N 5 за 2012год
Расчёты на прочность
А.С. ДОРОГАН, канд. техн. наук (Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск)
ВАНТОВО-ВИСЯЧИЕ МОСТЫ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМИ ВАНТАМИ. Часть 1....2
Рассмотрены четыре различные схемы вантово"висячих мостов с прямолинейными вантами, дается их конфигурация, проведен анализ статической работы, предложены схемы их монтажа. Используется программа «Интэл», основанная на методе граничных интегральных уравнений (МГИУ).

  Ключевые слова: распорные вантово-висячие мосты, безраспорные вантово"висячие мосты, МКЭ, МГИУ.
UDC 624.04: 624.5. A.S. Dorogan. Сablestayed suspension bridges. Part 1: bridges with rectilinear cables.
Four various schemes of cablestayed suspension bridges with rectilinear cables are offered in part 1 with their configuration. The analysis of their static work and schemes of installation are given. The «Intel» program is used and realized in the form of BEM.
Key words: earthanchored cablestayed suspension bridges, selfanchored cablestayed suspension bridges, FEM, BEM.
 
А.В. ИГНАТЬЕВ, канд. техн. наук (ВолгГАСУ, г. Волгоград)
ПРОБЛЕМА БЕСКОНЕЧНО ЖЕСТКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ РАСЧЕТЕ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ....10

Показано решение постоянно обсуждаемой проблемы бесконечно жестких элементов и учета их смещений как жесткого целого при расчете стержневых систем. Решение построено на основе смешанной формы метода конечных элементов.
  Ключевые слова: стержневые системы, бесконечно жесткие элементы, смешанная форма МКЭ.
UDC 624.04:539:519.6. A.V. Ignatev. The problem of infinitely rigid elements in the calculation of bar systems.
The paper presents a solution of a continually discussed problem of infinitely rigid elements and accounting of their displacements as a rigid body in the calculation of bar systems. The solution is based on a mixed model of the finite element method.
Key words: bar system, infinitely rigid structure, the mixed form of the FEM.
 
Г.Л. КОЛМОГОРОВ, д.т.н., проф., И.А. ЕСИПЕНКО, инж. (ПНИПУ, г. Пермь)
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РИТЦА – ТИМОШЕНКО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ПОКРЫТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ....14

Приведена методика расчета напряженно"деформированного состояния фрагмента дорожной одежды под воздействием колес транспортных средств при двухполосном движении. Новизна предлагаемого способа расчета заключается в применении теории изгиба жестких пластин с малыми прогибами. Выполнен расчет деформированного состояния с использованием энергетического метода Ритца – Тимошенко. Выполнен расчет напряженного состояния, найдены максимальные нормальные напряжения в асфальтобетонном покрытии, при варьировании параметров дорожной одежды. Выполнен расчет дорожных одежд на прочность с использованием критерия наибольших нормальных напряжений.
  Ключевые слова: дорожное покрытие, пластина, напряженно-деформированное состояние, прочность.
UDC 624.07. G.L. Kolmogorov, I.A. Esipenko. Ritz –Timoshenko method usage for estimation of durability of road carpet.
Authors present a method for a calculation of mode of deformation of road carpet fragment under influence of vehicles wheels taking into account twolane highway. The novelty of suggested method is usage of bending moment theory of rigid laminas with small bendings.
Authors carried out the calculation of mode of deformation using Ritz – Timoshenko energy method.
Key words: road carpet, lamina, mode of deformation, durability.
 
В.А. ФИЛИППОВ, зав. кафедрой (Тольяттинский государственный университет)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ БЛОЧНОГО ТИПА ПРИ РАЗРЫВЕ СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ В КОНТУРНОЙ ФЕРМЕ...20

Приводится конструктивное решение пространственного стержневого покрытия из предварительно напряженных рамных элементов и распределение усилий в его элементах при аварийной ситуации.
  Ключевые слова: пространственное покрытие, предварительно напряженные рамы, распределение усилий, надежность.
UDC 624.012.46; 624.04. V.A. Filippov. The load distribution in the elements of dimensional block reinforced concrete cover at the destruction of joints in the line truss.
The article presents the construction of the dimensional rod cover composed of prestressed concrete frame elements. Load distribution in the elements of the cover at the failure is described.
Key words: dimensional cover, prestressed concrete frames, load distribution, safety.
 
Е.Б. КОРЕНЕВА, докт. техн наук, проф. (НИУ МГСУ, г. Москва)
ОБ ОДНОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ....24

Рассматривается аналитическая модель расчета фундаментов зданий и сооружений, находящихся вблизи глубоких выемок, котлованов или прокладываемых туннелей. Появляющиеся при этом дополнительные перемещения могут привести к ухудшению работы конструкций. В работе ленточные фундаменты рассматриваются как бесконечные и полубесконечные балки и балки конечной длины, лежащие на основании, свойства которого описываются моделью с двумя упругими характеристиками.
  Ключевые слова: аналитическая модель, ленточные фундаменты, дополнительные перемещения, модель с двумя упругими характеристиками.
UDC 624.073. E.B. Koreneva. The analytical model for buildings’ and structures’ foundations analysis under conditions of tight urban housing.
The paper proposes an analytical method for buildings’ and structures’ analysis under conditions of tight urban housing. The constructions under study are placed in the neighbourhood of deep excavations, pits or tunnels. An influence of neighbouring deep excavations, foundation pits or tunnels is under study. An influence of additional deflections and angles of deflections is taken into account. Strip foundations are considered as an infinite, semiinfinite and a finite beam, resting on an elastic subgrade,which properties are described by Pasternak’s model.
Key words: analytical method, strip foundations infinite, semiinfinite and finite beam, elastic subgrade, additional deflections.
 
Численные методы
А.В. ЕРМАКОВА, канд. техн. наук (ЮУрГУ, г. Челябинск)
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕТОДА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ДРУГИХ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ....28

Рассмотрены вопросы взаимосвязи метода дополнительных конечных элементов (МДКЭ) с некоторыми другими методами расчета строительных конструкций: методом конечных элементов, методом упругих решений, методом дополнительных напряжений, методом дополнительных деформаций и методом предельного равновесия. Примеры этих взаимосвязей показаны на основе расчета простейшей бетонной консоли (балки – стенки), работающей в условиях плоского напряженного состояния.
  Ключевые слова: численные методы, метод дополнительных конечных элементов (МДКЭ), бетонная консоль, плоское напряженное состояние.
UDC 624.04+624.07. A.V. Ermakova. Correlation between additional finite element method and other numerical methods of the structural analysis.
This paper considers some problems of correlation between additional finite element method (AFEM) and other numerical methods of structural analysis: finite element method, method of additional stresses, method of additional strains and method of ultimate equilibrium. Examples of these correlations are given on the basis of concrete console (deepbeam) design at plane stress state.
Key words: numerical methods, additional finite element method (AFEM), concrete console, plane stress state.
 
Динамические расчёты
Г.Г. БУЛЫЧЕВ, др физ.мат. наук, проф. (МИЭРА)
ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ТЕЛ С ВИНТОВОЙ ДИСЛОКАЦИЕЙ....34

С помощью численного метода пространственных характеристик исследуется динамическое разрушение микрообъектов, содержащих винтовую дислокацию. Предлагается и используется новый метод построения распределения напряжений, создаваемых винтовыми дислокациями в ограниченных телах. Определяются области упрочнения и рассчитываются минимальные напряжения, необходимые для разрушения таких тел.
  Ключевые слова: численное моделирование, метод пространственных характеристик, винтовая дислокация.
UDC 5.393. G.G. Bulychov. Dynamical destruction of threedimensional bodies with screw dislocation.
By means of the numerical method of spatial characteristics the dynamical destruction of the microscopic objects containing screw dislocation is explored. The new method of buildup of the stress distribution created by screw dislocations in restricted bodies is offered and is
used. Fields of a hardening are spotted and minimum voltages which are necessary for destruction of such bodies are calculated.
Key words: numerical calculation, spatial characteristics method, screw dislocation.
 
А.В. ТУРКОВ, др техн. наук, проф., К.В. МАРФИН, инж. (Госуниверситет – УНПК, г. Орел)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ ШВА КВАДРАТНОЙ СОСТАВНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ПЛАСТИНЫ ПО ЕЕ ОСНОВНОЙ ЧАСТОТЕ КОЛЕБАНИЙ...38

Рассматривается двухслойная изотропная составная пластина на податливых связях. Вычисляется коэффициент жесткости шва с помощью найденных численным методом изгибающих моментов. Численное исследование было проведено на квадратной двухслойной пластине при жестком и шарнирном опирании пластины по контуру. Показано, что коэффициент жесткости шва зависит от основной частоты колебаний.
  Ключевые слова: составная пластина, коэффициент жесткости шва, частота собственных колебаний, изгибающий момент, связи сдвига.
UDC 624.072.2.011.1. A.V. Turkov, K.V. Marfin. Estimation of rigidity coefficient of joint of a square composite isotropic plate on the basis of main oscillations frequency of a plate.
We consider a twolayer isotropic composite plate on the yielding bonds for which the accepted theory of the calculation of composite plates, A.R. Rzhanitsyna. Jointstiffness is calculated using the numerical method found the bending moments Mx (My). Numerical study
was conducted on a square plate with a twolayer rigid andpivoting bearing plate on the circuit. It is shown that joint stiffness coefficient depends on the fundamental frequency of oscillations. Curves were constructed joint stiffness on the frequency of natural oscillations
of structures under different shear stiffness of links and different number of them in the seam.
Key words: composite plate, stiffness joint, natural frequency, bending moment, shear connection.
 
Нелинейные расчёты
Н.И. ГОРШКОВ, канд. техн. наук, М.А. КРАСНОВ, канд. техн. наук (Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск)
О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ ОЦЕНКИ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ «НАСЫПЬ — СЛАБОЕ ОСНОВАНИЕ» НА ОСНОВЕ МКЭ...45

Рассматриваются различные подходы к определению предельного давления насыпи на слабый грунт. Дан критический анализ точности существующих решений. Предлагается численное решение с использованием нелинейной модели грунта на основе ассоциированного закона пластического течения.
  Ключевые слова: грунтовое сооружение, «насыпь – слабое основание», расчет устойчивости.
UDC 624.073.2:624.154. N.I. Gorshkov, M.A. Krasnov. Some features of estimation of bearing capacity and stability of «earthfill – weak base» system on the basis of finite elements method
Authors consider different methods for estimation of maximum pressure of an earthfill on a weak base. The paper presents analysis of existing solutions accuracy. Authors suggest a numerical solution with usage of nonlinear model of ground on the basis of associated plastic flow rule. The paper presents calculation example.
Key words: ground building, «earthfill – weak base», stability calculation.
 
М.О. МОИСЕЕНКО, канд. техн. наук, О.Н. ПОПОВ, канд. техн. наук, Т.А. ТРЕПУТНЕВА, инж. (ТГАСУ, Томск)
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ГИБКОЙ ПЛАСТИНЫ С НАЧАЛЬНЫМ ПРОГИБОМ КОНТУРНОГО РЕБРА ЗА ПРЕДЕЛОМ УПРУГОСТИ...50

В работе приведено исследование влияния начального, симметричного прогиба на напряженно-деформированное состояние квадратной, гибкой пластины (a/h = b/h = 50), выполненной из материала Д16Т. Пластина нагружена равномерно распределенной нагрузкой: qp=qb4/Eh4. Поперечные кромки пластины имеют шарнирное закрепление, продольные кромки защемлены и подкреплены ребром. Ребро жесткости (bp/h×1hp/h = 2×5) поставлено с эксцентриситетом относительно срединной поверхности пластины. Наибольшая погибь на контурном ребре убывает по синусоиде. Приведены и проанализированы результаты расчета с положительным и отрицательным начальным прогибом ребра в пределах и за пределом упругости.
  Ключевые слова: пластина, ребра жесткости, нелинейность, начальный прогиб.
UDC 7.04:535.4.011.22.23. M.O. Moiseenko, O.N. Popov, T.A. Treputneva. Mode of deformation of a flexible plate with an initial deflection of a outlinear edge behind limit of elasticity.
The work presents research of influence of a general initial deflection on mode of deformation of a square flexible plate. Authors presents and analysis results of calculation with a positive and negative initial deflection of edge in limit and out of limit of elasticity. To is more intense — is deformable there was a plate with a negative initial deflection.
Key words: plate, edges of rigidity, nonlinearity, initial deflection.
 
К.П. ПЯТИКРЕСТОВСКИЙ, канд. техн. наук (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко), Б.С. СОКОЛОВ, канд. техн. наук (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева)
ДЛИТЕЛЬНОЕ СИЛОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИЗМАТИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ....56

Рассматриваются конструкции, экспериментальные исследования и нелинейный расчет деревянного хранилища для семенного зерна в виде призматического бункера. Определяется длительное силовое сопротивление с использованием метода интегрального модуля деформаций. Теоретические результаты сравниваются с экспериментальными.
  Ключевые слова: деревянные конструкции, хранилище для семенного зерна, длительное силовое сопротивление, интегральный модуль деформаций.
UDC 624.072.04.042.4. K.P. Pyatikrestovsky, B.S. Sokolov. Sustained force resistance of a prismatic capacity of wood
Authors consider structures, experimental researches and a nonlinear calculation of a wood storage for seed grain in the form of a prismatic bunker. Sustained force resistance is estimated by a method of integral modulus of deformation. Theoretical results are compared
with experimental ones.
Key words: wood structures, storage for seed grain, sustained force resistance, integral modulus of deformation.
 
А.И. ШЕИН, д.т.н., проф., О.Б. ЗАВЬЯЛОВА, доц. (Астраханский инженерно:строительный институт)
РАСЧЕТ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КАРКАСОВ С УЧЕТОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ, ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ БЕТОНА...64

Предложен алгоритм расчета железобетонных рамных каркасов монолитных зданий с учетом ползучести бетона и изменения его модуля мгновенной упругости по [1]. Алгоритм базируется на методе сеточной аппроксимации элементов [2] с введенным фактором времени, что позволяет кроме физической нелинейности работы бетона одновременно учитывать ползучесть бетона и последовательность возведения монолитного каркаса. Приведены примеры реализации алгоритма в программе «МСАЭ — возведение и ползучесть».
  Ключевые слова: история нагружения, ползучесть бетона, физическая нелинейность.
UDC 624.04.42. A.I. Shein, O.B. Zav’yalova. Calculation of monolithic ferroconcrete carcasses taking into account sequence of building, physical nonlinearity and creep of concrete.
Authors suggest an algorithm for a calculation of ferroconcrete frame carcasses of monolithic buildings taking into account creep of concrete and change of modulus of momentary elasticity of concrete according to [1]. The algorithm is based on a method of grid approximation of elements [2] with included time factor that also allows to take into account creep of concrete and sequence of building of a monolithic carcass along with estimation of physical nonlinearity. The paper presents examples of algorithm realization in «MSAE – building and creep» program.
Key words: loading history, creep of concrete, physical nonlinearity.
 
А.С. ДЕХТЯРЬ, д.т.н., проф. (Национальный транспортный университет, г. Киев)
ПЛАН ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ....70

Описана общая задача оптимальной эксплуатации строительных конструкций. На простой модели исследован процесс деградации во времени их несущих свойств или надежности. Обсуждается выбор наилучшего плана эксплуатации с тем, чтобы при наименьших затратах обеспечить необходимую прочность в течение заданного периода. Целью вычислений являются объемы и время выполнения ремонтных работ. Приведены примеры. Обсуждаются требования к автоматизированной системе эксплуатации.
  Ключевые слова: железобетонные конструкции, уменьшение прочности, план эксплуатации.
UDC 642.04: 539.376. A.S. Dekhtyar. Plan of maintenance for reinforced concrete structures.
The general problem of optimum maintenance for building structures is described. A simple model is used for research of degradation process of load carrying capacity strength or reliability reduction. The best plan determination of maintenance comes in order to define the
volume and the time of need repair works with the lowest cost. Examples are presented. The requirements to the automated system are formulated for the management of exploitation.
Key words: reinforced concrete structures, reduction of durability, plan of maintenance.
 
Нормирование
Ю.С. ВОЛКОВ, канд. техн. наук, М.О. ПАВЛОВА, канд. техн. наук, С.В. КУШНИР, инж. (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, г. Москва)
О ПРИМЕНЕНИИ ЕВРОКОДА-6 «КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ» В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ....74

Рассмотрены отечественные и Европейские нормы по проектированию каменных конструкций. Выполненный анализ зарубежных норм в практике проектирования каменных и армокаменных конструкций и проанализирована возможность их применения на территории Российской Федерации.
  Ключевые слова: адаптация, Еврокод-6, СНиП, гармонизация, сопоставительный анализ.
UDC 624.01. Yu.S. Volkov, M.O. Pavlova, S.V. Kyshnir. Usage of Eurocode 6 «Stone structures» in Russian Federation.
Domestic and European regulations for stone structures design were considered. Authors analyzed European regulations for practice of stone and reinforced masonry structures design and possibility of their usage in Russian Federation.
Key words: adaptation, Eurocode 6, construction regulations, harmonization, comparative analysis.
 
В.Д. РАЙЗЕР, др техн. наук, проф. (г. Сан-Диего, США)
К ПРОБЛЕМЕ ЖИВУЧЕСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ....77

Обсуждается проблема живучести зданий и сооружений. Предлагаются количественные характеристики в виде индексов живучести. Для многоэтажных зданий и сооружений, предназначенных для пребывания большого числа людей, предлагается (в порядке обсуждения) ввести в нормы проектирования третий тип предельных состояний — по живучести.
  Ключевые слова: живучесть, надежность, ущерб, риск, вероятность отказа.
UDC 624.04. V.D. Rayzer. Problem of buildings and structures survivability.
The problem of buildings and structures survivability is discussed. The author suggests to use quantitative characteristics in the form of survivability indexes. The author also suggests (as a matter for discussion) to include third type of limiting states in design standards for multistory buildings and structures designed for staying of large quantity of people. This type of limiting states is limiting states for survivability.
Key words: survivability, reliability, damage, risk, probability of failure.