N 4 за 2012год
Расчёты на прочность
О.В. БАЙДИН, к.т.н., докторант (Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова), В.М. БОНДАРЕНКО, д.т.н., проф., академик РААСН (МГАКХиС)
РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ПОТЕРЬ ОБЖАТИЯ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ПОВРЕЖДЕННОГО КОРРОЗИЕЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА....2
Приведены расчетные оценки потерь обжатия осуществляемого для повышения сопротивления образованию трещин у поврежденных коррозией железобетонных элементов и определения, так называемого, критического времени возможного появления трещин.
Ключевые слова: обжатие железобетона, потери обжатия, коррозионные повреждения.
Приведены расчетные оценки потерь обжатия осуществляемого для повышения сопротивления образованию трещин у поврежденных коррозией железобетонных элементов и определения, так называемого, критического времени возможного появления трещин.
Ключевые слова: обжатие железобетона, потери обжатия, коррозионные повреждения.
UDC 624. O.V. Baydin, Bondarenko V.M. Calculation determination of prestress losses at increasing crack resistance of the corrosion damaged ferroconcrete.
The article presents the calculation determination of losses caused by prestress carried out to increase crack resistance of the corrosion-damaged ferroconcrete elements, and the definition of the so-called critical time of the possible crack formation.
Key words: compressive prestress of ferroconcrete, losses of prestress, corrosion damage.
The article presents the calculation determination of losses caused by prestress carried out to increase crack resistance of the corrosion-damaged ferroconcrete elements, and the definition of the so-called critical time of the possible crack formation.
Key words: compressive prestress of ferroconcrete, losses of prestress, corrosion damage.
Г.Л. КОЛМОГОРОВ, д.т.н., Е.М. ПУТИЛОВА, канд. техн. наук, Л.С. САЙГИНА, инж. (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ТРУБОБЕТОННЫХ КОЛОНН ПОД ДЕЙСТВИЕМ ОСЕВЫХ УСИЛИЙ....8
Рассматривается несущая способность трубобетонных колонн, определяются их механические характеристики как трансверсально'изотропной конструкции, оценивается напряженно-деформированное состояние при действии осевых сжимающих сил.
Ключевые слова: трубобетонная колонна, трансверсально'изотропная среда, несущая способность.
Ключевые слова: трубобетонная колонна, трансверсально'изотропная среда, несущая способность.
UDC 539.3 G.L. Kolmogorov, E.M. Putilova, L.S. Saygina. Bearing capacity of concrete columns under influence of axial thrusts.
Authors consider bearing capacity of concrete columns, determine their mechanical characteristics as transversely isotropic structures, estimate mode of deformation under influence of axial thrusts.
Key words: concrete column, transversely isotropic medium, bearing capacity.
Key words: concrete column, transversely isotropic medium, bearing capacity.
В.В. КАТЮШИН, канд. техн. наук (Научно:исследовательская и проектно-строительная фирма УНИКОН)
ОПТИМИЗАЦИЯ ДВУТАВРОВЫХ СЕЧЕНИЙ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ....11
Рассмотрен итерационный алгоритм подбора сечений рам в виде симметричных и моносимметричных двутавров с устойчивыми плоскими стенками, со стенками, работающими в закритической стадии и с поперечно-гофрированными стенками. Предлагаемый алгоритм позволяет с высокой точностью подбирать сечения рам за 1-2 итерации при одновременном обеспечении их прочности и местной устойчивости.
Ключевые слова: прочность, рамные конструкции, симметричные двутавры.
ОПТИМИЗАЦИЯ ДВУТАВРОВЫХ СЕЧЕНИЙ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ....11
Рассмотрен итерационный алгоритм подбора сечений рам в виде симметричных и моносимметричных двутавров с устойчивыми плоскими стенками, со стенками, работающими в закритической стадии и с поперечно-гофрированными стенками. Предлагаемый алгоритм позволяет с высокой точностью подбирать сечения рам за 1-2 итерации при одновременном обеспечении их прочности и местной устойчивости.
Ключевые слова: прочность, рамные конструкции, симметричные двутавры.
UDC 624.072.014.2. V.V. Katyushin. Optimization of I-sections of frame constructions.
The paper considers an iteration algorithm for selection of frames sections in the form of symmetric and monoclinic double tees with stable plane walls, transversal and corrugate walls and walls working in postcritical phase. The suggested algorithm allows to select frames sections using from 1 to 2 iterations with high accuracy and simultaneously provides durability and local stability of frames.
Key words: durability, frame constructions, symmetric double tees.
The paper considers an iteration algorithm for selection of frames sections in the form of symmetric and monoclinic double tees with stable plane walls, transversal and corrugate walls and walls working in postcritical phase. The suggested algorithm allows to select frames sections using from 1 to 2 iterations with high accuracy and simultaneously provides durability and local stability of frames.
Key words: durability, frame constructions, symmetric double tees.
И.И. ОВЧИННИКОВ, канд. техн. наук, доц. (Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина)
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ТОЛСТОСТЕННОГО ТРУБОПРОВОДА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕОДНОРОДНОГО ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ И ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ....16
Рассматривается модель деформирования и накопления повреждений толстостенного трубопровода в условиях неравномерного прогрева, ползучести, водородной коррозии и изменяющихся во времени давлений и температур. Рассмотрена методика и результаты расчетов для ряда режимов термосилового и водородного воздействия. Приведенная система уравнений, методика и алгоритм расчета позволяют достаточно корректно прогнозировать поведение толстостенного трубопровода, подвергающегося водородной коррозии в неравномерном поле температур.
Ключевые слова: толстостенный трубопровод, неравномерное поле температур, водородная коррозия, напряженное состояние, долговечность.
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ТОЛСТОСТЕННОГО ТРУБОПРОВОДА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕОДНОРОДНОГО ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ И ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ....16
Рассматривается модель деформирования и накопления повреждений толстостенного трубопровода в условиях неравномерного прогрева, ползучести, водородной коррозии и изменяющихся во времени давлений и температур. Рассмотрена методика и результаты расчетов для ряда режимов термосилового и водородного воздействия. Приведенная система уравнений, методика и алгоритм расчета позволяют достаточно корректно прогнозировать поведение толстостенного трубопровода, подвергающегося водородной коррозии в неравномерном поле температур.
Ключевые слова: толстостенный трубопровод, неравномерное поле температур, водородная коррозия, напряженное состояние, долговечность.
UDC 539.4. I.I. Ovtchinnikov. Stress-strain state and durability of the thick pipeline under inhomogeneous thermal field and hydrogen corrosion.
A model for deformation and damage accumulation of thick-walled pipe under nonuniform heating, creep, hydrogen corrosion and time-varying pressures and temperatures is considered. The method of analysis and results for a number of regimes thermal and hydrogen exposure are presented. The above system of equations, methodology and calculation algorithm can be used for correctly prediction of behavior of a thick-walled pipe under hydrogen corrosion in the uneven temperature field.
Key words: thick-walled pipe, uneven temperature field, hydrogen corrosion, stress state, durability.
A model for deformation and damage accumulation of thick-walled pipe under nonuniform heating, creep, hydrogen corrosion and time-varying pressures and temperatures is considered. The method of analysis and results for a number of regimes thermal and hydrogen exposure are presented. The above system of equations, methodology and calculation algorithm can be used for correctly prediction of behavior of a thick-walled pipe under hydrogen corrosion in the uneven temperature field.
Key words: thick-walled pipe, uneven temperature field, hydrogen corrosion, stress state, durability.
Расчёты на устойчивость
А.А. ПОКРОВСКИЙ, д.т.н., проф. (ПГУАС, г. Пенза)
К ЗАДАЧЕ О СБЛИЖЕНИИ КОНЦОВ ГИБКОГО СТЕРЖНЯ....21
Рассматривается решение задачи о сближении концов гибкого стержня тремя способами с проведением числовых расчетов. Результаты расчетов представлены в виде таблиц и графиков деформирования стержня на различных стадиях нагружения в виде сил или смещений в закритической стадии. Приведены выводы по работе.
Ключевые слова: гибкий стержень, смешанная форма МКЭ, численная геометрия кривой.
К ЗАДАЧЕ О СБЛИЖЕНИИ КОНЦОВ ГИБКОГО СТЕРЖНЯ....21
Рассматривается решение задачи о сближении концов гибкого стержня тремя способами с проведением числовых расчетов. Результаты расчетов представлены в виде таблиц и графиков деформирования стержня на различных стадиях нагружения в виде сил или смещений в закритической стадии. Приведены выводы по работе.
Ключевые слова: гибкий стержень, смешанная форма МКЭ, численная геометрия кривой.
UDC 624.04:539:519.6. A.A. Pokrovskiy. Approach problem of ends of a flexible bar.
The paper considers solution of an approach problem of ends of a flexible bar by three methods with carrying out of numerical calculations. Calculations results are presented in the form of tables and diagrams of the bar deformation at different phases of load in the form of forces and shifts in postcritical phase. The paper presents fulfilled work conclusions.
Key words: flexible bar, hybrid form of finite-element method, numeral geometry of curve.
The paper considers solution of an approach problem of ends of a flexible bar by three methods with carrying out of numerical calculations. Calculations results are presented in the form of tables and diagrams of the bar deformation at different phases of load in the form of forces and shifts in postcritical phase. The paper presents fulfilled work conclusions.
Key words: flexible bar, hybrid form of finite-element method, numeral geometry of curve.
А.И. ПРИТЫКИН, канд. техн. наук (КГТУ, Калининград)
МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ БАЛОК С ГИБКОЙ СТЕНКОЙ И СПОСОБЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ....25
Решается задача аналитического определения устойчивости шарнирно опертой двутавровой балки с гибкой стенкой, подверженной действию распределенной нагрузки в пролете. Отмечается возможность двух форм местной потери устойчивости стенки: от сдвига у опорного сечения или от напряжений сжатия в центральной части балки. Сопоставление результатов по аналитическим зависимостям с расчетами устойчивости балок методом конечных элементов указывает на удовлетворительное их соответствие. Получена также зависимость для критической толщины стенки, при которой происходит переход от одной формы потери устойчивости к другой при одинаковых габаритных размерах балки. Предлагаются конструктивные решения для повышения критической нагрузки при потере балкой устойчивости по каждой из форм.
Ключевые слова: двутавровая балка, гибкая стенка, местная устойчивость, аналитическое решение, сдвиг, две формы потери устойчивости стенки, МКЭ, ребро жесткости, вырезы.
МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ БАЛОК С ГИБКОЙ СТЕНКОЙ И СПОСОБЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ....25
Решается задача аналитического определения устойчивости шарнирно опертой двутавровой балки с гибкой стенкой, подверженной действию распределенной нагрузки в пролете. Отмечается возможность двух форм местной потери устойчивости стенки: от сдвига у опорного сечения или от напряжений сжатия в центральной части балки. Сопоставление результатов по аналитическим зависимостям с расчетами устойчивости балок методом конечных элементов указывает на удовлетворительное их соответствие. Получена также зависимость для критической толщины стенки, при которой происходит переход от одной формы потери устойчивости к другой при одинаковых габаритных размерах балки. Предлагаются конструктивные решения для повышения критической нагрузки при потере балкой устойчивости по каждой из форм.
Ключевые слова: двутавровая балка, гибкая стенка, местная устойчивость, аналитическое решение, сдвиг, две формы потери устойчивости стенки, МКЭ, ребро жесткости, вырезы.
UDC 624.072.014.2. A.I. Pritykin. Local stability of beams with flexible wall and ways of it’s increasing.
The author solve problem of analytical determination of stability of a hinged doubletee beam with flexible wall subject to influence of distributed load of span. The author obtained relation for a critical thickness of wall at which transition from one form of stability loss to another occurs at the same overall dimensions of the beam. The author suggests constructive decisions for increasing of critical load for case when beam loses stability.
Key words: doubletee beam, flexible wall, local stability, analytical solution, shift, two forms of stability loss of wall, finite-element method, stiffening rib, cutouts.
The author solve problem of analytical determination of stability of a hinged doubletee beam with flexible wall subject to influence of distributed load of span. The author obtained relation for a critical thickness of wall at which transition from one form of stability loss to another occurs at the same overall dimensions of the beam. The author suggests constructive decisions for increasing of critical load for case when beam loses stability.
Key words: doubletee beam, flexible wall, local stability, analytical solution, shift, two forms of stability loss of wall, finite-element method, stiffening rib, cutouts.
Динамические расчёты
Г.Г. БУЛЫЧЕВ, д.физ.мат. наук, проф. (МИЭРА)
ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ТЕЛ С КРАЕВОЙ ДИСЛОКАЦИЕЙ....32
С помощью численного метода пространственных характеристик исследуется динамическое разрушение микрообъектов, содержащих краевую дислокацию. Предлагается и используется новый метод построения распределения напряжений, создаваемых краевыми дислокациями в ограниченных телах. Определяются области упрочнения и рассчитываются минимальные напряжения, необходимые для разрушения таких тел.
Ключевые слова: численное моделирование, метод пространственных характеристик, метод изображений, краевая дислокация.
ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ТЕЛ С КРАЕВОЙ ДИСЛОКАЦИЕЙ....32
С помощью численного метода пространственных характеристик исследуется динамическое разрушение микрообъектов, содержащих краевую дислокацию. Предлагается и используется новый метод построения распределения напряжений, создаваемых краевыми дислокациями в ограниченных телах. Определяются области упрочнения и рассчитываются минимальные напряжения, необходимые для разрушения таких тел.
Ключевые слова: численное моделирование, метод пространственных характеристик, метод изображений, краевая дислокация.
UDC 5.393. G.G. Bulychyov. Dynamical destruction of threedimensional bodies with boundary dislocation.
By means of the numerical method of spatial characteristics the dynamical destruction of the microscopic objects containing boundary dislocation is explored. The new method of build-up of the stress distribution created by boundary dislocations in restricted bodies is offered and used. Fields of a hardening are spotted and the minimum voltages necessary for destruction of such bodies are calculated.
Key words: numerical calculation, spatial characteristics method, method of images, boundary dislocation.
By means of the numerical method of spatial characteristics the dynamical destruction of the microscopic objects containing boundary dislocation is explored. The new method of build-up of the stress distribution created by boundary dislocations in restricted bodies is offered and used. Fields of a hardening are spotted and the minimum voltages necessary for destruction of such bodies are calculated.
Key words: numerical calculation, spatial characteristics method, method of images, boundary dislocation.
Г.Т. ТАРАБРИН, д.т.н., проф. (ОГУ, г. Оренбург)
ЦИКЛОИДЫ ЦИРКУЛЯЦИЙ НА ДВИЖУЩИХСЯ КОНТУРАХ....38
Исследуется геометрия траектории движения точки при циркуляции на прямолинейно движущемся контуре. Такие траектории названы циклоидами по аналогии с траекторией от циркуляции на движущейся окружности, приводящей к классической циклоиде. На механической модели циркуляции по типу гусеницы транспортной машины дается общее определение всего множества рассматриваемых циклоид. Выводятся дифференциальные уравнения формы элементов этого множества. В квадратурах решаются граничные задачи полученных уравнений. Даются примеры циклоид от частных случаев формы контуров. Решается обратная задача: по заданной циклоиде отыскивается контур циркуляции.
Ключевые слова: плоские кривые, прямолинейно движущийся контур, контур циркуляции.
ЦИКЛОИДЫ ЦИРКУЛЯЦИЙ НА ДВИЖУЩИХСЯ КОНТУРАХ....38
Исследуется геометрия траектории движения точки при циркуляции на прямолинейно движущемся контуре. Такие траектории названы циклоидами по аналогии с траекторией от циркуляции на движущейся окружности, приводящей к классической циклоиде. На механической модели циркуляции по типу гусеницы транспортной машины дается общее определение всего множества рассматриваемых циклоид. Выводятся дифференциальные уравнения формы элементов этого множества. В квадратурах решаются граничные задачи полученных уравнений. Даются примеры циклоид от частных случаев формы контуров. Решается обратная задача: по заданной циклоиде отыскивается контур циркуляции.
Ключевые слова: плоские кривые, прямолинейно движущийся контур, контур циркуляции.
UDC 514 (075.8). G.T. Tarabrin. Circulations cycloids on moving contours.
The author researches trajectory geometry of a point moving at circulation on a rectilinearly moving contour. General definition of all set of examined cycloids is given on a mechanical model of circulation of transport machine track type. The paper presents examples of cycloids for special cases of contours form. The author solves inverse problem: the circulation contour is determined on the bases of the specified cycloid.
Key words: plane curves, rectilinearly moving contour, circulations contour.
The author researches trajectory geometry of a point moving at circulation on a rectilinearly moving contour. General definition of all set of examined cycloids is given on a mechanical model of circulation of transport machine track type. The paper presents examples of cycloids for special cases of contours form. The author solves inverse problem: the circulation contour is determined on the bases of the specified cycloid.
Key words: plane curves, rectilinearly moving contour, circulations contour.
А.Г. ТЯПИН, др техн. наук (ОАО «Атомэнергопроект», г. Москва)
ПРУЖИНЫ И ДЕМПФЕРЫ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ КАК ИНСТРУМЕНТ СИНТЕЗА МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ЗАДАННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ЖЕСТКОСТЯМИ....42
Предлагается в платформенных моделях системы «сооружение – основание» использовать для моделирования «грунтового подвеса» не только традиционные пружины и демпферы, но также пружины и демпферы с запаздыванием (сила запаздывает по отношению к перемещению/скорости). Количество и значения различных времен запаздывания, а также параметры соответствующих пружин и демпферов определяются из задачи оптимального приближения заранее известных динамических жесткостей в частотном диапазоне. При этом в качестве весовых функций выступают спектральные плотности относительных перемещений и скоростей фундамента.
Ключевые слова: взаимодействие сооружения с основанием, динамические жесткости, сейсмическая реакция.
ПРУЖИНЫ И ДЕМПФЕРЫ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ КАК ИНСТРУМЕНТ СИНТЕЗА МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ЗАДАННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ЖЕСТКОСТЯМИ....42
Предлагается в платформенных моделях системы «сооружение – основание» использовать для моделирования «грунтового подвеса» не только традиционные пружины и демпферы, но также пружины и демпферы с запаздыванием (сила запаздывает по отношению к перемещению/скорости). Количество и значения различных времен запаздывания, а также параметры соответствующих пружин и демпферов определяются из задачи оптимального приближения заранее известных динамических жесткостей в частотном диапазоне. При этом в качестве весовых функций выступают спектральные плотности относительных перемещений и скоростей фундамента.
Ключевые слова: взаимодействие сооружения с основанием, динамические жесткости, сейсмическая реакция.
UDC 699.841.624.042.7. A.G. Tyapin. Springs and dashpots with time lag as an instrument for synthesis of mechanical systems with prescribed dynamic stiffness.
The author proposes to use springs and dashpots with time lag (force appears some time later after displacement/velocity) together with conventional springs and dashpots in the platform model of the building-foundation system to model “soil support”. The number and values of such time lags, as well as springs’ and dashpots’ parameters are obtained through the optimal approximation procedure of the prescribed impedances in the frequency domain. Spectral densities of the relative base mat displacements and velocities are used as weights.
Key words: building"foundation interaction, dynamic stiffness, seismic reaction.
The author proposes to use springs and dashpots with time lag (force appears some time later after displacement/velocity) together with conventional springs and dashpots in the platform model of the building-foundation system to model “soil support”. The number and values of such time lags, as well as springs’ and dashpots’ parameters are obtained through the optimal approximation procedure of the prescribed impedances in the frequency domain. Spectral densities of the relative base mat displacements and velocities are used as weights.
Key words: building"foundation interaction, dynamic stiffness, seismic reaction.
Численные методы
А.И. САПОЖНИКОВ, Почетный строитель России, доктор философии, проф. (Астраханский государственный технический университет)
ДИАЛЕКТИКА ТОЧНЫХ И ПРИБЛИЖЕННЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В АНАЛИЗЕ ИХ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ....48
Предложено использование приближенных методов расчета конструкций в качестве средства оценки точности расчетов, выполненных в рамках КЭМ, допускающих ошибки в результате сбоев в вычислениях и в силу человеческого фактора.
Ключевые слова: расчеты, точные и приближенные методы, КЭМ, балочные модели, припасовывание, расчленение, контроль расчетов.
ДИАЛЕКТИКА ТОЧНЫХ И ПРИБЛИЖЕННЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В АНАЛИЗЕ ИХ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ....48
Предложено использование приближенных методов расчета конструкций в качестве средства оценки точности расчетов, выполненных в рамках КЭМ, допускающих ошибки в результате сбоев в вычислениях и в силу человеческого фактора.
Ключевые слова: расчеты, точные и приближенные методы, КЭМ, балочные модели, припасовывание, расчленение, контроль расчетов.
UDC 624.04. A.I. Sapojnikov. Dialectic of accurate and approximate design models of buildings and structures in an analysis of their seismic stability.
The author suggests using of approximate calculation methods for structures as a way of estimation of calculations accuracy fulfilled within framework of КЭМ. These methods have errors which occur as a result of failures in calculations and “human factor”.
Key words: calculations, accurate and approximate methods, КЭМ, beam models, fitting, disjunction, calculations check.
The author suggests using of approximate calculation methods for structures as a way of estimation of calculations accuracy fulfilled within framework of КЭМ. These methods have errors which occur as a result of failures in calculations and “human factor”.
Key words: calculations, accurate and approximate methods, КЭМ, beam models, fitting, disjunction, calculations check.
С.И. ТРУШИН, д.т.н., проф. (МГСУ, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, г. Москва)
МЕТОД ПРОДОЛЖЕНИЯ РЕШЕНИЯ ПО ПАРАМЕТРУ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЗАДАЧАХ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ....54
Предлагается методика решения нестационарных задач теплопроводности с начальными и граничными условиями I'го рода на основе метода конечных элементов и метода продолжения решения по параметру. Для этого в исходную формулировку задачи вводится дополнительное уравнение, позволяющее построить систему обыкновенных дифференциальных уравнений, в которых независимой переменной является некоторый параметр продолжения. Интегрирование полученной системы уравнений с начальными и граничными условиями дает возможность получить на каждом шаге значения температур в конечных элементах и времени. Аналогичный подход был использован для алгоритма решения задач статики и динамики конструкций в работе.
Ключевые слова: нестационарная задача теплопроводности, начальные и граничные условия, метод конечных элементов, матрица теплопроводности, матрица энтальпии, метод продолжения решения по параметру.
МЕТОД ПРОДОЛЖЕНИЯ РЕШЕНИЯ ПО ПАРАМЕТРУ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЗАДАЧАХ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ....54
Предлагается методика решения нестационарных задач теплопроводности с начальными и граничными условиями I'го рода на основе метода конечных элементов и метода продолжения решения по параметру. Для этого в исходную формулировку задачи вводится дополнительное уравнение, позволяющее построить систему обыкновенных дифференциальных уравнений, в которых независимой переменной является некоторый параметр продолжения. Интегрирование полученной системы уравнений с начальными и граничными условиями дает возможность получить на каждом шаге значения температур в конечных элементах и времени. Аналогичный подход был использован для алгоритма решения задач статики и динамики конструкций в работе.
Ключевые слова: нестационарная задача теплопроводности, начальные и граничные условия, метод конечных элементов, матрица теплопроводности, матрица энтальпии, метод продолжения решения по параметру.
UDC 519.633. S.I. Trushin. Continuation method in nonstationary heat conductivity problems.
The method of solution of non-stationary problems of heat conductivity is offered with the initial and boundary conditions of the I-st of genus on the basis of the finite element method and the continuation method. For this purpose additional equation allowing to build the system of ordinary differential equations in which an independent variable is a parameter of the continuation, is entered in the initial problem definition. The integration of this system of equations with the initial and boundary conditions enables to get on every step the values of temperatures in finite elements and parameter of time.
Key words: non-stationary heat conductivity, initial and boundary conditions, finite element method, matrix of heat conductivity, matrix of enthalpy, continuation method.
The method of solution of non-stationary problems of heat conductivity is offered with the initial and boundary conditions of the I-st of genus on the basis of the finite element method and the continuation method. For this purpose additional equation allowing to build the system of ordinary differential equations in which an independent variable is a parameter of the continuation, is entered in the initial problem definition. The integration of this system of equations with the initial and boundary conditions enables to get on every step the values of temperatures in finite elements and parameter of time.
Key words: non-stationary heat conductivity, initial and boundary conditions, finite element method, matrix of heat conductivity, matrix of enthalpy, continuation method.
Основания и фундаменты
С.Г. БЕЗВОЛЕВ, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. НИИОСП им Н.М. Герсеванова
АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОСАДОК СВАЙНЫХ ПОЛЕЙ....58
Представлены способы повышения жесткости и несущей способности основания и фундаментов при проектировании на характерные для современного монолитного и высотного строительства большие нагрузки. Представлена общая система уравнений, описывающая нелинейную работу под нагрузкой неоднородного вертикально армированного грунтового основания. Приведена методика расчета общей осадки преобразованного устройством вертикальных несущих элементов (свай) массива, основанная на принципе суммирования средней осадки подстилающей толщи (условного фундамента) и дополнительных локальных осадок, обусловленных сжатием ствола сваи и ее внедрением в оседающую подстилающую толщу. Представлены практические формулы для расчета указанных дополнительных осадок полученные путем линеаризации и аналитического решения общей системы уравнений.
Ключевые слова: ростверковая плита, свайное основание, несущая способность, сопротивление сваи, осадка основания, аналитическое решение, строительные нормы.
АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОСАДОК СВАЙНЫХ ПОЛЕЙ....58
Представлены способы повышения жесткости и несущей способности основания и фундаментов при проектировании на характерные для современного монолитного и высотного строительства большие нагрузки. Представлена общая система уравнений, описывающая нелинейную работу под нагрузкой неоднородного вертикально армированного грунтового основания. Приведена методика расчета общей осадки преобразованного устройством вертикальных несущих элементов (свай) массива, основанная на принципе суммирования средней осадки подстилающей толщи (условного фундамента) и дополнительных локальных осадок, обусловленных сжатием ствола сваи и ее внедрением в оседающую подстилающую толщу. Представлены практические формулы для расчета указанных дополнительных осадок полученные путем линеаризации и аналитического решения общей системы уравнений.
Ключевые слова: ростверковая плита, свайное основание, несущая способность, сопротивление сваи, осадка основания, аналитическое решение, строительные нормы.
UDC 624.073.2:624.154. S.G. Bezvolev.. Analytical solution for calculation of additional settlements pile fields.
Measures for improvement of stiffness and bearing capacity of foundations for modern heavy high-rise buildings are discussed and importance of these measures is stressed. Current state of the art calculation methods for soils reinforced (or weakened) with vertical elements is reviewed. The necessity of the improvement and harmonization of regulatory procedures for the calculation of settlements pile foundations. General equation system describing nonlinear behavior of non uniformely reinforced soil mass under load is provided. Method for total settlement calculation of reinforced soil mass is provided. The method accounts for generally accepted in most geotechnical codes (also included in new Russian geotechnical code draft) conception of summarizing of average soil settlement beneath piles, elastic pile compression and penetration of pile toe in underlying strata. Practical equations for new method are obtained by linearization and analytical solution of general equation system. Parametrical study of piled raft under load using provided engineering method is conducted (the case of contact and no contact between raft and soil is considered) and results are compared with method proposed by new geotechnical code draft.
Key words: pile plate, pile foundation, bearing capacity, resistance of the pile, settlement of base, analytical solution, building codes.
Measures for improvement of stiffness and bearing capacity of foundations for modern heavy high-rise buildings are discussed and importance of these measures is stressed. Current state of the art calculation methods for soils reinforced (or weakened) with vertical elements is reviewed. The necessity of the improvement and harmonization of regulatory procedures for the calculation of settlements pile foundations. General equation system describing nonlinear behavior of non uniformely reinforced soil mass under load is provided. Method for total settlement calculation of reinforced soil mass is provided. The method accounts for generally accepted in most geotechnical codes (also included in new Russian geotechnical code draft) conception of summarizing of average soil settlement beneath piles, elastic pile compression and penetration of pile toe in underlying strata. Practical equations for new method are obtained by linearization and analytical solution of general equation system. Parametrical study of piled raft under load using provided engineering method is conducted (the case of contact and no contact between raft and soil is considered) and results are compared with method proposed by new geotechnical code draft.
Key words: pile plate, pile foundation, bearing capacity, resistance of the pile, settlement of base, analytical solution, building codes.
Нормирование
И.В. ЛЕБЕДЕВА, к.т.н. (ОАО «НИЦ «Строительство» - ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко), А.Е. СВЯТОШЕНКО, к.т.н. (ГАУ НО «Управление госэкспертизы»)
УТОЧНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА СНОСА СНЕГА И ДОЛИ СНЕГА, ПЕРЕНОСИМОЙ ПО ПЛОСКИМ И ДВУСКАТНЫМ ПОКРЫТИЯМ....66
Уточнена формула для определения коэффициента сноса снега се с покрытий с учетом средней скорости ветра в зимний период и высоты покрытия над уровнем земли для различных типов местности. Для схем покрытий с перепадами высот, с парапетами и без них, представлены новые зависимости коэффициентов μ1 от длины нижнего покрытия, от нормативного значения снеговой нагрузки и от высоты перепада. Для двускатных покрытий выполнен сравнительный анализ отношения ординат снеговой нагрузки на подветренном и наветренном скатах.
Ключевые слова: снеговая нагрузка на покрытие; коэффициент сноса снега; двускатное покрытие; доли снега, переносимые по покрытию; перепад высот.
УТОЧНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА СНОСА СНЕГА И ДОЛИ СНЕГА, ПЕРЕНОСИМОЙ ПО ПЛОСКИМ И ДВУСКАТНЫМ ПОКРЫТИЯМ....66
Уточнена формула для определения коэффициента сноса снега се с покрытий с учетом средней скорости ветра в зимний период и высоты покрытия над уровнем земли для различных типов местности. Для схем покрытий с перепадами высот, с парапетами и без них, представлены новые зависимости коэффициентов μ1 от длины нижнего покрытия, от нормативного значения снеговой нагрузки и от высоты перепада. Для двускатных покрытий выполнен сравнительный анализ отношения ординат снеговой нагрузки на подветренном и наветренном скатах.
Ключевые слова: снеговая нагрузка на покрытие; коэффициент сноса снега; двускатное покрытие; доли снега, переносимые по покрытию; перепад высот.
UDC 624.042.1. I.V. Lebedeva, A.E. Svyatoshenko. Values elaboration of a coefficient of snow drift сe and a snow portion shifted along flat and duo-pitch coverings.
The author specified a formula for determination of the coefficient of snow drift сe from coverings taking into account average speed of wind in winter period and covering heights above-ground level for different types of areas. New dependences of coefficients μ1 on length of lower covering, standard value of snow load and difference height are presented for scheme of coverings with level differences, with or without parapets. A comparative analysis of ordinates relation of snow load on leeward and windward batters was carried out for duo-pitch coverings.
Key words: snow load on covering; coefficient of snow drift; duo-pitch covering; snow portions shifted along covering; level difference.
The author specified a formula for determination of the coefficient of snow drift сe from coverings taking into account average speed of wind in winter period and covering heights above-ground level for different types of areas. New dependences of coefficients μ1 on length of lower covering, standard value of snow load and difference height are presented for scheme of coverings with level differences, with or without parapets. A comparative analysis of ordinates relation of snow load on leeward and windward batters was carried out for duo-pitch coverings.
Key words: snow load on covering; coefficient of snow drift; duo-pitch covering; snow portions shifted along covering; level difference.
И.В. ЛЕДОВСКОЙ, канд. техн. наук, проф. (СПбГАСУ, г. Санкт:Петербург)
ТРЕНД СНЕГОВЫХ НАГРУЗОК НА ГРУНТ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА....71
В Ленинградской области за исключением Санкт'Петербурга во второй половине ХХ века наблюдалось увеличение снеговых нагрузок на грунт. Рассмотрено два способа описания возрастающего тренда снеговых нагрузок.
Ключевые слова: снеговая нагрузка, тренд, климат.
ТРЕНД СНЕГОВЫХ НАГРУЗОК НА ГРУНТ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА....71
В Ленинградской области за исключением Санкт'Петербурга во второй половине ХХ века наблюдалось увеличение снеговых нагрузок на грунт. Рассмотрено два способа описания возрастающего тренда снеговых нагрузок.
Ключевые слова: снеговая нагрузка, тренд, климат.
UDC 624.042.42: [551.578.46:551.509.3]. I.V. Ledovskoy. Trend of snow loads on ground under influence of global warming of climate.
In the second part of ХХ century in Leningrad region with the exception of St. Petersburg an increasing of snow loads on ground was observed. The author considers two methods of describing of an increasing trend of snow loads.
Key words: snow load, trend, climate.
Key words: snow load, trend, climate.
В помощь проектировщику
А.С. МАРУТЯН, канд. техн. наук, доц. (Пятигорский государственный технологический университет)
УЗЛОВЫЕ СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ПЕРЕКРЕСТНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ РАСЧЕТ....77
Приведено новое техническое решение узловых сварных соединений перекрестных стержневых элементов из трубчатых (замкнутых гнутосварных) и открытых (незамкнутых, типа двутавровых) профилей. Узловые соединения обладают необходимым и достаточным запасом несущей способности, являются равнопрочными с соединяемыми стержневыми элементами и обеспечивают надежность несущих конструкций при интенсивных нагрузках, включающих крановые и сейсмические воздействия. Практическая методика расчета узловых соединений подтверждена итогами контрольных испытаний серии опытных образцов. Апробирована также технология их изготовления и монтажа. Разработанное узловое соединение пополнило арсенал легких металлических конструкций зданий и сооружений нового поколения из перекрестных стальных ферм типа «Пятигорск».
Ключевые слова: узловые соединения, сварные соединения, перекрестно-стержневые системы, замкнутые гнутосварные профили, технология изготовления и монтажа.
УЗЛОВЫЕ СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ПЕРЕКРЕСТНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ РАСЧЕТ....77
Приведено новое техническое решение узловых сварных соединений перекрестных стержневых элементов из трубчатых (замкнутых гнутосварных) и открытых (незамкнутых, типа двутавровых) профилей. Узловые соединения обладают необходимым и достаточным запасом несущей способности, являются равнопрочными с соединяемыми стержневыми элементами и обеспечивают надежность несущих конструкций при интенсивных нагрузках, включающих крановые и сейсмические воздействия. Практическая методика расчета узловых соединений подтверждена итогами контрольных испытаний серии опытных образцов. Апробирована также технология их изготовления и монтажа. Разработанное узловое соединение пополнило арсенал легких металлических конструкций зданий и сооружений нового поколения из перекрестных стальных ферм типа «Пятигорск».
Ключевые слова: узловые соединения, сварные соединения, перекрестно-стержневые системы, замкнутые гнутосварные профили, технология изготовления и монтажа.
UDC 69.057.4:624.016.7(088.8). A.S. Marutyan. Nodal welded joints of crossed-bar elements and their calculation.
The author presents a new technical decision for nodal welded joints of crossed-bar elements made of tubular and open profiles. A practical procedure for calculation of nodal joints was confirmed by results of check tests of prototypes series. Manufacturing and installation technology was tested.
Key words: nodal joints, welded joints, crossed-bar systems, roll-welded profiles, manufacturing and installation technology.
The author presents a new technical decision for nodal welded joints of crossed-bar elements made of tubular and open profiles. A practical procedure for calculation of nodal joints was confirmed by results of check tests of prototypes series. Manufacturing and installation technology was tested.
Key words: nodal joints, welded joints, crossed-bar systems, roll-welded profiles, manufacturing and installation technology.