N 5 за 2015год
Расчёты на прочность
И.Ю. БЕЛУЦКИЙ, д.т.н., В.Г. ЯЦУРА, инж. (Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск)
Расчёты на прочность
И.Ю. БЕЛУЦКИЙ, д.т.н., В.Г. ЯЦУРА, инж. (Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск)
ОТРАЖЕНИЕ КОНЦЕПЦИЙ И.М. РАБИНОВИЧА В ХАРАКТЕРИСТИКЕ РАБОТЫ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ КАК СОСТАВНЫХ С АНТАГОНИСТИЧЕСКИМИ СВЯЗЯМИ..2
Рассмотрены некоторые вопросы, связанные работой сталежелезобетонных мостов. Обсуждается характер работы их связующих элементов и возникающих сдвиговых деформаций соединения плиты и балки. Предложенная модель учета сдвиговых соединений позволяет совершенствовать конструктивную часть, внести определенность в количественные показатели жесткости, обоснованно реализовать дифференцированный учет сдвиговой жесткости соединения. Во второй части статьи рассмотрены вопросы, посвященные моделированию одностороннего характера работы плиты и балки, приведена математическая модель, описывающая систему с односторонними связями, дана классификация односторонних связей и даны методы решения задачи расчета систем с односторонними связями как задачи о дополнительности.
Ключевые слова: сталежелезобетонный мост, сдвиговые деформации плиты и балки, система с односторонними связями, классификация односторонних связей, методы решения задач с односторонними связями.
UDC 624.074.1:681.3. Belutsky I.Y., Yatsura V.G. Reflection of Rabinovich M.M. concepts in the characterization of operation of steel reinforced concrete span structures as composite beams with antagonistic connections.
The article deals with some issues related with the operation of steel reinforced concrete bridges. We discuss the mechanisms of functioning of connecting elements and the resulting shear deformation of plate and beam connections. The proposed accounting model of shear connections allows improving the design, as well as more exact determining the stiffness values and more reasonable implementation of the differentiated accounting of the shear stiffness of the connection. The second part of the article presents mathematical accounting model describing the system with unilateral connections of plate and beam, their classification and calculation methods as one of the complementarity problems.
Key words: steel reinforced concrete bridges, shear deformation of plate and beam, system with unilateral connections, classification of unilateral connections, methods of solving problems with unilateral connections.
The article deals with some issues related with the operation of steel reinforced concrete bridges. We discuss the mechanisms of functioning of connecting elements and the resulting shear deformation of plate and beam connections. The proposed accounting model of shear connections allows improving the design, as well as more exact determining the stiffness values and more reasonable implementation of the differentiated accounting of the shear stiffness of the connection. The second part of the article presents mathematical accounting model describing the system with unilateral connections of plate and beam, their classification and calculation methods as one of the complementarity problems.
Key words: steel reinforced concrete bridges, shear deformation of plate and beam, system with unilateral connections, classification of unilateral connections, methods of solving problems with unilateral connections.
А.С. ДЕХТЯРЬ, д.т.н., проф. (Национальный транспортный университет, г. Киев, Украина)
БАЛКИ И ПЛАСТИНЫ НА СПЛОШНОМ ЖЕСТКОПЛАСТИЧЕСКОМ ОСНОВАНИИ..9
Исследована несущая способность балок и пластин, выполненных из идеального жесткопластического материала и покоящихся на сплошном жесткопластическом основании. Для отыскания верхней границы предельных нагрузок применен кинематический метод теории предельного равновесия. Установлена возможность появления новых форм исчерпания несущей способности. Показано, что при прочих равных условиях величина разрушающейся области тем меньше, чем больше коэффициент постели. Представлены примеры и приведены сравнения с ранее известными оценками.
Ключевые слова: балки, пластины, жесткопластическое основание, предельные состояния, новые формы исчерпания несущей способности.
БАЛКИ И ПЛАСТИНЫ НА СПЛОШНОМ ЖЕСТКОПЛАСТИЧЕСКОМ ОСНОВАНИИ..9
Исследована несущая способность балок и пластин, выполненных из идеального жесткопластического материала и покоящихся на сплошном жесткопластическом основании. Для отыскания верхней границы предельных нагрузок применен кинематический метод теории предельного равновесия. Установлена возможность появления новых форм исчерпания несущей способности. Показано, что при прочих равных условиях величина разрушающейся области тем меньше, чем больше коэффициент постели. Представлены примеры и приведены сравнения с ранее известными оценками.
Ключевые слова: балки, пластины, жесткопластическое основание, предельные состояния, новые формы исчерпания несущей способности.
UDK 624.04:539.376. Dekhtyar A.S. Beams and plates on continuous rigid-plastic foundation.
Load carrying capacity of beams and plates made on ideal rigid-plastic material and reposing on continuous rigid-plastic foundation is investigated. The kinematical method of theory of limit equilibrium is applied for upper bounds of the limit load calculation. Possibility of existence of new forms of exhausting of load carrying capacity is set. It is shown that the size of smashing structure parts depends upon the coefficient of bed value. The examples of presented. Comparisons are made with the estimations were previously known.
Key words: strength, beams, plates, rigid-plastic material, the theory of limit equilibrium.
Load carrying capacity of beams and plates made on ideal rigid-plastic material and reposing on continuous rigid-plastic foundation is investigated. The kinematical method of theory of limit equilibrium is applied for upper bounds of the limit load calculation. Possibility of existence of new forms of exhausting of load carrying capacity is set. It is shown that the size of smashing structure parts depends upon the coefficient of bed value. The examples of presented. Comparisons are made with the estimations were previously known.
Key words: strength, beams, plates, rigid-plastic material, the theory of limit equilibrium.
А.С. ДОРОГАН, к.т.н. (Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск)
МНОГОПРОЛЕТНЫЕ РАСПОРНЫЕ ВИСЯЧИЕ МОСТЫ...15
Многопролетные висячие мосты применяют для пересечения глубоких морских проливов. Их пролеты имеют максимально возможную длину; являются сложными и не изученными конструкциями. В них проявляется эффект продольного кабельного демпфирования. Рассмотрены четыре схемы многопролетных висячих мостов: однопоясная; предложенная автором двухпоясная; двухпоясная с x-образным профилем кабелей; классическая однопоясная. Показана их конфигурация. Выполнен статический расчет для автомобильной нагрузки А-14. Для этого использовалась универсальная программа «Интэл», основанная на методе граничных интегральных уравнений (МГИУ) в одномерной постановке. Приведены эпюры изгибающего момента и прогиба балки всех схем. Наиболее эффективной оказалась предложенная автором схема. Приведены рациональные схемы их монтажа. Рекомендуются для строительства мостового перехода в Китае.
Ключевые слова: многопролетные висячие мосты, МГИУ.
МНОГОПРОЛЕТНЫЕ РАСПОРНЫЕ ВИСЯЧИЕ МОСТЫ...15
Многопролетные висячие мосты применяют для пересечения глубоких морских проливов. Их пролеты имеют максимально возможную длину; являются сложными и не изученными конструкциями. В них проявляется эффект продольного кабельного демпфирования. Рассмотрены четыре схемы многопролетных висячих мостов: однопоясная; предложенная автором двухпоясная; двухпоясная с x-образным профилем кабелей; классическая однопоясная. Показана их конфигурация. Выполнен статический расчет для автомобильной нагрузки А-14. Для этого использовалась универсальная программа «Интэл», основанная на методе граничных интегральных уравнений (МГИУ) в одномерной постановке. Приведены эпюры изгибающего момента и прогиба балки всех схем. Наиболее эффективной оказалась предложенная автором схема. Приведены рациональные схемы их монтажа. Рекомендуются для строительства мостового перехода в Китае.
Ключевые слова: многопролетные висячие мосты, МГИУ.
UDC 624.04: 624.5. Dorogan A.S. Earth-anchored multi-span suspension bridges.
Multi-span suspension bridges are applied to crossing of deep sea passages. Their spans have the greatest possible length. They are the difficult and have not studied designs. The effect of the longitudinal cable damper is shown. Four schemes of multispan flying bridges are considered: the one-level; the two-level offered by the author; two-level with x- shape of cables; the classical one-level. Their configurations are given. Static calculation is executed for automobile load А-14. The universal program “Intel” was used for this purpose and based on a method of boundary integral equations (BEM) in one-dimensional order. Diagrammes a moment of flexion and a deflection of a girder of all schemes are resulted. The scheme offered by the author has appeared the most effective. The rational mounting schemes of their installation are resulted. They are recommended for building of bridge crossing in China.
Key words: earth-anchored, multi-span suspension bridges, BEM.
Multi-span suspension bridges are applied to crossing of deep sea passages. Their spans have the greatest possible length. They are the difficult and have not studied designs. The effect of the longitudinal cable damper is shown. Four schemes of multispan flying bridges are considered: the one-level; the two-level offered by the author; two-level with x- shape of cables; the classical one-level. Their configurations are given. Static calculation is executed for automobile load А-14. The universal program “Intel” was used for this purpose and based on a method of boundary integral equations (BEM) in one-dimensional order. Diagrammes a moment of flexion and a deflection of a girder of all schemes are resulted. The scheme offered by the author has appeared the most effective. The rational mounting schemes of their installation are resulted. They are recommended for building of bridge crossing in China.
Key words: earth-anchored, multi-span suspension bridges, BEM.
АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БАЛОЧНОЙ ФЕРМЫ С УВЕЛИЧЕННЫМ ПОДФЕРМЕННЫМ ПРОСТРАНСТВОМ...21
Рассмотрен вариант балочной фермы с треугольной решеткой, в которой установлены дополнительные шпренгельные элементы, обеспечивающие подъем нижнего пояса. Расчеты усилий в стержнях выполнены методом вырезания узлов в пакете символьной математики Maple. Методом индукции по числу панелей выводятся аналитические выражения для прогиба фермы и горизонтального смещения подвижной опоры от действия нагрузки, равномерно распределенной по узлам верхнего пояса. Найдены последовательности коэффициентов в формуле для прогиба, для которых выведены рекуррентные уравнения. Для фиксированного веса конструкции из условия увеличения жесткости разыскивается оптимальное сочетание сечений стержней верхнего пояса, решетки и нижнего пояса. Найдены асимптотические особенности решения. В области оптимального решения выявлена слабая зависимость прогиба от коэффициента перераспределения сечений, что позволяет делать вывод о возможности конструирования фермы из стержней одинакового сечения.
Ключевые слова: ферма, прогиб, Maple, индукция, число панелей, асимптотика, подъем нижнего пояса.
UDC 624.04. Kirsanov M.N. Analytical Calculation Of The Beamed Truss With Increased Undertruss Space.
Considered braced girders with a triangular lattice, in which there are additional truss elements which lift the lower belt. Estimates the member forces produced by the method of cutting nodes in the symbolic mathematics package Maple. By induction on the number of panels derived analytical expressions for the deflection of the truss and horizontal displacement of the movable support from the action of the load, uniformly distributed over the nodes of the upper chord. For the sequence of coefficients is obtained and solved recurrent equations. At the conditions on constant weight the case of increase the rigidity is searched for the optimal combination of cross-sections of the rods of the upper chord, webs and lower chord. The asymptotic particular solutions are found. In the field of optimal solutions revealed a weak dependence of the deflection coefficient of the redistribution section that allows to make a conclusion about the possibility of constructing a truss from rods of the same cross section.
Key words: beamed truss, deflection, Maple, induction, number of panels, asymptotics.
Considered braced girders with a triangular lattice, in which there are additional truss elements which lift the lower belt. Estimates the member forces produced by the method of cutting nodes in the symbolic mathematics package Maple. By induction on the number of panels derived analytical expressions for the deflection of the truss and horizontal displacement of the movable support from the action of the load, uniformly distributed over the nodes of the upper chord. For the sequence of coefficients is obtained and solved recurrent equations. At the conditions on constant weight the case of increase the rigidity is searched for the optimal combination of cross-sections of the rods of the upper chord, webs and lower chord. The asymptotic particular solutions are found. In the field of optimal solutions revealed a weak dependence of the deflection coefficient of the redistribution section that allows to make a conclusion about the possibility of constructing a truss from rods of the same cross section.
Key words: beamed truss, deflection, Maple, induction, number of panels, asymptotics.
А.А. ПОКУСАЕВ1,инж., М.В. ШАВЫКИНА1,к.т.н., доц., Вл.И. КОЛЧУНОВ2, д.т.н., проф. 1(МГУПС (МИИТ)), 2(НАУ,г. Киев, Украина)
ВТОРАЯ СТАДИЯ НАПРЯЖЕННОFДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ КРУЧЕНИИ С ИЗГИБОМ (СЛУЧАЙ 1)...26
Рассмотрен способ расчета сопротивления железобетонных конструкций при совместном действии изгибающего момента, крутящего момента и поперечной силы для второй стадии напряженно-деформированного состояния (случай 1 – при появлении пространственных трещин первого типа на нижней грани конструкции). Приведены предпосылки, положенные в основу предлагаемого способа расчета. Рассмотрены схемы расположения сжатой зоны, возникающие в пространственном сечении железобетонной конструкции при действии изгиба с кручением. Показаны аналитические зависимости для нахождения внутренних усилий, возникающих в двух блоках: 1 – отсекаемый сечением, проходящим в конце пространственной трещины; 2 – образуемый спиралеобразной трещиной и вертикальным сечением, проходящим по сжатой зоне бетона через конец фронта пространственной трещины.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, кручение с изгибом, сопротивление, напряженно-деформированное состояние, пространственная трещина, внутренние усилия, сечение, предпосылки расчета.
UDC 624.012.045. Pokusaev А.А., Shawykina M.V., Kolchunov Vl.I. The second stage stress-strain state of reinforced concrete constructions under torsion with bending (first case).
It is reviewed the method for calculating the resistance of reinforced concrete constructions under the combined action of bending moment, torque and shear force for the second stage of the stress-strain state (first case – the appearance of the first type of spatial cracks on the bottom of the construction). It is given the premise underlying the proposed method of calculation. It is considered arrangements of the compressed zone, resulting in a spatial section of concrete construction under the action of bending and torsion. The analytical dependences are shown for finding the internal forces arising in two blocks: the cross-section cuts at the end of the spatial cracks; formed by a spiral fracture and vertical cross-section passing through the compressed zone of concrete through the end of the front spatial crack.
Key words: reinforced concrete construction, torsion with bending, resistance, stress-strain state, spatial crack, internal forces, cross-section, prerequisites of calculation.
It is reviewed the method for calculating the resistance of reinforced concrete constructions under the combined action of bending moment, torque and shear force for the second stage of the stress-strain state (first case – the appearance of the first type of spatial cracks on the bottom of the construction). It is given the premise underlying the proposed method of calculation. It is considered arrangements of the compressed zone, resulting in a spatial section of concrete construction under the action of bending and torsion. The analytical dependences are shown for finding the internal forces arising in two blocks: the cross-section cuts at the end of the spatial cracks; formed by a spiral fracture and vertical cross-section passing through the compressed zone of concrete through the end of the front spatial crack.
Key words: reinforced concrete construction, torsion with bending, resistance, stress-strain state, spatial crack, internal forces, cross-section, prerequisites of calculation.
Нелинейные расчёты
С.В. БАКУШЕВ, д.т.н., проф. (Пензенский государственный университет архитектуры и строительства)
К ВОПРОСУ О СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОМ ОТКЛОНЕНИИ ФУНКЦИЙ НА МНОЖЕСТВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ТОЧЕК В НЕЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ...32
Рассматриваются вопросы построения физических зависимостей и оценки достоверности принятых для описания напряженно-деформированного состояния в геометрически и физически нелинейной теории упругости математических моделей. Для такой оценки выполняется сравнение диаграмм объемного и сдвигового деформирования, построенных для геометрически линейной и геометрически нелинейной модели теории упругости, приводящей к необходимости введения понятия о среднеквадратичном отклонении функций на множестве параметрических точек. В качестве примера рассматривается осе- и центрально симметричное деформирование сплошной среды.
Ключевые слова: нелинейная теория упругости, замыкающие уравнения, осесимметричное и центрально-симметричное деформирование.
К ВОПРОСУ О СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОМ ОТКЛОНЕНИИ ФУНКЦИЙ НА МНОЖЕСТВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ТОЧЕК В НЕЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ...32
Рассматриваются вопросы построения физических зависимостей и оценки достоверности принятых для описания напряженно-деформированного состояния в геометрически и физически нелинейной теории упругости математических моделей. Для такой оценки выполняется сравнение диаграмм объемного и сдвигового деформирования, построенных для геометрически линейной и геометрически нелинейной модели теории упругости, приводящей к необходимости введения понятия о среднеквадратичном отклонении функций на множестве параметрических точек. В качестве примера рассматривается осе- и центрально симметричное деформирование сплошной среды.
Ключевые слова: нелинейная теория упругости, замыкающие уравнения, осесимметричное и центрально-симметричное деформирование.
UDC 539.313. Bakushev S.V. The question of standard function deviation on the set of parametric points in nonlinear theory of elasticity.
The subject under consideration is the construction of physical relation and evaluation of reliability of mathematical models adopted to describe the stress-stain states in geometrically and physically non-linear elastic theory. For such an assessment comparison is carried out which is a chart comparison of volume and shear deformation built for geometrically linear and geometrically non-linear models of the elasticity theory leading to the need for the introduction the standard function deviation concept on the set of parametric points. The example here is axially and centrally symmetric deformation of the continuum.
Key words: non-linear theory of elasticity, closing equation, axially and centrally symmetric deformation.
The subject under consideration is the construction of physical relation and evaluation of reliability of mathematical models adopted to describe the stress-stain states in geometrically and physically non-linear elastic theory. For such an assessment comparison is carried out which is a chart comparison of volume and shear deformation built for geometrically linear and geometrically non-linear models of the elasticity theory leading to the need for the introduction the standard function deviation concept on the set of parametric points. The example here is axially and centrally symmetric deformation of the continuum.
Key words: non-linear theory of elasticity, closing equation, axially and centrally symmetric deformation.
В.С. УТКИН, д.т.н., проф., С.А. СОЛОВЬЕВ, инж. (Вологодский государственный университет)
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПО КРИТЕРИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ СВИДЕТЕЛЬСТВ ДЕМПСТЕРА – ШЕФЕРА...38
Обсуждается проблема оценки несущей способности несущего элемента с помощью оценки его предельной нагрузки, заданной в интервальной форме, установленной в результате испытаний и теоретической обработки результатов с использованием теории свидетельств Демпстера-Шефера. Также рассматривается метод расчета надежности несущего элемента по критерию прочности при интервальной статистической информации о предельной нагрузке (мере несущей способности) и эксплуатационной нагрузке в виде интервалов или дискретной сосредоточенной силы. Работа посвящена оценке безопасности несущих элементов на стадии эксплуатации.
Ключевые слова: несущая способность, предельная нагрузка, интервалы нагрузки, критерий прочности, балка, надежность.
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПО КРИТЕРИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ СВИДЕТЕЛЬСТВ ДЕМПСТЕРА – ШЕФЕРА...38
Обсуждается проблема оценки несущей способности несущего элемента с помощью оценки его предельной нагрузки, заданной в интервальной форме, установленной в результате испытаний и теоретической обработки результатов с использованием теории свидетельств Демпстера-Шефера. Также рассматривается метод расчета надежности несущего элемента по критерию прочности при интервальной статистической информации о предельной нагрузке (мере несущей способности) и эксплуатационной нагрузке в виде интервалов или дискретной сосредоточенной силы. Работа посвящена оценке безопасности несущих элементов на стадии эксплуатации.
Ключевые слова: несущая способность, предельная нагрузка, интервалы нагрузки, критерий прочности, балка, надежность.
UDC 624.046.5. Utkin V.S., Solovyev S.A. Calculation of reliability of elements of constructions by criterion of the load-carrying ability using evidence theory.
The problem of a estimation load-carrying ability of the load-carrying member by the estimation of its ultimate load, defined in interval form, established from tests and theoretical processing of results with evidence theory is discussing. Also the method of calculation of reliability of the load-carrying member by criterion of durability, with interval statistical information on an ultimate load (a measure of the load-carrying ability) and operating load in the form of interval or discrete point load is described. Paper is devoted to an assessment of safety of the load-carrying members at an operation stage.
Key words: load-carrying ability, ultimate load, intervals of loads, criterion of durability, beam, reliability.
The problem of a estimation load-carrying ability of the load-carrying member by the estimation of its ultimate load, defined in interval form, established from tests and theoretical processing of results with evidence theory is discussing. Also the method of calculation of reliability of the load-carrying member by criterion of durability, with interval statistical information on an ultimate load (a measure of the load-carrying ability) and operating load in the form of interval or discrete point load is described. Paper is devoted to an assessment of safety of the load-carrying members at an operation stage.
Key words: load-carrying ability, ultimate load, intervals of loads, criterion of durability, beam, reliability.
Численные расчёты
А.В. ЕРМАКОВА, к.т.н. (ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», г. Челябинск)
ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ТРЕУГОЛЬНЫХ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ НЕЛИНЕЙНОГО РАСЧЕТА БАЛОКFСТЕНОК ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ...45
Вопросы, связанные с описанием общей последовательности формирования свойств треугольных дополнительных конечных элементов балок-стенок, возникают при применении метода дополнительных конечных элементов (МДКЭ) для нелинейного расчета по предельным состояниям плоско напряженных железобетонных конструкций. МДКЭ является вариантом метода конечных элементов (МКЭ), предназначенным для реализации нелинейного расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям. Задача решается с помощью включения в итерационный процесс дополнительных конечных элементов (ДКЭ), которые изменяют свойства исходных КЭ в зависимости от достигнутой ими стадии предельного состояния. В статье рассматривается пример постепенного введения ряда треугольных бетонных ДКЭ балки-стенки и их влияние на поведение исходного треугольного бетонного КЭ в зависимости от вида и стадии его предельного сжатия или растяжения.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, метод дополнительных конечных элементов, дополнительный конечный элемент, предельное состояние.
ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ТРЕУГОЛЬНЫХ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ НЕЛИНЕЙНОГО РАСЧЕТА БАЛОКFСТЕНОК ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ...45
Вопросы, связанные с описанием общей последовательности формирования свойств треугольных дополнительных конечных элементов балок-стенок, возникают при применении метода дополнительных конечных элементов (МДКЭ) для нелинейного расчета по предельным состояниям плоско напряженных железобетонных конструкций. МДКЭ является вариантом метода конечных элементов (МКЭ), предназначенным для реализации нелинейного расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям. Задача решается с помощью включения в итерационный процесс дополнительных конечных элементов (ДКЭ), которые изменяют свойства исходных КЭ в зависимости от достигнутой ими стадии предельного состояния. В статье рассматривается пример постепенного введения ряда треугольных бетонных ДКЭ балки-стенки и их влияние на поведение исходного треугольного бетонного КЭ в зависимости от вида и стадии его предельного сжатия или растяжения.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, метод дополнительных конечных элементов, дополнительный конечный элемент, предельное состояние.
UDC 624.04+624.07. Ermakova A.V. Formation of the properties ot triangular additional finite element for nonlinear analysis of deep beems at limit states.
Some problems of description of main sequence of formation of the properties of triangular additional finite elements of deep beams appear in nonlinear analysis at limit states of plane reinforced concrete structures when the additional finite element method (AFEM) is used. AFEM is a variant of the Finite Element Method (FEM) destined for nonlinear analysis of reinforced concrete structures at limit states. The problem is solved by introduction in iteration process additional finite elements (AFE), where each AFE changes the properties of initial element according to the reached step of its limit state. This paper considers the example of step-by-step including some triangular concrete AFE of deep beam and their action to behavior of initial concrete FE depended on type and step its limit compression or tension.
Key words: reinforced concrete structures, additional finite element method, additional finite element, limit state.
Some problems of description of main sequence of formation of the properties of triangular additional finite elements of deep beams appear in nonlinear analysis at limit states of plane reinforced concrete structures when the additional finite element method (AFEM) is used. AFEM is a variant of the Finite Element Method (FEM) destined for nonlinear analysis of reinforced concrete structures at limit states. The problem is solved by introduction in iteration process additional finite elements (AFE), where each AFE changes the properties of initial element according to the reached step of its limit state. This paper considers the example of step-by-step including some triangular concrete AFE of deep beam and their action to behavior of initial concrete FE depended on type and step its limit compression or tension.
Key words: reinforced concrete structures, additional finite element method, additional finite element, limit state.
Нормирование
И.И.ВЕДЯКОВ,д.т.н.,проф., Д.В.КОНИН,к.т.н., В.А.АРТАМОНОВ,к.т.н., А.Р.ОЛУРОМБИ,инж. (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко институт АО «НИЦ «Строительство», г. Москва)
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ НОВОГО СОРТАМЕНТА ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ МАССОВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ СО СТАЛЬНЫМ КАРКАСОМ...51
Приведены особенности строительства жилых зданий со стальным каркасом. Дан анализ эффективности современных сортаментов для изгибаемых элементов (балок). Предложены практические рекомендации по созданию нового сортамента и совершенствованию существующих для изгибаемых элементов.
Ключевые слова: сортамент, балка, прокат, строительная высота, перекрытие, профилеразмер.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ НОВОГО СОРТАМЕНТА ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ МАССОВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ СО СТАЛЬНЫМ КАРКАСОМ...51
Приведены особенности строительства жилых зданий со стальным каркасом. Дан анализ эффективности современных сортаментов для изгибаемых элементов (балок). Предложены практические рекомендации по созданию нового сортамента и совершенствованию существующих для изгибаемых элементов.
Ключевые слова: сортамент, балка, прокат, строительная высота, перекрытие, профилеразмер.
UDC 624.014. Vedyakov I.I., Konin D.V., Artamonov V.A., Olurombi A.R. Proposals for the creation of a new mix of flexible elements for the mass construction of residential buildings with steel frame.
The article presents the features of construction of residential buildings with steel frame. Presents the analysis of efficiency of modern assortments for bending elements (beams). Practical recommendations for the creation of new products and improving existing ones for bending elements are given.
Key words: assortment, beam, rolled shapes, building height, floor slab, profilemaster.
Key words: assortment, beam, rolled shapes, building height, floor slab, profilemaster.
В помощь проектирование
И.В.КАРМАНОВ,инж., В.В.ЗВЕРЕВ,д.т.н.,проф., К.Е.ЖИДКОВ,к.т.н.,доц., А.В.ПОДЗОРОВ,инж. (Липецкий государственный технический университет)
КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ БЕСКАРКАСНЫХ АРОЧНЫХ ЗДАНИЙ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ...58
Определены конструктивные решения современных бескаркасных арочных зданий на основе тонколистового проката и перспективы их дальнейшего развития; выявлены их достоинства и недостатки. Приведен опыт применения стальных арочных зданий на основе холоднокатаных стальных листов. Дана общая характеристика арочных зданий и сооружений из корытообразных элементов и из профилированных листов с двойным гофрированием. Проанализированы преимущества и недостатки двух типов данных конструктивных решений. Показаны перспективы их дальнейшего развития. Описаны экспериментальные исследования, проведенные авторами.
Ключевые слова: бескаркасное арочное здание, стальной элемент с двойным гофрированием, форма сечения.
КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ БЕСКАРКАСНЫХ АРОЧНЫХ ЗДАНИЙ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ...58
Определены конструктивные решения современных бескаркасных арочных зданий на основе тонколистового проката и перспективы их дальнейшего развития; выявлены их достоинства и недостатки. Приведен опыт применения стальных арочных зданий на основе холоднокатаных стальных листов. Дана общая характеристика арочных зданий и сооружений из корытообразных элементов и из профилированных листов с двойным гофрированием. Проанализированы преимущества и недостатки двух типов данных конструктивных решений. Показаны перспективы их дальнейшего развития. Описаны экспериментальные исследования, проведенные авторами.
Ключевые слова: бескаркасное арочное здание, стальной элемент с двойным гофрированием, форма сечения.
UDC 692.4. Karmanov I.V., Zverev V.V., Zhidkov K.E., Podzorov A.V. Constructive solutions arch buildings.current state and prospects of development.
The paper presents the historical analysis ofthe formscross-sectional shape ofarch buildings, the basictypes ofbearing elementsand their features. The experience of the useofsteel arch buildings on the basis of cold rolled sheet is described. Also the general characteristic of the trough-shaped arch buildings and buildings elements of the profiled sheets with double corrugation is given. Besides, the advantages and disadvantages of the two types of design solutions are analyzed. The prospects for their further development are shown. More than that, a brief description of the experimental studies conducted by the authors is given.
Key words: arch buildings steel memberwith doublecorrugation, cross-sectional shape.
The paper presents the historical analysis ofthe formscross-sectional shape ofarch buildings, the basictypes ofbearing elementsand their features. The experience of the useofsteel arch buildings on the basis of cold rolled sheet is described. Also the general characteristic of the trough-shaped arch buildings and buildings elements of the profiled sheets with double corrugation is given. Besides, the advantages and disadvantages of the two types of design solutions are analyzed. The prospects for their further development are shown. More than that, a brief description of the experimental studies conducted by the authors is given.
Key words: arch buildings steel memberwith doublecorrugation, cross-sectional shape.
А.С. МАРУТЯН, к.т.н., проф. (Филиал Северо-Кавказского федерального университета в г. Пятигорске)
СТАЛЬНЫЕ РЕШЕТЧАТЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ КВАДРАТНЫХ ТРУБ С ВЕРХНИМИ ПОЯСАМИ, УСИЛЕННЫМИ ШВЕЛЛЕРАМИ, И ИХ РАСЧЕТ...62
Приведено новое техническое решение стальных решетчатых конструкций (ферм и прогонов) из квадратных труб с верхними поясами, усиленными швеллерами. Показаны варианты компоновки верхних поясных элементов применительно к беспрогонным покрытиям с использованием настилов из профилированных листов. Представлены расчетные выкладки для определения минимальных высот и расхода конструкционного материала таких ферм и решетчатых прогонов. В результате сравнения известных конструктивных решений с предложенными выявлена рациональность последних, а также перспективность применения их в практике строительства.
Ключевые слова: решетчатые конструкции, квадратные трубы, бесфасоночные узлы, беспрогонные покрытия, перекрестные системы.
СТАЛЬНЫЕ РЕШЕТЧАТЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ КВАДРАТНЫХ ТРУБ С ВЕРХНИМИ ПОЯСАМИ, УСИЛЕННЫМИ ШВЕЛЛЕРАМИ, И ИХ РАСЧЕТ...62
Приведено новое техническое решение стальных решетчатых конструкций (ферм и прогонов) из квадратных труб с верхними поясами, усиленными швеллерами. Показаны варианты компоновки верхних поясных элементов применительно к беспрогонным покрытиям с использованием настилов из профилированных листов. Представлены расчетные выкладки для определения минимальных высот и расхода конструкционного материала таких ферм и решетчатых прогонов. В результате сравнения известных конструктивных решений с предложенными выявлена рациональность последних, а также перспективность применения их в практике строительства.
Ключевые слова: решетчатые конструкции, квадратные трубы, бесфасоночные узлы, беспрогонные покрытия, перекрестные системы.
UDC 624.014. Marutian A.S. Steel lattice structures of square tubes with upper belts reinforced channels, and their calculation.
Powered by a new technical solution steel lattice structures (trusses and purlins) of square tubes with upper belts reinforced beam channels. Show embodiments of the upper belt arrangement of elements as applied to coatings using besprogonnym of profiled decking sheets. We present the design calculations to determine a minimum height and flow of the material of construction trusses and lattice girders. The comparison with the known constructive solutions proposed last detected rationality, as well as the prospects of their application in practice of construction.
Key words: lattice design, square tube, besfasonochnye nodes besprogonnye coverage, cross-system.
Powered by a new technical solution steel lattice structures (trusses and purlins) of square tubes with upper belts reinforced beam channels. Show embodiments of the upper belt arrangement of elements as applied to coatings using besprogonnym of profiled decking sheets. We present the design calculations to determine a minimum height and flow of the material of construction trusses and lattice girders. The comparison with the known constructive solutions proposed last detected rationality, as well as the prospects of their application in practice of construction.
Key words: lattice design, square tube, besfasonochnye nodes besprogonnye coverage, cross-system.
Экспериментальные исследования
А.А. ГАСИЕВ, инж. (Центр исследований сейсмостойкости сооружений ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко)
ИССЛЕДОВАНИЯ КИРПИЧНЫХ ПРОСТЕНКОВ, УСИЛЕННЫХ ХОЛСТАМИ ИЗ УГЛЕВОЛОКНИСТОЙ ТКАНИ, ПРИ НАГРУЗКАХ ТИПА СЕЙСМИЧЕСКИХ...70
Проанализированы результаты экспериментальных исследований прочности кирпичных простенков, усиленных холстами из углеволокнистой ткани, на действие статической сдвигающей нагрузки (эффект перекоса), моделирующей сейсмическое воздействие на каменные конструкции при землетрясениях. Изложена методика проведения испытаний. В эксперименте рассмотрены варианты усиления кирпичных простенков холстами из углеволокнистой ткани с одно- и двухсторонним расположением элементов усиления. Дано сравнение с результатами испытаний на перекос неусиленных кирпичных простенков. Описана технология крепления холстов к кирпичной кладке. Отмечено, что двухстороннее усиление кирпичных простенков холстами из углеволокна позволяет повысить прочность кладки при перекосе в 1,9 раза по сравнению с неусиленной конструкцией. Выявлена особенность работы кладки, усиленной внешним армированием на основе холстов из углеволокна, при действии в плоскости конструкции статической сдвигающей нагрузки. Установлен характер деформирования и механизм разрушения каменных стен, усиленных углеволокном. Разработана инженерная методика расчета усиления каменных конструкций на основе применения холстов из углеволокна при различных характере и направлении приложения нагрузки. Предложенная эмпирическая формула учитывает эффект повышения прочности кладки при сдвиге в зависимости от трех факторов: прочности кладки и подготовительного слоя, на который наклеивается холст из углеволокна, и непосредственно прочности холстов из углеволокнистой ткани. Отмечается хорошее совпадение результатов расчета по предложенной формуле с данными эксперимента.
Ключевые слова: углеволокнистая ткань, усилие сдвига, кирпичные простенки, усиление, методика расчета.
ИССЛЕДОВАНИЯ КИРПИЧНЫХ ПРОСТЕНКОВ, УСИЛЕННЫХ ХОЛСТАМИ ИЗ УГЛЕВОЛОКНИСТОЙ ТКАНИ, ПРИ НАГРУЗКАХ ТИПА СЕЙСМИЧЕСКИХ...70
Проанализированы результаты экспериментальных исследований прочности кирпичных простенков, усиленных холстами из углеволокнистой ткани, на действие статической сдвигающей нагрузки (эффект перекоса), моделирующей сейсмическое воздействие на каменные конструкции при землетрясениях. Изложена методика проведения испытаний. В эксперименте рассмотрены варианты усиления кирпичных простенков холстами из углеволокнистой ткани с одно- и двухсторонним расположением элементов усиления. Дано сравнение с результатами испытаний на перекос неусиленных кирпичных простенков. Описана технология крепления холстов к кирпичной кладке. Отмечено, что двухстороннее усиление кирпичных простенков холстами из углеволокна позволяет повысить прочность кладки при перекосе в 1,9 раза по сравнению с неусиленной конструкцией. Выявлена особенность работы кладки, усиленной внешним армированием на основе холстов из углеволокна, при действии в плоскости конструкции статической сдвигающей нагрузки. Установлен характер деформирования и механизм разрушения каменных стен, усиленных углеволокном. Разработана инженерная методика расчета усиления каменных конструкций на основе применения холстов из углеволокна при различных характере и направлении приложения нагрузки. Предложенная эмпирическая формула учитывает эффект повышения прочности кладки при сдвиге в зависимости от трех факторов: прочности кладки и подготовительного слоя, на который наклеивается холст из углеволокна, и непосредственно прочности холстов из углеволокнистой ткани. Отмечается хорошее совпадение результатов расчета по предложенной формуле с данными эксперимента.
Ключевые слова: углеволокнистая ткань, усилие сдвига, кирпичные простенки, усиление, методика расчета.
UDC 692.231.2. Gasiev A.A. Research brick piers, reinforced web of carbon fiber fabrics at nagruzge type seismic.
We have analysed the results of experimental investigations of strength of the brick piers, reinforced by the sheets from carbon-fibre fabric against activity of static shearing load, simulating seismic load on masonry construction in case of earthquakes. Test technology has been provided. The experiment shows the options for reinforcing the brick piers (brick partitions) by the sheets from carbon-fibre fabric with one or two-sided position of reinforcement elements. There has been provided a comparison with the results of test for misalignment of unreinforced brick piers. There has been described technology of fastening of the sheets to the brickwork. It has been noted that double-sided reinforcing of the brick piers by the sheets from carbon-fibre fabric enables to increase strength of brickwork under deviation of 1.9 times compared with unreinforced structure. We have discovered peculiarity of brickwork strengthened by external reinforcement based on the sheets from carbon-fibre. There has been observed behaviour of deformation and fracture of the brick walls, reinforced by carbon-fibre. We have developed engineering methods of calculation for reinforcing of the masonry structures based on using of the sheets from carbon-fibre and load direction. Offered empirical formula takes into consideration load increase of brickwork under shearing based on 3 factors: strength of brickwork and preparatory layer, on which there is glued a sheet from carbon-fibre, and strength of the sheets from carbon-fibre fabric. There is a considerable coincidence between the results of calculation based on proposed formula and the results of experiment.
Key words: carbon-fibre fabric, shearing load, brick piers (partitions), deviation (misalignment), reinforcement.
We have analysed the results of experimental investigations of strength of the brick piers, reinforced by the sheets from carbon-fibre fabric against activity of static shearing load, simulating seismic load on masonry construction in case of earthquakes. Test technology has been provided. The experiment shows the options for reinforcing the brick piers (brick partitions) by the sheets from carbon-fibre fabric with one or two-sided position of reinforcement elements. There has been provided a comparison with the results of test for misalignment of unreinforced brick piers. There has been described technology of fastening of the sheets to the brickwork. It has been noted that double-sided reinforcing of the brick piers by the sheets from carbon-fibre fabric enables to increase strength of brickwork under deviation of 1.9 times compared with unreinforced structure. We have discovered peculiarity of brickwork strengthened by external reinforcement based on the sheets from carbon-fibre. There has been observed behaviour of deformation and fracture of the brick walls, reinforced by carbon-fibre. We have developed engineering methods of calculation for reinforcing of the masonry structures based on using of the sheets from carbon-fibre and load direction. Offered empirical formula takes into consideration load increase of brickwork under shearing based on 3 factors: strength of brickwork and preparatory layer, on which there is glued a sheet from carbon-fibre, and strength of the sheets from carbon-fibre fabric. There is a considerable coincidence between the results of calculation based on proposed formula and the results of experiment.
Key words: carbon-fibre fabric, shearing load, brick piers (partitions), deviation (misalignment), reinforcement.