N 2 за 2016год
Расчёты на прочность
В.М. БОНДАРЕНКО1,д.т.н.,проф., А.В. БОРОВСКИХ2,д.т.н.,проф.1НИИСФ РААСН, 2Международная академия строительства и ЖКХ,г.Москва
Расчёты на прочность
В.М. БОНДАРЕНКО1,д.т.н.,проф., А.В. БОРОВСКИХ2,д.т.н.,проф.1НИИСФ РААСН, 2Международная академия строительства и ЖКХ,г.Москва
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ЖЕСТКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ В ТЕОРИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА. Часть II….2
Статья является продолжением части I, где решается задача оценки сопротивления деформированию железобетонных конструкций в анизотропной, нелинейной, неравновесной, диссипативной постановке с учетом влияния коррозионных повреждений. Уравнение силового сопротивления бетона при нагружении записывается в виде трёх слагаемых: относительной мгновенной деформации упругости, относительной деформации быстронатекающей ползучести, режимно накаливаемых относительных деформаций ползучести. Исследовано распределение сохранения исходных характеристик силового сопротивления. Во второй части исследуется железобетонный изгибаемый брус. Демонстрируются интегральные оценки. Дискретные функции жесткости и податливости для отдельных участков бруса аппроксимируются общими функциями, что дает возможность прямого применения известных способов расчета статически неопределимых систем.
Ключевые слова: железобетонный брус, коррозионные повреждения, интегральный модуль деформации сжатой зоны, функция податливости.
UDC 539.3; 624.011. Bondarenko V.M., Borovskih A.V. Integral calculations of structure stiffness in the theory of reinforced concrete. Part II.
This article is a continuation of part I, where the problem of estimating the resistance to deformation of reinforced concrete structures in anisotropic, nonlinear, nonequilibrium, dissipative conditions is being solved considering the influence of corrosion damage. The equation of the power of concrete resistance at loading consists of three items: relative instant elastic deformation, relative deformation of rapid impingement creep, regime heating relative creep deformations. The distribution of retention of the original characteristics of power resistance is studied. The second part investigates reinforced concrete bent beam. The integrated assessment is demonstrated. Discrete functions of stiffness and flexibility for separate sections of the beam are approximated by common functions that enables to use directly the known methods for statically indeterminate systems.
Key words: reinforced concrete beam, corrosion damage, integral modulus of deformation of compressed zone, flexibility function.
Статья является продолжением части I, где решается задача оценки сопротивления деформированию железобетонных конструкций в анизотропной, нелинейной, неравновесной, диссипативной постановке с учетом влияния коррозионных повреждений. Уравнение силового сопротивления бетона при нагружении записывается в виде трёх слагаемых: относительной мгновенной деформации упругости, относительной деформации быстронатекающей ползучести, режимно накаливаемых относительных деформаций ползучести. Исследовано распределение сохранения исходных характеристик силового сопротивления. Во второй части исследуется железобетонный изгибаемый брус. Демонстрируются интегральные оценки. Дискретные функции жесткости и податливости для отдельных участков бруса аппроксимируются общими функциями, что дает возможность прямого применения известных способов расчета статически неопределимых систем.
Ключевые слова: железобетонный брус, коррозионные повреждения, интегральный модуль деформации сжатой зоны, функция податливости.
UDC 539.3; 624.011. Bondarenko V.M., Borovskih A.V. Integral calculations of structure stiffness in the theory of reinforced concrete. Part II.
This article is a continuation of part I, where the problem of estimating the resistance to deformation of reinforced concrete structures in anisotropic, nonlinear, nonequilibrium, dissipative conditions is being solved considering the influence of corrosion damage. The equation of the power of concrete resistance at loading consists of three items: relative instant elastic deformation, relative deformation of rapid impingement creep, regime heating relative creep deformations. The distribution of retention of the original characteristics of power resistance is studied. The second part investigates reinforced concrete bent beam. The integrated assessment is demonstrated. Discrete functions of stiffness and flexibility for separate sections of the beam are approximated by common functions that enables to use directly the known methods for statically indeterminate systems.
Key words: reinforced concrete beam, corrosion damage, integral modulus of deformation of compressed zone, flexibility function.
И.И. ВЕДЯКОВ1, д.т.н., проф., М.И. ГУКОВА1, к.т.н., С.Н. ЯРОВОЙ2, к.т.н., проф. 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО НИЦ «Строительство»), г. Москва, 2Харьковский национальный университет строительства и архитектуры….7
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПРИГОДНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЫМОВЫХ ТРУБ ПЕЧЕЙ ЦЕХА №1 ОАО «ТАГМЕТ» ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОГО СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ...7
Приведены материалы о надежности и эксплуатационной пригодности пяти металлических дымовых труб высотой 25 м секционных печей № 4 и 5 трубопрокатного цеха № 1 ОАО «Таганрогский металлургический завод» после пятидесятилетнего срока эксплуатации. Описаны дефекты и повреждения металлических и железобетонных конструкций дымовых труб, приведены данные о расчете с учетом коррозионного износа и повреждений, даны рекомендации по ремонту и выводы по пригодности к дальнейшей эксплуатации.
Ключевые слова: металлические трубы, металлические опоры, обследование, устойчивость, коррозионный износ, повреждения.
UDC 624.072.2.014. Vedyakov I.I., Gukova M.I., Yarovoy S.N. Reliability and fitness operational metal pipes tube furnaces tube_rolling shop №1 «Tagmet».
In this article showing materials of reliability of at operation fitness five metallic smoke pipes height 25 m furnace №4 and 5 tube rolling shop №1 of OJSC «Tahanrog metallurgical plant» after 50 mountain term of operation, described defects metal and reinforced concrete structures smoke pipes, showing data at calculation with corrosion and injurious, repentance recommendations of repair and conclusions on fitness future for operation.
Key words: metal pipes, metal supports, inspection, stability, corrosion damage.
Ключевые слова: металлические трубы, металлические опоры, обследование, устойчивость, коррозионный износ, повреждения.
UDC 624.072.2.014. Vedyakov I.I., Gukova M.I., Yarovoy S.N. Reliability and fitness operational metal pipes tube furnaces tube_rolling shop №1 «Tagmet».
In this article showing materials of reliability of at operation fitness five metallic smoke pipes height 25 m furnace №4 and 5 tube rolling shop №1 of OJSC «Tahanrog metallurgical plant» after 50 mountain term of operation, described defects metal and reinforced concrete structures smoke pipes, showing data at calculation with corrosion and injurious, repentance recommendations of repair and conclusions on fitness future for operation.
Key words: metal pipes, metal supports, inspection, stability, corrosion damage.
Э.Я. ЕЛЕНИЦКИЙ, к.т.н. (ООО «Глобалтэнксинжиниринг», г. Самара)
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СТЕНКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА…12
При помощи построенного точного аналитического решения исследуется прочность стенки вертикальных цилиндрических стальных резервуаров большого объема. Анализируется правомерность увеличения в последних редакциях российских стандартов максимально допустимого объема хранения с 50000 до 120000 м3. C помощью численных расчетов показано, что для верхних поясов применение действующих норм дает излишний запас прочности. При этом для нижнего пояса резервуаров большого объема нормативное условие прочности не выполняется. Производится коррекция расчетных соотношений, устраняющая выявленные несоответствия.
Ключевые слова: стальной резервуар, цилиндрическая оболочка ступенчато-переменной толщины, краевой эффект, нормативное условие прочности.
UDC 624.074.4:539.3. Elenitsky E.Ya. Strength calculation of the shell of large vertical cylindrical steel tanks.
By means of the constructed exact analytical solution of the strength of shell of vertical cylindrical steel large tanks is investigated. Legitimacy of increase in the last editions of the Russian standards of the most admissible volume of storage from 50000 to 120000 m3 is analyzed. By means of numerical calculations it is shown that for the top courses application of existing rules gives excessive margin of safety. But for the lower course of large tanks the standard strength condition isn’t satisfied. The correction of design formulas eliminating the identifiable discrepancies is made.
Key words: steel tank, cylindrical shell of step and variable thickness, boundary effect, standard strength condition.
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СТЕНКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА…12
При помощи построенного точного аналитического решения исследуется прочность стенки вертикальных цилиндрических стальных резервуаров большого объема. Анализируется правомерность увеличения в последних редакциях российских стандартов максимально допустимого объема хранения с 50000 до 120000 м3. C помощью численных расчетов показано, что для верхних поясов применение действующих норм дает излишний запас прочности. При этом для нижнего пояса резервуаров большого объема нормативное условие прочности не выполняется. Производится коррекция расчетных соотношений, устраняющая выявленные несоответствия.
Ключевые слова: стальной резервуар, цилиндрическая оболочка ступенчато-переменной толщины, краевой эффект, нормативное условие прочности.
UDC 624.074.4:539.3. Elenitsky E.Ya. Strength calculation of the shell of large vertical cylindrical steel tanks.
By means of the constructed exact analytical solution of the strength of shell of vertical cylindrical steel large tanks is investigated. Legitimacy of increase in the last editions of the Russian standards of the most admissible volume of storage from 50000 to 120000 m3 is analyzed. By means of numerical calculations it is shown that for the top courses application of existing rules gives excessive margin of safety. But for the lower course of large tanks the standard strength condition isn’t satisfied. The correction of design formulas eliminating the identifiable discrepancies is made.
Key words: steel tank, cylindrical shell of step and variable thickness, boundary effect, standard strength condition.
А.А.ПОКУСАЕВ1 асп., М.В.ШАВЫКИНА1, к.т.н., Вл.И. КОЛЧУНОВ2, д.т.н., проф. 1Московский государственный университет путей сообщения, г.Москва, 2Национальный авиационный университет, г.Киев
РАСЧЕТ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ТРЕЩИНАМИ И ШИРИНЫ ИХ РАСКРЫТИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ПРИ КРУЧЕНИИ С ИЗГИБОМ (Случай 1)….20
Рассмотрен способ расчета расстояния между пространственными трещинами и ширины их раскрытия в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом (случай 1 – сжатая зона бетона расположена у верхней грани железобетонной конструкции). Получены аналитические зависимости для нахождения внутренних усилий, возникающих в двух блоках: отсекаемом сечением, проходящим в конце пространственной трещины; образуемым спиралеобразной трещиной и вертикальным сечением, проходящим по сжатой зоне бетона через конец фронта пространственной трещины. Проекция опасной пространственной трещины отыскивается как функция многих переменных и имеет четкую физическую интерпретацию в виде множества пространственных сечений, на равновесие которых влияют параметры, входящие в составленные уравнения. Среди этого множества сечений найдется и такое, которому будет соответствовать максимальная ширина раскрытия пространственных трещин. Проведенный анализ показывает, что для определения действительного напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций возникает необходимость в наличии полной картины трещинообразования в процессе нагружения. Рассмотрены не только различные уровни трещинообразования пространственных трещин, но и построены формулы для определения расстояний между ними. Для получения полной картины развития и раскрытия пространственных трещин выделен представительный объем из железобетонной конструкции в виде расчетной схемы второго и последующих уровней. Опираясь на построенную расчетную схему, получены уравнения для определения расстояния между пространственными трещинами различных видов и ширины их раскрытия.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, кручение с изгибом, сопротивление, напряженно-деформированное состояние, пространственная трещина, внутренние усилия, сечение, расстояние между трещинами, ширина раскрытия пространственных трещин.
UDC 624.012.045. Pokusaev A.A., Shavykina M.V., Kolchunov V.I. The calculation of the distance between the spatial crack and width of their disclosure in the reinforced concrete constructions at torsion with bending (Case 1).
It is considered the settlement method of calculating the distance between the spatial width of cracks and their disclosure in reinforced concrete constructions that operate on torsion with bending (case 1 – the compressed concrete area is located at the upper facet of the reinforced concrete construction). It is received the analytical dependences for finding the internal forces, appearing in two blocks: cuts off section 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 space of the crack. The projection of the spatial dangerous cracks sought as a function of many variables, and has a clear physical interpretation of a plurality of spatial sections, on the balance of which affect the parameters in the equation of. Among this set of cross sections and there is one that will match the maximum width of the opening spatial cracks. The analysis shows that to determine the actual stress-strain state of reinforced concrete constructions it is necessary to have a full picture of cracking during the loading. It is considered not only the different levels of spatial fracture cracks, but also the formulas are constructed for determining the distances between them. For obtaining a full picture of the development and opening of space allocated cracks representative volume of the concrete construction in the form of a design scheme of the second and subsequent levels. The equations are based on the construction calculation scheme, and considered for determining the spatial distance between the cracks of various kinds, and the width of their disclosure.
Key words: reinforced concrete constructions, torsion with bending, resistance, stress-strain state, spatial crack, internal forces, cross-section, the distance between the cracks, opening width of spatial cracks.
РАСЧЕТ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ТРЕЩИНАМИ И ШИРИНЫ ИХ РАСКРЫТИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ПРИ КРУЧЕНИИ С ИЗГИБОМ (Случай 1)….20
Рассмотрен способ расчета расстояния между пространственными трещинами и ширины их раскрытия в железобетонных конструкциях при кручении с изгибом (случай 1 – сжатая зона бетона расположена у верхней грани железобетонной конструкции). Получены аналитические зависимости для нахождения внутренних усилий, возникающих в двух блоках: отсекаемом сечением, проходящим в конце пространственной трещины; образуемым спиралеобразной трещиной и вертикальным сечением, проходящим по сжатой зоне бетона через конец фронта пространственной трещины. Проекция опасной пространственной трещины отыскивается как функция многих переменных и имеет четкую физическую интерпретацию в виде множества пространственных сечений, на равновесие которых влияют параметры, входящие в составленные уравнения. Среди этого множества сечений найдется и такое, которому будет соответствовать максимальная ширина раскрытия пространственных трещин. Проведенный анализ показывает, что для определения действительного напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций возникает необходимость в наличии полной картины трещинообразования в процессе нагружения. Рассмотрены не только различные уровни трещинообразования пространственных трещин, но и построены формулы для определения расстояний между ними. Для получения полной картины развития и раскрытия пространственных трещин выделен представительный объем из железобетонной конструкции в виде расчетной схемы второго и последующих уровней. Опираясь на построенную расчетную схему, получены уравнения для определения расстояния между пространственными трещинами различных видов и ширины их раскрытия.
Ключевые слова: железобетонные конструкции, кручение с изгибом, сопротивление, напряженно-деформированное состояние, пространственная трещина, внутренние усилия, сечение, расстояние между трещинами, ширина раскрытия пространственных трещин.
UDC 624.012.045. Pokusaev A.A., Shavykina M.V., Kolchunov V.I. The calculation of the distance between the spatial crack and width of their disclosure in the reinforced concrete constructions at torsion with bending (Case 1).
It is considered the settlement method of calculating the distance between the spatial width of cracks and their disclosure in reinforced concrete constructions that operate on torsion with bending (case 1 – the compressed concrete area is located at the upper facet of the reinforced concrete construction). It is received the analytical dependences for finding the internal forces, appearing in two blocks: cuts off section 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 space of the crack. The projection of the spatial dangerous cracks sought as a function of many variables, and has a clear physical interpretation of a plurality of spatial sections, on the balance of which affect the parameters in the equation of. Among this set of cross sections and there is one that will match the maximum width of the opening spatial cracks. The analysis shows that to determine the actual stress-strain state of reinforced concrete constructions it is necessary to have a full picture of cracking during the loading. It is considered not only the different levels of spatial fracture cracks, but also the formulas are constructed for determining the distances between them. For obtaining a full picture of the development and opening of space allocated cracks representative volume of the concrete construction in the form of a design scheme of the second and subsequent levels. The equations are based on the construction calculation scheme, and considered for determining the spatial distance between the cracks of various kinds, and the width of their disclosure.
Key words: reinforced concrete constructions, torsion with bending, resistance, stress-strain state, spatial crack, internal forces, cross-section, the distance between the cracks, opening width of spatial cracks.
Динамические расчёты
Г.Г. БУЛЫЧЕВ, д.т.н., проф. Московский технологический университет МИРЭА
ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ МАЛОЭТАЖНЫХ СТРОЕНИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ФУНДАМЕНТОВ….30
Рассматривается процесс разрушения полых прямоугольных коробов с перегородками и вырезами, соответствующими перегородкам и оконным и дверным проемам малоэтажных сооружений, под действием треугольного импульса, имитирующего сейсмическую волну [1]. Материал коробов предполагается однородным, изотропным и упруговязкопластическим. Основание коробов покоится на сплошных фундаментах, изготовленных из материалов с другими свойствами. Контакт фундаментов с грунтом предполагается винклеровским с первым коэффициентом постели, боковые, верхняя и внутренние поверхности коробов свободны от напряжений. Боковые поверхности фундаментов также свободны от напряжений. Определяются минимальные напряжения, разрушающие здание или его фундамент, проводится анализ результатов моделирования и обсуждаются возможности дальнейшего усовершенствования модели и метода.
Ключевые слова: численное моделирование, динамика и разрушение сооружений, сейсмические нагрузки.
UDC 5.393. Bulychеv G.G. Dynamic destruction of low constructions at various types of the bases.
In this paper the process of destruction of hollow rectangular boxes with parting walls and excisions in walls which correspond to parting walls and windows and doors openings of low constructions, under activity an triangular impulse imitating a seismic wave is considered. The material of boxes is supposed homogeneous, isotropic and elastoviscoplastic. The base of boxes rest on the solid ground made of material with other properties. Contact of the bases to a soil is supposed as Vincler with the first coefficient of bed, lateral, upper and interior surfaces of boxes are free from stresses. Lateral areas of the bases also are free from voltages. The minimum voltages destroying a building or its base are spotted, the analysis of results of modelling is carried out and possibilities of the further betterment of a model and a method of spatial characteristics are considered.
Key words: numerical modelling, dynamics and fracture of buildings, seismic loads.
ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРУШЕНИЕ МАЛОЭТАЖНЫХ СТРОЕНИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ФУНДАМЕНТОВ….30
Рассматривается процесс разрушения полых прямоугольных коробов с перегородками и вырезами, соответствующими перегородкам и оконным и дверным проемам малоэтажных сооружений, под действием треугольного импульса, имитирующего сейсмическую волну [1]. Материал коробов предполагается однородным, изотропным и упруговязкопластическим. Основание коробов покоится на сплошных фундаментах, изготовленных из материалов с другими свойствами. Контакт фундаментов с грунтом предполагается винклеровским с первым коэффициентом постели, боковые, верхняя и внутренние поверхности коробов свободны от напряжений. Боковые поверхности фундаментов также свободны от напряжений. Определяются минимальные напряжения, разрушающие здание или его фундамент, проводится анализ результатов моделирования и обсуждаются возможности дальнейшего усовершенствования модели и метода.
Ключевые слова: численное моделирование, динамика и разрушение сооружений, сейсмические нагрузки.
UDC 5.393. Bulychеv G.G. Dynamic destruction of low constructions at various types of the bases.
In this paper the process of destruction of hollow rectangular boxes with parting walls and excisions in walls which correspond to parting walls and windows and doors openings of low constructions, under activity an triangular impulse imitating a seismic wave is considered. The material of boxes is supposed homogeneous, isotropic and elastoviscoplastic. The base of boxes rest on the solid ground made of material with other properties. Contact of the bases to a soil is supposed as Vincler with the first coefficient of bed, lateral, upper and interior surfaces of boxes are free from stresses. Lateral areas of the bases also are free from voltages. The minimum voltages destroying a building or its base are spotted, the analysis of results of modelling is carried out and possibilities of the further betterment of a model and a method of spatial characteristics are considered.
Key words: numerical modelling, dynamics and fracture of buildings, seismic loads.
И.И. ИВАНЧЕНКО, д.т.н., проф. (МГУПС МИИТ)
СОВМЕСТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ДВУХПУТНЫХ МОСТОВ, МОДЕЛИРУЕМЫХ ТОНКОСТЕННЫМИ СТЕРЖНЯМИ, И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СОСТАВОВ НА ВСМ…36
Предлагается численный метод исследования совместных колебаний двухпутных пролетных строений мостов при их взаимодействии с высокоскоростными составами. Рассматривается поперечная и вертикальная динамика подвижного состава. Путь на пролетном строении и вне моста заменяется упруго-вязкими линейными и нелинейными элементами, каждый вагон состава моделируется механической системой с 25 степенями свободы. Предлагается методика, учитывающая, как горизонтальные и вертикальные неровности при размещении рельсового пути, так и поперечное смещение колесной пары относительно инертного рельса с учетом сил псевдоскольжения при вилянии колесных пар.
Ключевые слова: колебания двухпутных мостов, боковая динамика, скоростные составы, тонкостенные стержни с открытым и замкнутыми профилями, шаговые процедуры, силы псевдоскольжения.
UDC 624.07.534.1. Ivanchenko I.I. Joint vibrations of two-track bridges, simulated by thin-walled rods and high-speed trains.
The article proposes numerical method to study joint vibrations of two-track bridge superstructures under their interaction with high-speed trains. Transverse and vertical dynamics of railway vehicles is analyzed. The railway of superstructure and out of bridge is replaced by viscoelastic linear and nonlinear elements, each wagon of the train is sim ulated by the mechanical system with 25 degrees of freedom. The article describes the method which takes into account both horizontal and vertical roughness while placing the track and transverse displacement of the wheelset in relation to inert rail with pseudo sliding forces while wheel pairs wiggling.
Key words: vibrations of double-track bridges, lateral dynamics, high-speed trains, thin-walled rods with open and closed profiles, step-by-step procedure, pseudo sliding forces.
СОВМЕСТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ДВУХПУТНЫХ МОСТОВ, МОДЕЛИРУЕМЫХ ТОНКОСТЕННЫМИ СТЕРЖНЯМИ, И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СОСТАВОВ НА ВСМ…36
Предлагается численный метод исследования совместных колебаний двухпутных пролетных строений мостов при их взаимодействии с высокоскоростными составами. Рассматривается поперечная и вертикальная динамика подвижного состава. Путь на пролетном строении и вне моста заменяется упруго-вязкими линейными и нелинейными элементами, каждый вагон состава моделируется механической системой с 25 степенями свободы. Предлагается методика, учитывающая, как горизонтальные и вертикальные неровности при размещении рельсового пути, так и поперечное смещение колесной пары относительно инертного рельса с учетом сил псевдоскольжения при вилянии колесных пар.
Ключевые слова: колебания двухпутных мостов, боковая динамика, скоростные составы, тонкостенные стержни с открытым и замкнутыми профилями, шаговые процедуры, силы псевдоскольжения.
UDC 624.07.534.1. Ivanchenko I.I. Joint vibrations of two-track bridges, simulated by thin-walled rods and high-speed trains.
The article proposes numerical method to study joint vibrations of two-track bridge superstructures under their interaction with high-speed trains. Transverse and vertical dynamics of railway vehicles is analyzed. The railway of superstructure and out of bridge is replaced by viscoelastic linear and nonlinear elements, each wagon of the train is sim ulated by the mechanical system with 25 degrees of freedom. The article describes the method which takes into account both horizontal and vertical roughness while placing the track and transverse displacement of the wheelset in relation to inert rail with pseudo sliding forces while wheel pairs wiggling.
Key words: vibrations of double-track bridges, lateral dynamics, high-speed trains, thin-walled rods with open and closed profiles, step-by-step procedure, pseudo sliding forces.
А.Г. ТЯПИН, д.т.н. (ОАО «Атомэнергопроект», г. Москва)
ОБОБЩЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО АСИМПТОТИЧЕСКОГО МЕТОДА НА ЗАДАЧИ С ДИНАМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ. Часть III: ОЦЕНКА КОНСЕРВАТИЗМА РЭЛЕЕВСКОЙ МОДЕЛИ ДЕМПФИРОВАНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ НА УДАР САМОЛЕТА….44
Комбинированный асимптотический метод (КАМ), ранее разработанный для сейсмических воздействий, обобщен на случай динамических воздействий на верхнее строение в первой части настоящей публикации. Во второй части проведен расчет сооружения на удар самолета с использованием в сооружении материального демпфирования. Расчеты в частотном диапазоне позволяют воспроизводить различные методы расчета во временном диапазоне и сравнивать результаты между собой. В данной части публикации исследуется консерватизм рэлеевской модели демпфирования для сооружения. Эта модель часто используется в расчетах реакции сооружения на удар самолета в прямом времени. Как известно, рэлеевская модель занижает демпфирование по формам, собственные частоты которых лежат внутри заданного интервала частот, и завышает демпфирования по формам, собственные частоты которых лежат вне этого диапазона. Спектры ускорений на жестком фундаменте сооружения с рэлеевским демпфированием сравниваются с результатами расчета, в котором демпфирование в сооружении задано материальным.
Ключевые слова: динамическое воздействие, взаимодействие сооружений с основанием, демпфирование в сооружении по модели Рэлея.
ОБОБЩЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО АСИМПТОТИЧЕСКОГО МЕТОДА НА ЗАДАЧИ С ДИНАМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ. Часть III: ОЦЕНКА КОНСЕРВАТИЗМА РЭЛЕЕВСКОЙ МОДЕЛИ ДЕМПФИРОВАНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ НА УДАР САМОЛЕТА….44
Комбинированный асимптотический метод (КАМ), ранее разработанный для сейсмических воздействий, обобщен на случай динамических воздействий на верхнее строение в первой части настоящей публикации. Во второй части проведен расчет сооружения на удар самолета с использованием в сооружении материального демпфирования. Расчеты в частотном диапазоне позволяют воспроизводить различные методы расчета во временном диапазоне и сравнивать результаты между собой. В данной части публикации исследуется консерватизм рэлеевской модели демпфирования для сооружения. Эта модель часто используется в расчетах реакции сооружения на удар самолета в прямом времени. Как известно, рэлеевская модель занижает демпфирование по формам, собственные частоты которых лежат внутри заданного интервала частот, и завышает демпфирования по формам, собственные частоты которых лежат вне этого диапазона. Спектры ускорений на жестком фундаменте сооружения с рэлеевским демпфированием сравниваются с результатами расчета, в котором демпфирование в сооружении задано материальным.
Ключевые слова: динамическое воздействие, взаимодействие сооружений с основанием, демпфирование в сооружении по модели Рэлея.
UDC 539.3. Tyapin A.G. Extension of the combined asymptotic method for the problems with dynamic loads impacting the upper structure. Part II: Study of the conservatism of the Rayleigh damping model for the aircraft impact analysis.
The combined asymptotic method (CAM) initially developed for seismic loads has been extended for dynamic loads impacting the upper structure what the first part of this article presents. In the second part a sample aircraft impact analysis is performed for a structure with material damping. Frequency-domain analysis enables representation of various analytical procedures and comparison of the results. In this part of the paper the conservatism of the Rayleigh damping model is studied. This damping model is commonly used for the aircraft impact response analysis by the direct time integration. It is known that Rayleigh model underestimates modal damping for natural modes with frequencies inside a certain frequency interval, and overestimates modal damping for the modes with frequencies outside this interval. Response spectra for the rigid basement of the structure with Rayleigh damping are compared to those calculated for material damping in the structure.
Key words: dynamic loads, soil-structure interaction, Rayleigh model of structural damping.
The combined asymptotic method (CAM) initially developed for seismic loads has been extended for dynamic loads impacting the upper structure what the first part of this article presents. In the second part a sample aircraft impact analysis is performed for a structure with material damping. Frequency-domain analysis enables representation of various analytical procedures and comparison of the results. In this part of the paper the conservatism of the Rayleigh damping model is studied. This damping model is commonly used for the aircraft impact response analysis by the direct time integration. It is known that Rayleigh model underestimates modal damping for natural modes with frequencies inside a certain frequency interval, and overestimates modal damping for the modes with frequencies outside this interval. Response spectra for the rigid basement of the structure with Rayleigh damping are compared to those calculated for material damping in the structure.
Key words: dynamic loads, soil-structure interaction, Rayleigh model of structural damping.
Расчёты на устойчивость
В.И.ТРАВУШ1, акад.РААСН, д.т.н.,проф., В.И.КОЛЧУНОВ2, акад.РААСН, д.т.н., К.О.ДМИТРИЕВА2, инж. 1Российская академия архитектуры и строительных наук, г. Москва,2Юго-Западный государственный университет, г.Курск
УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ПРОЯВЛЕНИИ СИЛОВОГО И СРЕДОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ…50
На основе принятой реологической модели деформирования древесины с вязкой составляющей Кельвина–Фойгта построено определяющее уравнение для расчета предельного значения критической силы для сжатого стержня, позволяющее относительно просто оценивать ресурс сопротивления таких элементов при одновременном проявлении силового сопротивления и изменения параметров атмосферного воздействия. Предложен критерий длительной устойчивости сжатого стержня из древесины при совместном проявлении двух факторов: влажности и времени нагружения. Этот критерий оценки длительной устойчивости сжатых деревянных стержней позволяет относительно просто оценивать ресурс сопротивления таких элементов при указанных воздействиях.
Ключевые слова: стержень из древесины, длительная прочность, влажность, устойчивость, критическая сила, физическая модель.
UDC 624.04.539.376 Travush V.I., Kolchunov V.I., Dmitrieva K.O. Stability of compressed rods made of wood at the simultaneous appearance of power and environmental exposures.
On the basis of the received rheological model of wood with a viscous deformation component built Kelvin-Voigt constitutive equation for calculating the limit of the critical forces for compressed stem, makes it relatively easy to assess the resistance of the resource elements, while the manifestation of the power of resistance and the impact of changes in atmospheric parameters. The criterion of long-term stability of the compressed rod of wood at a joint appearance of two factors: humidity and loading time. This measure of the long-term sustainability of compressed wooden rods makes it relatively easy to assess the resistance of the resource elements in the above actions.
Key words: rod of wood, long-term strength, moisture resistance, critical force, physical model.
УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ПРОЯВЛЕНИИ СИЛОВОГО И СРЕДОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ…50
На основе принятой реологической модели деформирования древесины с вязкой составляющей Кельвина–Фойгта построено определяющее уравнение для расчета предельного значения критической силы для сжатого стержня, позволяющее относительно просто оценивать ресурс сопротивления таких элементов при одновременном проявлении силового сопротивления и изменения параметров атмосферного воздействия. Предложен критерий длительной устойчивости сжатого стержня из древесины при совместном проявлении двух факторов: влажности и времени нагружения. Этот критерий оценки длительной устойчивости сжатых деревянных стержней позволяет относительно просто оценивать ресурс сопротивления таких элементов при указанных воздействиях.
Ключевые слова: стержень из древесины, длительная прочность, влажность, устойчивость, критическая сила, физическая модель.
UDC 624.04.539.376 Travush V.I., Kolchunov V.I., Dmitrieva K.O. Stability of compressed rods made of wood at the simultaneous appearance of power and environmental exposures.
On the basis of the received rheological model of wood with a viscous deformation component built Kelvin-Voigt constitutive equation for calculating the limit of the critical forces for compressed stem, makes it relatively easy to assess the resistance of the resource elements, while the manifestation of the power of resistance and the impact of changes in atmospheric parameters. The criterion of long-term stability of the compressed rod of wood at a joint appearance of two factors: humidity and loading time. This measure of the long-term sustainability of compressed wooden rods makes it relatively easy to assess the resistance of the resource elements in the above actions.
Key words: rod of wood, long-term strength, moisture resistance, critical force, physical model.
Численные расчёты
В.Ю. ПОЛЯКОВ, д.т.н., проф. (МГУПС, МИИТ, г. Москва)
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С МОСТОВЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ..54
На высокоскоростных магистралях обычно строится большое количество мостов, путепроводов и эстакад из-за требований к плану трассы. Полная модель системы «мост – путь – экипаж» позволяет рассчитать параметры колебаний элементов системы, таких как колеса, тележки и кузов вагона, верхнего строения пути и пролетных строений. Важно оценить факторы динамического взаимодействия между вагонами, мостовым полотном и полетными строениями до проведения полномасштабного натурного эксперимента или проектирования. Полная модель системы «мост – путь –экипаж» является основой для метода оптимального проектирования пролетных строений. Отрицательный изгибающий момент в балках во время прохождения поезда по мосту является относительно новым фактором для проектировщиков, причем традиционные методы расчета здесь не подходят.
Ключевые слова: высокоскоростные магистрали, динамика мостов, модель.
UDC 624.04.539.3. Polyakov V.Yu. Numerical simulationof the rolling-stock and bridges interaction on high speed railroads.
Usually high-speed railways have a lot of bridges, overpasses and flyovers due to the requirements to the railway plan. The complete model of «Bridge – Track – Car» system allows estimate the parameters of elements’ oscillation such as wheels, car truck and body, railroad track and bridge superstructure. It is important to estimate the factors of dynamic interaction between the cars, the railway track and the bridge superstructure before a full-scale experiment or design can be carried out. The compete model of the «Bridge – Track – Car» system is a base of the optimum design method for bridge superstructure. The negative bending moment in the beams during the train motion across the bridge is a rather new factor for designers and traditional method of design is not suites for this situation.
Key words: high-speed railway, bridge dynamics, model.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С МОСТОВЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДВИЖЕНИИ..54
На высокоскоростных магистралях обычно строится большое количество мостов, путепроводов и эстакад из-за требований к плану трассы. Полная модель системы «мост – путь – экипаж» позволяет рассчитать параметры колебаний элементов системы, таких как колеса, тележки и кузов вагона, верхнего строения пути и пролетных строений. Важно оценить факторы динамического взаимодействия между вагонами, мостовым полотном и полетными строениями до проведения полномасштабного натурного эксперимента или проектирования. Полная модель системы «мост – путь –экипаж» является основой для метода оптимального проектирования пролетных строений. Отрицательный изгибающий момент в балках во время прохождения поезда по мосту является относительно новым фактором для проектировщиков, причем традиционные методы расчета здесь не подходят.
Ключевые слова: высокоскоростные магистрали, динамика мостов, модель.
UDC 624.04.539.3. Polyakov V.Yu. Numerical simulationof the rolling-stock and bridges interaction on high speed railroads.
Usually high-speed railways have a lot of bridges, overpasses and flyovers due to the requirements to the railway plan. The complete model of «Bridge – Track – Car» system allows estimate the parameters of elements’ oscillation such as wheels, car truck and body, railroad track and bridge superstructure. It is important to estimate the factors of dynamic interaction between the cars, the railway track and the bridge superstructure before a full-scale experiment or design can be carried out. The compete model of the «Bridge – Track – Car» system is a base of the optimum design method for bridge superstructure. The negative bending moment in the beams during the train motion across the bridge is a rather new factor for designers and traditional method of design is not suites for this situation.
Key words: high-speed railway, bridge dynamics, model.
Расчёты на надежность
В.А. ГРОМАЦКИЙ, к.т.н. ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО НИЦ «Строительство»), г. Москва
О НЕКОТОРЫХ МЕТОДАХ ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ. Часть I….61
Рассмотрены определение вероятности отказа методами численного интегрирования плотности базисного вектора по области, задаваемой функцией состояния конструкции, схемы построения плотности этой функции, а также приближенные методы, в основе которых лежит вероятностное преобразование исходного вектора в стандартный нормальный, преобразование с учетом этого функции состояния, определение характеристики (индекса) безопасности и соответствующей вероятности отказа в преобразованном пространстве. Приведены некоторые алгоритмы расчета и примеры.
Ключевые слова: вероятность отказа, случайный вектор, функция состояния, характеристика (индекс) безопасности.
UDC 624.012.2.046.69.04. Gromatsky V.A. Some methods of probability calculations Robust design (Part I).
The article gives the definition of the failure probability of using numerical integration of the base vector density for the field specified by function for state of construction, the construction schemes for the density of this function. The article also proposes the approximate methods, which are based on probabilistic transformation of the original vector in the standard normal one, transformation of the state function within it. The article identifies the characteristics (index) safety and the failure probability in the transformed space. Some algorithms for calculating and examples are shown.
Key words: failure probability, random vector, function of state, safety characteristics (index).
О НЕКОТОРЫХ МЕТОДАХ ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ. Часть I….61
Рассмотрены определение вероятности отказа методами численного интегрирования плотности базисного вектора по области, задаваемой функцией состояния конструкции, схемы построения плотности этой функции, а также приближенные методы, в основе которых лежит вероятностное преобразование исходного вектора в стандартный нормальный, преобразование с учетом этого функции состояния, определение характеристики (индекса) безопасности и соответствующей вероятности отказа в преобразованном пространстве. Приведены некоторые алгоритмы расчета и примеры.
Ключевые слова: вероятность отказа, случайный вектор, функция состояния, характеристика (индекс) безопасности.
UDC 624.012.2.046.69.04. Gromatsky V.A. Some methods of probability calculations Robust design (Part I).
The article gives the definition of the failure probability of using numerical integration of the base vector density for the field specified by function for state of construction, the construction schemes for the density of this function. The article also proposes the approximate methods, which are based on probabilistic transformation of the original vector in the standard normal one, transformation of the state function within it. The article identifies the characteristics (index) safety and the failure probability in the transformed space. Some algorithms for calculating and examples are shown.
Key words: failure probability, random vector, function of state, safety characteristics (index).
Р.П. МОИСЕЕНКО, д.т.н., проф. Томский государственный архитектурно-строительный университет, г. Томск
НАЧАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ….66
Теория надежности строительных конструкций имеет единое научное обоснование, но недостаток этого обоснования состоит в том, что формулировки важнейших понятий не содержат термины строительной механики. Иногда это приводит к неточностям в расчетах. В статье дано новое определение надежности конструкций, имеющее четкий физический смысл в рамках строительной механики. На основе определения надежности дано определение начальной надежности и долговечности конструкций. Начальная надежность железобетонных элементов не всегда обеспечена комплексом коэффициентов, используемых по методу предельных состояний. В статье показано, что использование нормативных сопротивлений в расчетах начальной надежности железобетонных элементов является достаточно обоснованным. Использование средних значений сопротивлений увеличивает начальную надежность, но противоречит нормативным документам по расчету железобетонных конструкций. В связи с этим в статье отмечается единственный способ повышения надежности – увеличение соответствующих геометрических размеров. С точки зрения расчета прочности это увеличение расхода материала является излишним, но оно оправдано расчетом надежности.
Ключевые слова: начальная надежность строительных конструкций, случайные величины, среднее значение сопротивления материала, нормальный закон плотности распределения вероятностей.
UDC 624.046.5. Moiseenko R.P. Initial reliability of reinforce - concrete elements.
The theory of reliability of building constructions has a single scientific ground, but the lack of this ground consists of that formulations of major concepts do not contain the terms of structural mechanics. Sometimes it results in inaccuracies in calculations. New determination of reliability of constructions, having clear physical sense within the framework of structural mechanics, is given in the article. On the basis of determination of reliability determination of initial reliability and longevity of constructions is given. Initial reliability of reinforce - concrete elements not always is provided with the complex of the coefficients used on the method of the maximum states. It is shown in the article, that the use of normative resistances in the calculations of initial reliability of reinforce - concrete elements is reasonable enough. The use of mean values of resistances increases initial reliability, but conflicts with normative documents upon settlement of reinforce – concrete constructions. In this connection the only method of increase of reliability - increase of corresponding geometrical sizes registers in the article. From the point of view of calculation of durability this increase of expense of material is superfluous, but it is justified by the calculation of reliability.
Key words: initial reliability of building constructions, casual sizes, mean value of resistance of material, normal law of closeness of probability distribution.
НАЧАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ….66
Теория надежности строительных конструкций имеет единое научное обоснование, но недостаток этого обоснования состоит в том, что формулировки важнейших понятий не содержат термины строительной механики. Иногда это приводит к неточностям в расчетах. В статье дано новое определение надежности конструкций, имеющее четкий физический смысл в рамках строительной механики. На основе определения надежности дано определение начальной надежности и долговечности конструкций. Начальная надежность железобетонных элементов не всегда обеспечена комплексом коэффициентов, используемых по методу предельных состояний. В статье показано, что использование нормативных сопротивлений в расчетах начальной надежности железобетонных элементов является достаточно обоснованным. Использование средних значений сопротивлений увеличивает начальную надежность, но противоречит нормативным документам по расчету железобетонных конструкций. В связи с этим в статье отмечается единственный способ повышения надежности – увеличение соответствующих геометрических размеров. С точки зрения расчета прочности это увеличение расхода материала является излишним, но оно оправдано расчетом надежности.
Ключевые слова: начальная надежность строительных конструкций, случайные величины, среднее значение сопротивления материала, нормальный закон плотности распределения вероятностей.
UDC 624.046.5. Moiseenko R.P. Initial reliability of reinforce - concrete elements.
The theory of reliability of building constructions has a single scientific ground, but the lack of this ground consists of that formulations of major concepts do not contain the terms of structural mechanics. Sometimes it results in inaccuracies in calculations. New determination of reliability of constructions, having clear physical sense within the framework of structural mechanics, is given in the article. On the basis of determination of reliability determination of initial reliability and longevity of constructions is given. Initial reliability of reinforce - concrete elements not always is provided with the complex of the coefficients used on the method of the maximum states. It is shown in the article, that the use of normative resistances in the calculations of initial reliability of reinforce - concrete elements is reasonable enough. The use of mean values of resistances increases initial reliability, but conflicts with normative documents upon settlement of reinforce – concrete constructions. In this connection the only method of increase of reliability - increase of corresponding geometrical sizes registers in the article. From the point of view of calculation of durability this increase of expense of material is superfluous, but it is justified by the calculation of reliability.
Key words: initial reliability of building constructions, casual sizes, mean value of resistance of material, normal law of closeness of probability distribution.
В помощь проектировщику
Д.В.КОНИН,к.т.н., В.А.АРТАМОНОВ,к.т.н., Л.С.СОШНИКОВА,инж., С.М.КОНИНА,инж., А.Р.ОЛУРОМБИ,инж., А.С.КРЫЛОВ,инж. ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО«НИЦ«Строительство»)
О ВНЕДРЕНИИ НОВЫХ ПРОФИЛЕРАЗМЕРОВ И СТАЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО КЛАССА ПРОЧНОСТИ НА ПРИМЕРАХ НАИБОЛЕЕ ВОСТРЕБОВАННЫХ ЗДАНИЙ…71
Приведены результаты технико-экономического сравнения стальных каркасов основных типов зданий запроектированных с использованием двутавровых профилей существующего СТО АСЧМ 20&93 и предлагаемого сортаментов в том числе с использованием сталей высокой прочности (С390 и С440). Представлены основные параметры рассматриваемых примеров зданий и используемые при проектировании двутавровые профили. Указаны характерные области применения основных двутавровых профилей использованных при проектировании примеров зданий в зависимости от типа и профилеразмера двутавров. Представлены выводы о конструктивной и экономической обоснованности применения предлагаемого сортамента.
Ключевые слова: сортамент, колонна, балка, прокат, поперечное сечение, профилеразмер, двутавр, масса, здание, расчет, сталь, класс прочности стали.
UDC 624.014. Konin D.V., Artamonov V.A., Soshnikova L.S., Konina S.M., Olurombi A.R., Krylov A.S. To the question of the introduction of new sizes and steels of different strength class on examples of the most demanded buildings.
The article presents the results of the techno – economic comparison of steel frames of the main types of buildings designed using I profiles the existing STO ASChM 20293 and proposed gages including with the use of high strength steels (С390 and С440). The main parameters of the examples of buildings and used in the design of I-shaped profiles. Are characteristic application areas of the major I-profile used in the design examples of buildings depending on the type and profilemaster I-beams. Presents findings on structural and economic feasibility of applying the proposed range.
Key words: assortment, column, beam, rolled shapes, profilemaster, cross section, I-beam, weight, building, calculation, steel, strength class steel.
О ВНЕДРЕНИИ НОВЫХ ПРОФИЛЕРАЗМЕРОВ И СТАЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО КЛАССА ПРОЧНОСТИ НА ПРИМЕРАХ НАИБОЛЕЕ ВОСТРЕБОВАННЫХ ЗДАНИЙ…71
Приведены результаты технико-экономического сравнения стальных каркасов основных типов зданий запроектированных с использованием двутавровых профилей существующего СТО АСЧМ 20&93 и предлагаемого сортаментов в том числе с использованием сталей высокой прочности (С390 и С440). Представлены основные параметры рассматриваемых примеров зданий и используемые при проектировании двутавровые профили. Указаны характерные области применения основных двутавровых профилей использованных при проектировании примеров зданий в зависимости от типа и профилеразмера двутавров. Представлены выводы о конструктивной и экономической обоснованности применения предлагаемого сортамента.
Ключевые слова: сортамент, колонна, балка, прокат, поперечное сечение, профилеразмер, двутавр, масса, здание, расчет, сталь, класс прочности стали.
UDC 624.014. Konin D.V., Artamonov V.A., Soshnikova L.S., Konina S.M., Olurombi A.R., Krylov A.S. To the question of the introduction of new sizes and steels of different strength class on examples of the most demanded buildings.
The article presents the results of the techno – economic comparison of steel frames of the main types of buildings designed using I profiles the existing STO ASChM 20293 and proposed gages including with the use of high strength steels (С390 and С440). The main parameters of the examples of buildings and used in the design of I-shaped profiles. Are characteristic application areas of the major I-profile used in the design examples of buildings depending on the type and profilemaster I-beams. Presents findings on structural and economic feasibility of applying the proposed range.
Key words: assortment, column, beam, rolled shapes, profilemaster, cross section, I-beam, weight, building, calculation, steel, strength class steel.