтов в зоне трапециевидной части стенки профиля, при этом зафиксировать положение втулки при постановке стяжного болта и предполагает уменьшение деформации стенки профиля за счет уширенной части втулки при эксплуатации конструкции. Рис. 1. Болтовое узловое соединение тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки с применением сквозных втулок с упором: 1 – тонкостенные холодногнутые профили с трапециевидной частью стенки;2 – листовая фасонка; 3 – болт; 4 – сквозная втулка с упором Новое узловое соединения может найти применение в области строительства, в частности, в рамах, в решетчатых конструкциях, например, фермы, изготавливаемые из парных стальных тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки, соединенные в узлах при помощи листовых фасонок на болтах [3–5, 7, 9, 10–11].Материалы и методы. Одним из опасных факторов разрушения болтовых узловых соединений из тонкостенных холодногнутых профилей и приводящие к полной непригодности конструкции является потеря местной устойчивости. При этом для повышения местной устойчивости тонкостенных профилей в сжатых и в сжато-изгибаемых элементах выполняются различные элементы жесткости (канавки, углубления). В частности, в рассматриваемом узле тонкостенные холодногнутые профили выполнены с трапециевидной частью стенки. Влияние на фактическое напряженное состояние тонкостенного профиля при установке дополнительных рядов в зоне трапециевидной части стенки рассмотрены в работах [12, 13, 15]. При этом вопросы деформативности стенки (смещения из плоскости) при подкреплении их различными вариантами втулок и их сравнение с традиционным узловым соединением с двухрядной постановкой болтов ранее не проводились. Для проведения данного исследования выбраны три варианта болтовых узловых соединения с трапециевидной частью стенки (табл. 1):1. Узловое соединение составных тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки при двухрядной постановке болтов в зоне контакта с листовой фасонкой;2. Узловое соединение составных тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки при многорядной постановке болтов за счет применения сквозной втулки. Для постановки болтов используется сквозная втулка, которая вставляется в отверстие листовой фасонки. Сквозная втулка ликвидирует зазор между трапециевидной частью стенки профиля и фасонкой. При этом длина сквозной втулки:H=tф+2tc , где tф  – толщина фасонки; tc  – свободная толщина плоской вогнутой стенки профиля;3. Узловое соединение составных тонкостенных холодногнутых профилей с трапециевидной частью стенки при многорядной постановке болтов за счет применения сквозной втулки с упором.Для оценки смещения стенки из плоскости тонкостенного холодногнутого профиля в болтовом узле при различных вариантах конструктивных решений построены конечно-элементные модели опытных образцов в ПК «Solidworks» (табл. 1). Узлы состоят из двух профилей АСГ-400-100-30-4.0 по ТУ 1122-023-129063390-2009 высотой 400 мм из стали класса С350. Между профилями установлена листовая фасонка толщиной 16 мм из стали класса С245. Крепление профилей с листовой фасонкой выполнено болтами М16 класса прочности 5.8 двумя рядами. В каждом ряду расположено семь болтов с шагом 50 мм. Фасонка соединена по низу опорной пластиной 400×100×16 мм [12].Разбиение геометрической модели на конечные элементы выполнялась с учетом геометрии элементов сборки, наличия отверстий и расстояний между ними. Сетка конечно-элементной модели объемная второго порядка, с размерами 20×20 мм. Расчет модели узла выполнялось в программном модуле «Solidworks Simulation» с учетом геометрической и физической нелинейности. Граничные условия болтовых узлов «fixed support», как неподвижная геометрия опорной пластины. Контакты между соединяемыми элементами задавались, как «frictional» с коэффициентом трения µ=0,15. Обсуждение результатов исследований. Нагрузка на образцы приложена расчетная N=63,2 т, найденная по результатам исследований [12]. При этом приложение ее производилось ступенчато по 10 т, в конце каждого этапа производилось измерение перемещения стенки тонкостенного профиля из плоскости. Напряженно-деформированное состояние образцов представлено на (рис. 2). Фиксация перемещения стенки тонкостенного холодногнутого профиля выполнялось в одной точке в зоне расположения средних болтов в трапециевидной части (рис. 3).Анализируя графики зависимости перемещения стенки от расчетной нагрузки, можно сказать, что наиболее подвержен к потери местной устойчивости узловое соединение при двухрядной постановке болтов в зоне контакта с листовой фасонкой, где отклонение из плоскости составили –  δ=13,32 мм при нагрузке N=63,2 т. Выявлено, что при подкреплении стенки тонкостенного профиля сквозной втулкой и установке дополнительных болтов в трапециевидной части стенки деформации снижаются (δ=10,53 мм при N=63,2 т) на 21%. Эффективным решением, с точки зрения потери местной устойчивости стенки является решение с применением сквозной втулки с упором, где перемещения меньше из всех (δ=8,91 мм при N=63,2 т). На 33 % меньше, чем при двухрядной постановке болтов и на 15 % при постановке болтов с применением сквозной втулки.  Таблица 1Болтовые узловые соединения составных тонкостенных холодногнутых профилейс трапециевидной частью стенки1. Болтовой узел соединения с двухряднойпостановкой болтов в зоне контакта листовой фасонки и профиля 2. Болтовой узел соединения с многоряднойпостановкой болтов с применением сквозной втулки 3. Болтовой узел соединения с многоряднойпостановкой болтов с применением сквозной втулки с упором    Рис. 2. Напряженно-деформированное состояние опытных образцов: а) при двухрядной постановке болтов; б) при многорядной постановке болтов с применением сквозной втулки; в) при многорядной постановке болтов с применением сквозной втулки с упором  Рис. 3. Зависимость перемещения δ стенки тонкостенного холодногнутого профиля от нагрузки N при разных вариантах узловых соединений  ВыводыПредставлено новое узловое соединение тонкостенных холодногнутых профилей с применением сквозных втулок с упором, позволяющее выполнить постановку болтов в трапециевидной части стенки профиля, при этом упростить процесс сборки соединения за счет фиксации положения втулки.Установлено, что постановка дополнительных рядов болтов в трапециевидной части стенки тонкостенного холодногнутого профиля позволяет уменьшить деформативность стенки на 21 % при использовании сквозной втулки и на 33 % – сквозной втулки с упором по сравнению с решением с двухрядной постановкой болтов в зоне контакта листовой фасонки и профиля.