Архив. Номер 5 за 2016 год
УДК: 624.073
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛЕДОВОЙ ПЛИТЫ С ПОЛЫНЬЕЙ ПРИ НЕОСЕСИММЕТРИЧНОМ ЗАГРУЖЕНИИ
Е.Б. КОРЕНЕВА, д.т.н., проф.
Страница: 2
Рассматриваются вопросы расчета ледовой плиты с полыньей, имеющей круговую форму, при действии неосесимметричных нагрузок. Изучаемая плита является бесконечной, ее толщина изменяется в окрестности отверстия. Используются аналитические методы. Применяется теория функций Бесселя.
Ключевые слова: бесконечная плита, полынья, неосесимметричные нагрузки, функции Бесселя
UDC: 624.073
STATE OF STRESS AND STRAIN OF THE ICE SLAB WITH AN OPENING SUBJECTED TO AN ACTION OF NONSYMMETRIC LOADING
E.B. Koreneva
Page: 2
Abstract. Problems of the ice plate with an opening having a circular form analysis are under study. The mentioned construction is subjected to an action of nonsymmetric loading. The plate under study is infinite. Its thickness is variable in the area of an opening. Analytical methods are used. The theory of Bessel functions is applied.
keywords: infinite slab, opening, nonsymmetric loads, Bessel functions
УДК: 624.04
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕГКИХ СТАЛЬНЫХ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПРОФИЛЕЙ С ПЕРФОРАЦИЕЙ «АТЛАНТ»
П.А. КОСЫХ, инж. Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Страница: 6
Предложена методика определения эквивалентных геометрических характеристик легкого стального тонкостенного профиля с перфорацией «АТЛАНТ». На основе предложенного подхода вычислены как изгибные, так и изгибно-крутильные характеристики исследуемого диапазона конфигураций профилей. Подтверждена гипотеза о возможности использования данных характеристик для вычисления значений критических сил потери устойчивости. Проведен сравнительный анализ с аналогичными характеристиками, соответствующими сплошному С-образному профилю.
Ключевые слова: стальной тонкостенный профиль с перфорацией, устойчивость, эквивалентные геометрические характеристики, компьютерное моделирование
UDC: 624.04
DEFINITION OF EQUIVALENT GEOMETRIC CHARACTERISTICS OF LIGHT GAUGE STEEL MEMBERS WITH PERFORATION "ATLANT"
P.A. Kosykh, Perm National Research Polytechnic University
Page: 6
Abstract. Approach of definition of equivalent geometric characteristics of light gauge steel members with perforation "ATLANT" is presented in the article. Both bending and lateral-torsion characteristics are calculated based on the offered scheme. Supposition about possibility of using calculated characteristics for lateral buckling force definition is confirmed. Comparative analysis with conventional C shaped members is executed.
keywords: light gauge steel members with perforation, buckling, equivalent geometric characteristics, computer modeling
УДК: 624.072.2
РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ ПРЕДЕЛЬНЫХ УСИЛИЙ
Т.А. МУХАМЕДИЕВ, д.т.н. НИИЖБ им. А.А. Гвоздева (АО НИЦ «Строительство»)
Страница: 12
Рассмотрен расчет прочности по нормальным сечениям изгибаемых элементов из фибробетона. Предложена методика расчета по прочности элементов методом предельных усилий. Представлены правила назначения расчетных характеристик прочности фибробетона при осевом растяжении.
Ключевые слова: фибробетонные конструкции, метод предельных усилий, прочность изгибаемых элементов
UDC: 624.072.2
CALCULATION OF BENDING FIBER-REINFORCED CONCRETE STRUCTURES USING CRITICAL STRESS METHOD
T.A. Mukhamediev, NIIZHB named after A.A. Gvozdev, Moscow
Page: 12
Abstract. The strength calculation on normal sections of bending elements made of fiber-reinforced concrete is considered. The methodology of the elements' strength calculating is proposed using critical stress method. The rules for indication of the strength calculation characteristics of fiber-reinforced concrete under axial tension.
keywords: fiber-reinforced concrete structures, method of critical stress, strength of bending elements
УДК: 624.31
ОЦЕНКА ПРОГИБА И УСТОЙЧИВОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ БАЛОЧНОЙ ФЕРМЫ
М.Н. КИРСАНОВ, д-р физ.-мат. наук, проф. НИУ МЭИ, г.Москва
Страница: 19
Предложена математическая модель упругой статически определимой фермы с четырьмя опорами по углам основания. С помощью системы компьютерной математики Maple выведена формула для прогиба фермы от действия трех видов симметричной нагрузки в зависимости от размеров конструкции и числа панелей. Найдены асимптоты решения. Получены формулы для усилия в наиболее сжатом стержне для оценки устойчивости конструкции при различных видах нагружения.
Ключевые слова: пространственная ферма, устойчивость, Maple, индукция, асимптотика, прогиб
UDC: 624.31
EVALUATION OF DEFLECTION AND STABILITY OF SPATIAL GIRDER
M.N. Kirsanov, Moscow Power Engineering Institute, Moscow
Page: 19
Abstract. A mathematical model of an elastic statically determinate truss with four pillars at the corners of the base is obtained. Using the system Maple the formula for deflection of a truss from the action of three types of symmetrical loads depending on the dimensions design and number of panels and the asymptotes of the solution are found out. The formulas for stress in the most compressed core are found to assess the stability of the structure under various types of loading.
keywords: spatial truss, buckling, Maple, induction, asymptotics, deflection
УДК: 624.072.21.7
БАЛОЧНАЯ ПЛИТА НА НЕЛИНЕЙНО-НЕОДНОРОДНОМ ОСНОВАНИИ С МЕСТНЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ
С.В. БОСАКОВ, д.т.н., проф., О.В. КОЗУНОВА, гл.инж.проектов. Белорусский национальный технический университет, г.Минск; ОАО«Гомельский ДСК»
Страница: 23
Предложен вариационно-разностный подход к расчету упругих балочных плит, расположенных на физически нелинейном неоднородном основании. Нелинейная постановка краевой задачи реализована методом упругих решений в области малых упругопластических деформаций. Численная апробация результатов расчета осуществлена с использованием программного пакета MATHEMATICA 8.0.
Ключевые слова: упругие балочные плиты, нелинейно-неоднородное основание, краевая задача, метод упругих решений, нелинейные расчеты
UDC: 624.072.21.7
BEAM SLAB ON NONLINEAR INHOMOGENEOUS BASE WITH LOCAL ATTENUATION
S.V. Bosakov, O.V. Kozunova. Belarusian National Technical University, Minsk; JSC "Gomel DSK"
Page: 23
Abstract. The variation-difference approach to the calculation of elastic beam slabs located on physically nonlinear inhomogeneous base is proposed. Nonlinear formulation of the boundary value problem is realized by the method of elastic solutions in the field of small elastic-plastic deformations. Numerical testing of the calculation results is performed using the software package MATHEMATICA 8.0.
keywords: elastic beam slabs, nonlinear inhomogeneous base, elastic solution, numerical method
УДК: 539.3
ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ КОТТЕДЖНОГО СТРОЕНИЯ
Г.Г. БУЛЫЧЕВ, д.т.н., проф. Московский технологический университет МИРЭА
Страница: 32
Рассматривается процесс разрушения коттеджа, представленного в виде трехслойного параллелепипеда (цокольный этаж, два жилых этажа и технический этаж) с вырезами, соответствующими помещениям, дверным, оконным и лючным проемам. Материал каждого слоя предполагается однородным изотропным и упруговязкопластичным. Контакт фундамента с грунтом предполагается винклеровским с первым коэффициентом постели, боковые, верхняя и внутренние поверхности строения свободны от напряжений. Рассматриваются два вида нагрузки: трапециедальный импульс, действующий на нижнюю поверхность цокольного этажа и моделирующий сейсмическую нагрузку, и прямоугольный импульс, действующий на верхнюю поверхность технического этажа. Для правильного выбора критериев разрушения первоначально проводится моделирование динамики и определяются максимальные напряжения, способные вызвать разрушение в различных характерных точках строения, и только после этого проводится моделирование разрушения. Определяются минимальные напряжения, разрушающие строение или его фундамент, проводится анализ результатов моделирования и обсуждаются возможности дальнейшего усовершенствования модели и метода.
Ключевые слова: численное моделирование, динамика и разрушение сооружений, сейсмические нагрузки
UDC: 539.3
DYNAMIC DESTRUCTION OF THE COTTAGE
G.G. Bulychev, Moscow Technological University MIREA
Page: 32
Abstract. In this article the process of destruction of the cottage presented in the form of a three-layer parallelepiped (a ground floor, two inhabited floors and a technical floor) with the holes corresponding to rooms, doors, windows and manholes is considered. The material of each layer is supposed homogeneous isotropic and elastoviscoplastic. Contact of the base with a soil is supposed as Winkler with the first coefficient of bed, lateral, upper and internal surfaces of a structure are free from stresses. Two kinds of loading are considered: an triangular impulse operating on the bottom surface of a ground floor and modelling seismic loading, and the rectangular impulse operating on the top surface of a technical floor. For a correct choice of criteria of destruction the modelling of dynamics is originally conducted and the maximum pressure, capable to cause destruction in various characteristic points of a structure, are defined and only then destruction modelling is conducted. The minimum pressure destroying a structure or its ground floor are defined, the analysis of results of modelling is carried out and possibilities of the further improvement of model and a method are discussed.
keywords: numerical modelling, dynamics and destruction of constructions, seismic loadings
УДК: 539.3
ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ПОДУШКИ ИЗ УКРЕПЛЕННОГО ГРУНТА ПОД ФУНДАМЕНТНОЙ ПЛИТОЙ НА СЕЙСМИЧЕСКУЮ РЕАКЦИЮ СООРУЖЕНИЯ. ЧАСТЬ I: ДЕМОНСТРАЦИЯ ЭФФЕКТА
А.Г. ТЯПИН, д.т.н., проф. (ОАО «Атомэнергопроект», г. Москва)
Страница: 37
Одним из технических решений, применяемых при проектировании тяжелых ответственных сооружений в сейсмических районах на площадках с мягкими и средними грунтами, является устройство т.н. «грунтовой подушки» под фундаментной плитой. При этом исходный грунт в объеме «подушки» либо полностью заменяется, либо укрепляется с помощью различных технологий. Обычно главной целью такого решения служит обеспечение устойчивости основания, в том числе и к разжижению при сейсмических воздействиях. Однако устройство подушки влияет и на сейсмическую реакцию сооружения. В статье рассматривается расчет ответственного сооружения на подушке с тремя вариантами глубины. Показано, что сейсмическая реакция сооружения действительно может существенно снижаться по сравнению с исходным воздействием, но для этого исходный грунт должен быть возможно более мягким.
Ключевые слова: сейсмическая реакция, взаимодействие сооружений с основанием, комбинированный асимптотический метод
UDC: 539.3
EFFECT OF THE DEPTH OF THE "PILLOW" OF UPGRADED SOIL UNDER THE BASE MAT ON STRUCTURAL SEISMIC RESPONSE. PART I: DEMONSTRATION OF EFFECT
A.G. Tyapin, JSC "Atomenergoproekt", Moscow
Page: 37
Abstract. In seismic design of the heavy structures in the soil sites they often use "soil pillows" under the base mat. Inside the volume of the "pillow" the initial soil is either removed and substituted, or upgraded by various technologies. Generally the main goal of such a design is to provide stability of soil foundation, including liquefaction during seismic events. However, this "pillow" impacts also structural seismic response. In the paper the author considers three variants of the pillow depth in seismic analysis. It is demonstrated that structural seismic response can be really decreased as compared to the initial seismic excitation, but for this effect the initial soil should be soft.
keywords: seismic response, soil-structure interaction, combined asymptotic method
УДК: 624.044
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ РАСЧЕТАХ ПО НЕСКОЛЬКИМ ПРОГРАММНЫМ КОМПЛЕКСАМ
М.Б. КРАКОВСКИЙ, д.т.н., проф. (НПКТБ «Оптимизация», г. Москва)
Страница: 45
Реализованы требования Главгосэкспертизы и нормативных документов о необходимости использования нескольких программных комплексов при проектировании сложных объектов из железобетонных конструкций. Разработаны методика и ЭВМ-программа для автоматизированного выбора наиболее надежных решений. На конкретном числовом примере показана возможность существенного повышения надежности железобетонных конструкций при расчетах по нескольким программным комплексам.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, расчет, надежность, программные комплексы, ОМСНиПЖелезобетон, Robot Structural Analysis, SCAD, Лира, SOFISTIK, ANSYS, Midas Civil, SAP2000, CSIBridge, ETABS
UDC: 624.044
IMPROVEMENT IN RELIABILITY OF RC STRUCTURES BY DESIGNS WITH SEVERAL SOFTWARE APPLICATIONS
M.B. Krakovskiy, NPCTB "Optimization", Moscow
Page: 45
Abstract. The requirements of the Expert Analysis State Central Board and of Russian National Codes for using several software applications to design complex RC structures are implemented. Special procedures as well as software application for automatic selection of the most reliable results are developed. A specific numerical example illustrates the possibility of significant increase in RC structures reliability through design with several software applications.
keywords: RC structures, design, reliability, software applications, OM SNiP Zhelezobeton, Robot Structural Analysis, SCAD, Lira, SOFISTIK, ANSYS, Midas Civil, SAP2000, CSIBridge, ETABS
УДК: 624.151.5:642.046.5
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД ПРОДОЛЬНОЙ СТЕНОЙ ЗДАНИЯ НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В.С. УТКИН, д.т.н., проф., О.Л. БОРИСОВА, инж. Вологодский государственный университет
Страница: 50
Рассмотрен метод расчета надежности индивидуального ленточного фундамента здания на стадии эксплуатации на основе теории нечетких множеств в силу ограниченной (неполной) статистической информации о контролируемых параметрах в математических моделях предельных состояний для различных критериев работоспособности фундамента. Фундамент в понятиях теории надежности представляет механическую систему, в которой каждый (условно) элемент характеризуется интервалом надежности и в целом надежность системы определяется значением надежности самого слабого элемента системы.
Ключевые слова: железобетонный фундамент, продольная стена, надежность, отказ, критерии работоспособности, возможностный метод, интервал надежности
UDC: 624.151.5:642.046.5
CALCULATION OF RELIABILITY STRIP FOUNDATION UNDER THE LONGITUDINAL WALL OF THE BUILDING AT THE STAGE OF OPERATION
V.S. Utkin, O.L. Borisova, Vologda State University
Page: 50
Abstract. The article is about method of calculation of individual tape building foundation reliability on the operational stage based on the theory of fuzzy sets on the reason of limited statistic information about controlled parameters in limit state mathematic models for different criterions of the foundation efficiency. The foundation in the concept of reliability theory is a system where every (contingently) element is characterized with the interval of reliability and generally the reliability of the system is determined with signification of reliability of the weakest element of the system.
keywords: reinforced concrete foundation, longitudinal wall, reliability, refusal, criteria of working capacity, opportunities method, reliability interval
УДК: 624.044
ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ СДВИГА НА ИЗГИБ И КРУЧЕНИЕ ТОНКОСТЕННЫХ СТЕРЖНЕЙ
Е.И. БРИТВИН, канд. физ.-мат. наук ДПСК, г. Днепропетровск
Страница: 59
В работе [2] был предложен метод расчета рамных конструкций составленных их тонкостенных стержневых элементов. Суть метода состоит в том, что узел конструкции рассматривается как одноточечный конечный элемент с n дополнительными степенями свободы (по числу подходящих к узлу стержней). Центральным моментом предложенного алгоритма является построение матрицы жесткости узла, в основе которого лежит анализ конечно-элементной модели узла с последующим его «обжатием» при помощи аналитических построений. Как было показано, метод работает успешно, только в том случае, если аналитическая модель узла адекватна конечно-элементной модели. Поэтому особую актуальность для предложенного метода приобретает точность построения матрицы жесткости отдельно взятого стержня. В настоящей работе на конкретном примере показано насколько важно при построении матрицы жесткости для тонкостенных стержней учитывать влияние деформации сдвига, а также описан эффект появления депланации «без кручения» для несимметричных сечений.
Ключевые слова: тонкостенные стержни, изгиб и кручение, конечно-элементная модель, деформация сдвига, расчет рамных конструкций, матрица жесткости узла
UDC: 624.044
THE EFFECT OF SHEAR DEFORMATION ON BENDING AND TORSION OF THIN-WALLED BARS
E.I. Britvin, DPSC, Dnepropetrovsk
Page: 59
Abstract. The study [2] proposes the calculation method for frame structures consisting of thin-walled bar elements. The method assumes that the structural assembly is like a single point finite element with n additional degrees of freedom (n equals number of node bars). The main point of the proposed algorithm is the matrix construction for the node rigidity, based on the analysis of the finite element model of node and then its "compression" through analytical constructions. As shown, the method works successfully only if the analytical model of node is adequate to the finite element model. Therefore, the accuracy of rigidity matrix construction of every single bar is particularly important for the proposed method. The concrete example of the present work demonstrates how important it is to consider the effect of shear deformation while constructing the rigidity matrix for thin-walled beams. This work also describes the effect of warping "without torsion" for asymmetric cross-sections.
keywords: thin-walled rods, bending and torsion, finite element model, the shear deformation, the calculation of frame structures, matrix assembly rigidity
УДК: 51-74 + 539.3
АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РАЗГРУЗКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПРЕЦИЗИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ КОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ
В.И. ПРОКОПЬЕВ, к.т.н., проф., М.А. САЛЬНИКОВА, инж. ФГБОУ ВПО «МГСУ», г. Москва; ПАО «Красногорский завод им.С.А. Зверева», г.Красногорск
Страница: 66
Предложен аналитический метод расчета параметров систем разгрузки для крупногабаритных сплошных зеркал, обладающих плоскими или сферическими рабочими поверхностями и отличающихся как наличием, так и отсутствием центрального отверстия. Подтверждение правильности расчетов, проведенных по аналитическим формулам, осуществлялось с помощью конечно-элементного моделирования работы зеркала совместно с системой разгрузки. По итогам расчетов и моделирования сделан вывод о том, что предложенный метод позволяет оценить количество радиусов разгрузки и число точек опор на каждом из них, необходимые для достижения требуемых параметров качества рабочей поверхности зеркала. Метод наиболее устойчив при применении его для плоских зеркал и зеркал с большим радиусом кривизны. Использование данного метода позволит сократить время, затрачиваемое на моделирование и расчет параметров системы разгрузки.
Ключевые слова: зеркала телескопов, крупногабаритные зеркала, пневматическая система разгрузки
UDC: 51-74 + 539.3
ANALYTICAL MODELING AND CALCULATION METHOD OF SUPPORT SYSTEM PARAMETERS OF LARGE PRECISION SPACE BASED OPTICAL ELEMENTS USING A COMPUTATIONAL EXPERIMENT
V.I. Prokopiev, M.A. Salnikova. Moscow State University of Civil Engineering, Moscow; Krasnogorsky Zavod named after S.A. Zverev, Krasnogorsk
Page: 66
Abstract. This paper proposes an analytical method for calculating the parameters of support systems for bulk solid mirrors having flat or spherical working surfaces and differing by the presence or absence of the central hole. Validation of calculations carried out by analytical formulas was done by using the finite element simulation of the mirror with the support system. According to the results of calculations and simulations the proposed method allows estimating the number of support radii and points to achieve the required quality of the mirror working surface. The method is most stable when applied to flat mirrors and mirrors with large radius of curvature. The use of this method will reduce the time spent on modeling and calculation of the support system parameters.
keywords: mirror telescopes, large precision mirrors, pneumatic discharge system
УДК: 531/534
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОРРЕЛЯЦИИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ ЗАДАЧ
С.Ю. ТРУТАЕВ, к.т.н. (АО «ИркутскНИИхиммаш»)
Страница: 72
Приведены сведения об использовании на опасных производственных объектах идентификационных методов, позволяющих оценивать фактическое напряженно-деформированное состояние промышленного оборудования. Показана возможность использования в качестве источника данных для процедуры идентификации технологии корреляции цифровых изображений. Представлено описание модифицированного алгоритма распознавания перемещений поверхности объекта, позволяющего отказаться от необходимости нанесения на нее нерегулярной высококонтрастной «спекл»-картины.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, метод наименьших квадратов, идентификация, корреляция, опасный производственный объект, спекл
UDC: 531/534
APPLICATION OF THE DIGITAL IMAGES CORRELATION TECHNOLOGY FOR SOLVING IDENTIFICATION PROBLEMS
S.Yu. Trutaev, JSC "IrkutskNIIkhimmash"
Page: 72
Abstract. The article deals with data relating the usage identification methods that allow to estimate actual stress-strain state of industrial equipment at hazardous industrial facilities. It shows the opportunity of using the technology of digital images correlation as a source of data for identification procedure. The article presents the description of modified algorithm of recognition of object surface movements that allows to refuse the necessity of application of irregular high-contrast "speckle" image on it.
keywords: stress-strain state, finite-element method, least-squares method, identification, correlation, hazardous industrial facility, speckle