Архив. Номер 4 за 2011 год
УДК: 624.04:539:519.6 DOI:
О МЕТОДЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В МКЭ С ОТДЕЛЕНИЕМ СМЕЩЕНИЙ ТВЕРДОГО ТЕЛА
А.А. ПОКРОВСКИЙ, д.т.н., проф. (ПГУАС, Пенза)
Страница: 2
Предлагается расчетная схема элемента с закреплением его линейными связями в узлах от смещений твердого тела, приложением кинематических граничных условий, связанных с деформациями, местных воздействий и деформаций. При такой расчетной схеме составляются и уравнения равновесия, и уравнения совместности. При смещениях элемента соизмеримых с его размерами надо переходить к нелинейным геометрическим уравнениям. Методика расчета продемонстрирована на примере фермы с шарнирными узлами.
Ключевые слова: метод перемещений, смещения твердого тела, напряжения, деформации, конечный элемент
UDC: 624.04:539:519.6 DOI:
THE DISPLACEMENT METHOD WITHIN A FRAMEWORK OF FINITE ELEMENT METHOD WITH THE EXCEPTION OF SOLID BODY SHIFTS
A.A. POKROVSKY, Dr. Sci. (Eng.), Prof. (Penza State University of Architecture and Construction, Penza)
Page: 2
The paper presents design model for element fixed from solid body shifts by element's linear bonds in junctions with application of kinematic boundary conditions related to deformations, local actions and deformations. Equilibrium and compatibility equations are worked out under this design model. If element shifts are commensurate with its dimensions it is necessary to go over to nonlinear geometrical equations. Design model is demonstrated on the example of farm with hinged joints.
keywords: displacement method, solid body shifts, stresses, deformations, finite element
УДК: 624.04: 624.5 DOI:
РАСПОРНЫЕ ВИСЯЧИЕ МОСТЫ ПОВЫШЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ
А.С. ДОРОГАН, к.т.н. (Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск)
Страница: 4
Предложены схемы висячих мостов повышенной жесткости и дается анализ их статической работы. Используется программа «Интэл», основанная на методе граничных интегральных уравнений (МГИУ) для балки, подкрепленной криволинейными кабелями.
Ключевые слова: висячие мосты, МГИУ
UDC: 624.04: 624.5 DOI:
SPACER HANGING BRIDGES WITH HEIGHTENED STIFFNESS
A.S. DOROGAN, Ph.D. (Far Eastern State Transport University, Khabarovsk)
Page: 4
The paper presents schemes of hanging bridges with heightened stiffness and gives analysis of their statistical work. The "Intel" program based on boundary integral approach is used for beam supported by curvilinear cables.
keywords: hanging bridges, boundary integral approach
УДК: 534.11 DOI:
К ВОПРОСУ О ФОРМИРОВАНИИ ОДНОМЕРНЫХ ВОЛН СИЛЬНОГО РАЗРЫВА В СПЛОШНЫХ СРЕДАХ
С.В. БАКУШЕВ, д.т.н., проф. (ПГАСУ, г. Пенза)
Страница: 11
Рассматриваются вопросы формирования одномерных плоских волн сильного разрыва в сплошных средах при непрерывном возрастании от нуля внешнего воздействия. Кривые объемного и сдвигового деформирования аппроксимируются билинейными диаграммами. Показано, что формирование внутри массива одномерной плоской ударной волны при непрерывном возрастании от нуля внешней нагрузки существенным образом зависит и от объемных, и от сдвиговых деформаций.
Ключевые слова: одномерная деформация, билинейные диаграммы деформирования, ударные волны
UDC: 534.11 DOI:
PROBLEM OF FORMATION OF ONE-DIMENSIONAL STRONG DISCONTINUITY WAVES IN CONTINUA
S.V. BAKUSHEV, Dr. Sci. (Eng.), Prof. (Penza State University of Architecture and Construction, Penza)
Page: 11
The article deals with problem of formation of one-dimensional plane strong discontinuity waves in continua for the case of continuous increase of external load from zero. Curves of volumetric deformation and shearing are approximated by bilinear diagrams. It is shown that formation of one-dimensional plane shock wave inside mass depends on volumetric deformations and shearings significantly for the case of continuous increase of external load from zero.
keywords: one-dimensional deformation, bilinear deformation diagrams, shock waves
УДК: 624.042 DOI:
К РАСШИРЕНИЮ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА В ДИНАМИКЕ БАЛОК
С.В. БОСАКОВ, д.т.н., проф. (БНТУ, г. Минск)
Страница: 15
Рассматривается возможность увеличения точности метода Ритца при определении частот собственных колебаний балок с одной и несколькими степенями свободы. Устанавливается факт получения точного решения в случае системы с одной степенью свободы. Приводится пример расчета для консольной балки с двумя степенями свободы. Обсуждается проблема получения решения в случае балки из физически нелинейного материала с одной степенью свободы.
Ключевые слова: балка, физическая нелинейность, метод Ритца, собственные частоты, энергия деформаций, степень свободы
UDC: 624.042 DOI:
EXTENSION OF ENERGY METHOD CAPABILITIES FOR BEAMS DYNAMICS
S.V. BOSAKOV, Dr. Sci. (Eng.), Prof. (Belarusian National Technical University, Minsk)
Page: 15
The author considers capability to increase accuracy of Ritz method for determination of natural-vibrations frequencies of beams with one and several degrees of freedom. The fact that exact solution can be obtained for the system with one degree of freedom is established. The paper gives example of calculation for cantilever girder with two degrees of freedom. The author also considers problem of solution obtaining for beam of physically nonlinear material with one degree of freedom.
keywords: beam, physical nonlinearity, Ritz method, natural frequencies, deformation energy, degree of freedom
УДК: 539.3:624.04 DOI:
ДВОЙСТВЕННАЯ ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧ ДИНАМИКИ СООРУЖЕНИЙ
Г.В. ВАСИЛЬКОВ, д.т.н., проф., З.В. БУЙКО, к.т.н., доц. (Ростовский государственный строительный университет)
Страница: 20
На основании равносильных (эквивалентных) уравнениям колебаний системы с n степенями свободы преобразований уравнений движения систем с конечным числом степеней свободы формулируются двойственные законы механики Галилея – Ньютона, алгоритмы метода главных координат, методов прямого интегрирования уравнения движения. Используются рекуррентные зависимости прямого метода сил динамики сооружений для исключения необходимости расщепления исходных систем дифференциальных уравнений, интегрирование ведется с постоянным временным шагом для всех форм колебаний. В статье впервые сформулирован метод сил динамики сооружений.
Ключевые слова: уравнения движения, метод сил динамики сооружений
UDC: 539.3:624.04 DOI:
DUAL DEFINITION OF PROBLEMS OF STRUCTURES DYNAMICS
G.V. Vasilkov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Z.V. Buiko, Ph.D., Assoc. Prof. (Rostov State University of Civil Engineering)
Page: 20
Dual mechanics laws of Galilee – Newton, algorithms of principle coordinate method, methods of direct integration for motion equation are formulated on the basis of system oscillations with n degrees of freedom of transformations of motion equations of systems with finite number of degrees of freedom. These oscillations are equivalent to equations. The authors use recurrent dependences of direct method of forces of structures dynamics to eliminate necessity to split up initial systems of differential equations. Integration is made with constant time step for all oscillations forms.
keywords: method of forces of structures dynamics, degrees of freedom of transformations
УДК: 624.073.046.3 DOI:
ПРОДОЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ НЕОДНОРОДНОГО ПРЯМОГО СТЕРЖНЯ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ МАССОЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Ю.С. КРУТИЙ, к.физ.-мат. наук, доц. (Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Украина)
Страница: 26
Решена задача о свободных продольных колебаниях стержня для случая, когда коэффициент упругости и погонная масса представляют собой произвольные непрерывные функции. Предлагается метод отыскания частот и собственных форм продольных колебаний для произвольного неоднородного прямого стержня переменного поперечного сечения с произвольной непрерывно распределенной массой. В качестве примера исследованы свободные колебания консольного клина.
Ключевые слова: стержень, продольные колебания, частотное уравнение, коэффициенты колебаний, частота колебаний, собственная форма колебаний, консольный клин
UDC: 624.073.046.3 DOI:
LONGITUDINAL VIBRATIONS OF HETEROGENEOUS STRAIGHT ROD WITH VARIABLE CROSS SECTION AND CONTINUOUSLY DISTRIBUTED MASS (continuation)
Yu.S. KRUTIY, Ph.D. (Phys.-Math.), Assoc. Prof. (Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Ukraine)
Page: 26
The paper presents problem solution of free longitudinal vibrations of rod for the case when elastic coefficient and running mass represent arbitrary continuous functions. The author suggests method for frequencies and natural modes calculation of arbitrary heterogeneous straight rod with variable cross section and continuously distributed mass. Free oscillations of cantilever wedge are studied as an example.
keywords: rod, longitudinal vibrations, frequency equation, coefficients of oscillations, vibrations frequency, cantilever wedge
УДК: 624.042.8 DOI:
КОЛЕБАНИЯ УПРУГИХ СИСТЕМ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ МАССОЙ
В.Л. ХАРЛАНОВ, д.т.н. (ВолгГАСУ, г. Волгоград)
Страница: 35
В процессе воздействия на сооружение динамической нагрузки возможно изменение массы, связанное с обрушением ограждающих конструкций, перемещением подвижной нагрузки, действием ударных нагрузок. Рассматривается влияние изменения массы на амплитуду колебаний упругих систем в процессе динамического воздействия. Уменьшение массы в процессе воздействия, как правило, приводит к увеличению амплитуды колебаний упругой системы.
Ключевые слова: уравнение движения, изменяющаяся масса, прямые методы интегрирования
UDC: 624.042.8 DOI:
VIBRATIONS OF ELASTIC SYSTEMS WITH VARYING MASS
V.L. KHARLANOV, Dr. Sci. (Eng.) (Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering, Volgograd)
Page: 35
Mass can be changed under influence of dynamic force on structure. It is related to crushing of building envelops, moving load shifts, impact loads action. The author considers effect of mass change on oscillations amplitude of elastic systems under dynamic influence. The mass decrease usually leads to increase of oscillations amplitude of elastic system under dynamic influence.
keywords: motion equation, varying mass, integration methods
УДК: 642.04: 539.376 DOI:
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КРУГЛОЙ ПЛАСТИНЫ В АГРЕССИВНОЙ СРЕДЕ
А.С. ДЕХТЯРЬ, д.т.н., проф. (Национальный транспортный университет, г. Киев)
Страница: 39
Рассмотрены шарнирно опертые по контуру круглые пластины ступенчато-переменной толщины, эксплуатирующиеся в агрессивной среде. Снижение их несущей способности во времени связано с уменьшением толщины вследствие коррозии. Требуется обеспечить необходимую несущую способность в течение заданного периода. Для этого планируются ремонты. Отыскиваются наилучшие время проведения ремонтов и их объемы для того, чтобы уменьшить эксплуатационные затраты.
Ключевые слова: несущая способность, агрессивная среда, деградация, оптимальная эксплуатация
UDC: 642.04: 539.376 DOI:
DESIGN AND MAINTENANCE OF CIRCULAR PLATE IN AGGRESSIVE ENVIRONMENT
A.S. DEKHTYAR, Dr. Sci. (Eng.), Prof. (National Transport University, Kyiv)
Page: 39
The paper considers circular plates with steplike variable thickness hinge-supported at the circumference. The plates are maintained in aggressive environment. The decreasing of their carrying force in time is related to thickness reduction which comes as a result of corrosion. It is required to provide necessary carrying force during given time period. The author finds most optimal time for repairs carrying out and their scopes in order to decrease operating costs.
keywords: carrying force, aggressive environment, degradation
УДК: 624.074.4.012+624.042.8 DOI:
СТЫКОВЫЕ СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПРОДОЛЬНЫМИ ПРОРЕЗЯМИ И ИХ РАСЧЕТ
А.С. МАРУТЯН, к.т.н., доц. (Пятигорский государственный технологический университет)
Страница: 43
Приведено новое техническое решение заводских и монтажных стыков металлических конструкций в виде сварных соединений на продольных прорезях, расположенных в стенках стержневых элементов из открытых (незамкнутых) и трубчатых (замкнутых) профилей. Стыковые соединения обладают необходимым и достаточным запасом несущей способности, обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления и монтажа, снижение расхода конструкционного материала и являются равнопрочными со стыкуемыми стержневыми элементами. Апробирована технология изготовления и монтажа с компенсацией всех неточностей (погрешностей). Предложена практическая методика расчета таких соединений, подтвержденная итогами контрольных испытаний серии опытных образцов.
Ключевые слова: заводские и монтажные стыки металлических конструкций, сварные соединения, соединения на продольных прорезях, технология изготовления и монтажа, методика расчета
UDC: 624.074.4.012+624.042.8 DOI:
BUTT-WELDED JOINTS OF CANE SEGMENTS WITH LINEAR SLOTS AND THEIR CALCULATION
A.S. MARUTYAN, Ph.D., Assoc. Prof. (Pyatigorsk State Technological University)
Page: 43
The paper presents new technical decision for industrial and erection joints of metal structures in the form of linear slotted welded joints which are located in wells of cane segments consisting of open and tubular profiles. The butt joints have required and sufficient reserve of bearing capacity, provide decrease of labour coefficient of production and erection, decrease consumption of constructional materials. The joints are also full-strength with abutting cane segments. The author tests production and erection technology with compensation of all inaccuracies.
keywords: industrial and erection joints of metal structures, welded joints, linear slotted joints, production and erection technology
УДК: 624.014 DOI:
СПОСОБ ПРОКАТА ДВУТАВРОВОГО ПРОФИЛЯ СЕЧЕНИЯ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ
К.К. НЕЖДАНОВ, д.т.н., проф., засл. изобр. России, И.Н. ГАРЬКИН, инж. (ПГУАС, г. Пенза)
Страница: 51
В статье предлагается метод совершенствования горячекатаных двутавровых профилей путем значительного снижения материалоемкости с помощью оптимального распределения металла по сечению балок.
Ключевые слова: балка, оптимизация сечения, снижение материалоемкости, повышение жесткости при изгибе
UDC: 624.014 DOI:
ROLLED METAL METHOD OF I-SHAPED CROSS-SECTION OF ALLOYED STEEL
K.K. NEZHDANOV, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Honored Inventor of Russia, I.N. GARKIN, Eng. (Penza State University of Architecture and Construction, Penza)
Page: 51
The article considers ways for reducing material consumption of I-rolling profile. Steel I-beam profile contains shelves with parallelfaces and wall. Rational distribution of steel cross beam is provided by the fact that the flexibility of its wall which is the ratio of height wall to its thickness does not exceed the limit value of flexibility ensuring sustainability of the wall without intermediate stiffeners, and is 65 for low-alloy steel. Thickness, the height of the wall, limiting its flexibility governed by mathematical dependencies.
keywords: beam, optimizing the cross section, reduction of material consumption, increase of stiffness in bending
УДК: 69.04+624.046 DOI:
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ РЕБРИСТЫМ НАСТИЛОМ В ПОКРЫТИЯХ ЗДАНИЙ
Ю.В. КРАСНОЩЕКОВ, д.т.н., проф., М.П. УКРАИНЦЕВ, инж. (Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ))
Страница: 55
Приведены результаты исследования конструктивной системы покрытия из стальных ферм с учетом влияния сборного железобетонного ребристого настила. Эффективность совместной работы несущих элементов покрытия нашло подтверждение при обследовании здания ТЭЦ. Компьютерное моделирование пространственной системы покрытия позволило выявить механизм взаимодействия элементов и влияние различных факторов на перераспределение сжимающих усилий в ребристых плитах и панелях верхнего пояса фермы. Для решения задачи устойчивости сжатого пояса покрытия применена расчетная модель в виде стержня составного сечения с абсолютно жесткими поперечными связями, которыми являются ребра плит, соединенные сваркой с фермами.
Ключевые слова: конструктивная система, покрытие, стальные фермы, железобетонная ребристая плита, совместная работа, механизм взаимодействия, напряжения, устойчивость, деформации, составной стержень
UDC: 69.04+624.046 DOI:
FEATURES OF INTERACTION OF STEEL FARMS WITH FERROCONCRETE RIBBED FLOORING IN BUILDINGS COVERINGS
Yu.V. KRASNOSHCHEKOV, Dr. Sci. (Eng.), Prof., M.P. UKRAINTSEV, Eng. (Siberian State Automobile and Road Academy (SibADI))
Page: 55
The paper presents results of research of structural system of a covering of steel farms taking into account influence of prefabricated ferroconcrete ribbed flooring. Collaboration efficiency of bearing elements of covering was acknowledged during inspection of a building of heat station. Computer modeling of space system of the covering allowed to reveal mechanism of elements interaction and influence of various factors on redistribution of compression forces in ribbed plates and panels of the top belt of a farm.
keywords: structural system, covering, steel farms, ferroconcrete ribbed plate, interaction mechanism, stresses, stability
УДК: 624.0428.0.42.12.7 DOI:
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ В ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФУНКЦИЯХ
А.И. САПОЖНИКОВ, доктор философ., проф., К.Д. ЯКСУБАЕВ, к.т.н., доц. (Астраханский инженерно-строительный институт)
Страница: 59
Осуществлено решение задачи в фундаментальных функциях, что позволило получить однотипные решения для смещений, скоростей и ускорений осциллятора, чем упростить анализ его поведения и определить степень влияния на величину сейсмической нагрузки собственных и собственных сопутствующих колебаний и фазы воздействия.
Ключевые слова: осциллятор, колебания, затухание колебаний, фундаментальные функции, простота и наглядность решения, анализ поведения осциллятора
UDC: 624.0428.0.42.12.7 DOI:
THE METHOD FOR DEFINITION OF SEISMIC LOAD ON BUILDINGS AND STRUCTURES IN FUNDAMENTAL FUNCTIONS
A.I. SAPOZHNIKOV, Doctor of Philosophy, Prof., K.D. YAKSUBAEV, Ph.D., Assoc. Prof. (Astrakhan Institute of Civil Engineering)
Page: 59
Problem solution by fundamental functions allowed to get single-type solutions for shifts, velocities and accelerations of oscillator and thereby to simplify analysis of oscillator behavior and estimate degree of influence of self-oscillations and accompanying self-oscillations and influence phase on value of seismic load.
keywords: oscillator, vibrations, damping oscillations, fundamental functions, simplicity and visualization of solution, analysis of oscillator behavior
УДК: 624.048 DOI:
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБЪЕМНЫХ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В РАЗВИТИЕ НОРМ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
А.С. ЗАЛЕСОВ, д.т.н., проф., А.А. ПАЩАНИН, инж. (НИИЖБ, г. Москва)
Страница: 66
Рассмотрены методики расчета железобетонных балок на действие поперечных сил по СП, EN, ACI. Выполнен сравнительный анализ данных методик и рассмотрены их недостатки в сравнении с универсальной методикой расчета балок с использованием объемных конечных элементов. Предлагается уточнение методики СП в части ограничения несущей способности балок при малых пролетах среза.
Ключевые слова: железобетонные балки, расчет на действие поперечных сил, наклонное сечение, метод конечных элементов, solid65
UDC: 624.048 DOI:
STRENGTH CALCULATION FOR FERROCONCRETE BEAMS USING VOLUME FINITE ELEMENTS WITHIN A FRAMEWORK OF DEVELOPMENT OF FERROCONCRETE BEAMS DESIGN STANDARDS
A.S. ZALESOV, Dr. Sci. (Eng.), Prof., A.A. PASHCHANIN, Eng. (Research Institute of Reinforced Concrete, Moscow)
Page: 66
The authors consider calculation method for ferroconcrete beams which are effected by transverse forces using SP, EN, ACI standards. The authors carried out analysis of these methods and considered their limitations in comparison with multi-purpose calculation methods using volume finite elements. It is suggested to specify SP method in terms of limitation of beams load-carrying ability under small spans of shear fracture.
keywords: ferroconcrete beams, calculation for transverse forces, oblique section, finite element method
УДК: 620.1:500 DOI:
СТРУЙНО-БУРОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ В СТРОИТЕЛЬНОМ ДЕЛЕ
И.А. ШТЭПА, инж. (Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет))
Страница: 72
Одним из видов укрепления грунтов и наиболее перспективным является технология струйной цементации (Jet Grouting). В настоящей работе представлены результаты анализа данного метода и сопоставления с другими технологиями.
Ключевые слова: грунтоцемент, сваи, цементация
UDC: 620.1:500 DOI:
DRILLING AND JET GROUTING FOR GROUNDS STABILIZATION AND PROSPECTS OF ITS DEVELOPMENT IN CIVIL ENGINEERING
I.A. SHTEPA, Eng. (Saint Petersburg State Mining Institute named after G.V. Plekhanov (Technical University))
Page: 72
Jet grouting is one of the most prospective method for grounds stabilization. The paper presents results of jet grouting analysis and comparison of this method and other technologies.
keywords: soil cement, piles, grouting