N 4 за 2016год
Расчёты на прочность
М.Н. КИРСАНОВ, д.ф.-м.н., проф. НИУ МЭИ, г. Москва
Расчёты на прочность
М.Н. КИРСАНОВ, д.ф.-м.н., проф. НИУ МЭИ, г. Москва
АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БАЛОЧНОЙ ФЕРМЫ С РЕШЕТКОЙ ТИПА «BUTTERFLY»..2
Предлагаемая схема статически определимой плоской балочной фермы имеет горизонтальный верхний пояс и частично приподнятый нижний пояс. С одной стороны такая схема дает эксплуатационные преимущества, расширяя подферменное пространство, с другой – создает архитектурную выразительность сооружения. Получено точное выражение зависимости прогиба середины пролета фермы от числа панелей при равномерном нагружении фермы по верхнему поясу с учетом различной жесткости стержней. Расчеты усилий в стержнях выполнены методом вырезания узлов в пакете символьной математики Maple. Обобщение решения для произвольного числа панелей найдено методом индукции. Для последовательности коэффициентов параметров фермы в решении методами Maple получены и решены однородные рекуррентные уравнения с постоянными коэффициентами. Найдены некоторые асимптотики и особенности решения.
Предлагаемая схема статически определимой плоской балочной фермы имеет горизонтальный верхний пояс и частично приподнятый нижний пояс. С одной стороны такая схема дает эксплуатационные преимущества, расширяя подферменное пространство, с другой – создает архитектурную выразительность сооружения. Получено точное выражение зависимости прогиба середины пролета фермы от числа панелей при равномерном нагружении фермы по верхнему поясу с учетом различной жесткости стержней. Расчеты усилий в стержнях выполнены методом вырезания узлов в пакете символьной математики Maple. Обобщение решения для произвольного числа панелей найдено методом индукции. Для последовательности коэффициентов параметров фермы в решении методами Maple получены и решены однородные рекуррентные уравнения с постоянными коэффициентами. Найдены некоторые асимптотики и особенности решения.
Ключевые слова: балочная ферма, прогиб, Maple, индукция, число панелей, асимптотика.
UDC 624.04. Kirsanov M.N. Analytical calculation of truss girder with the «Butterfly» lattice.
The proposed scheme of statically determinated flat girder has the horizontal upper chord and partially raised bottom chord. On the one hand, this scheme gives performance benefits expanding the space under truss, on the other – creates architectural expressiveness of the building. The exact expression of the dependence of truss span middle deflection from a number of panels is identified under uniform loading of a girder on upper chord taking into account the different stiffness of bars. Calculations of the stresses in bars are made by nodes cut in the symbolic math package Maple. Generalization of the solution for arbitrary number of panels is found by the induction method. The homogeneous recurrent equations with constant coefficients are obtained and solved for the sequence of girder parameter coefficients in Maple methods. Some asymptotics and solution peculiarities are also found.
Key words: truss girder, deflection, Maple, induction, number of panels, asymptotics.
The proposed scheme of statically determinated flat girder has the horizontal upper chord and partially raised bottom chord. On the one hand, this scheme gives performance benefits expanding the space under truss, on the other – creates architectural expressiveness of the building. The exact expression of the dependence of truss span middle deflection from a number of panels is identified under uniform loading of a girder on upper chord taking into account the different stiffness of bars. Calculations of the stresses in bars are made by nodes cut in the symbolic math package Maple. Generalization of the solution for arbitrary number of panels is found by the induction method. The homogeneous recurrent equations with constant coefficients are obtained and solved for the sequence of girder parameter coefficients in Maple methods. Some asymptotics and solution peculiarities are also found.
Key words: truss girder, deflection, Maple, induction, number of panels, asymptotics.
В.А. КОМАРОВ, к.т.н., О.В. БОЛДЫРЕВА, инж. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ БЕТОНА РИГЕЛЕЙ С ПОДРЕЗКОЙ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСОВ...6
Проведен анализ существующих методов расчета сжатых полос бетона балок с подрезками. Рассмотрены нормативные методы и методы расчета, основанные на стержневых аналоговых моделях, согласно которым прочность ригеля с подрезкой определяется прочностью сжатых полос, расположенных между грузовыми и опорными площадками. Выявленная специфика напряженного состояния исследуемых ригелей согласуется с принципом моделирования сжатых полос бетона коротких балок. Анализ результатов физического и численного эксперимента позволяет усовершенствовать принятую нормативную методологию построения стержневой модели сжатой полосы ригеля, на основе новой оценки характера напряженного состояния и введения гипотез образования условных внутренних промежуточных опор. В качестве условных опор приняты узлы сопряжения продольной и поперечной замкнутой сосредоточенной арматуры, которые являются грузовыми площадками, они формируют полосы и способствуют концентрации главных сжимающих напряжений в пределах соответствующих наклонных полос бетона.
Ключевые слова: ригель с подрезкой, физические и условные грузовые площадки, сжатые наклонные полосы бетона, стержневая аналоговая модель.
UDC 624.01. Komarov V.A., Boldyrev O.V. Assessment of the strength of concrete crossbars with trimming multistorey frames.
The analysis of existing methods of calculation of compressed strips of short consoles concrete beams. Regulatory methods considered and methods of calculation, based on the core analog models, according to which the strength of the short console bolt with trimming is determined by the strength of compressed strips placed between the cargo and the reference sites. The specificity of the stress state of the investigated girders is consistent with the principle of modeling compressed strips of concrete short beams. Analysis results of physical and numerical experiment allows to improve the adopted normative methodology for the rod model of a compressed strip short console bolt, based on a new assessment of the nature of the stress state and the introduction of hypotheses of formation ofconditioned internal intermediate supports. As the conditional supports of accepted nodes pair of longitudinal and transverse closed-centered valves, which are called contingent cargo platforms, they form a band and contribute to the concentration of the main compressive stresses within the respective inclined strips of concrete.
Key words: short console bolt (with trimming), and physical conditional of the cargo area, a short oblique stripe of concrete, the core of the analog model.
The analysis of existing methods of calculation of compressed strips of short consoles concrete beams. Regulatory methods considered and methods of calculation, based on the core analog models, according to which the strength of the short console bolt with trimming is determined by the strength of compressed strips placed between the cargo and the reference sites. The specificity of the stress state of the investigated girders is consistent with the principle of modeling compressed strips of concrete short beams. Analysis results of physical and numerical experiment allows to improve the adopted normative methodology for the rod model of a compressed strip short console bolt, based on a new assessment of the nature of the stress state and the introduction of hypotheses of formation ofconditioned internal intermediate supports. As the conditional supports of accepted nodes pair of longitudinal and transverse closed-centered valves, which are called contingent cargo platforms, they form a band and contribute to the concentration of the main compressive stresses within the respective inclined strips of concrete.
Key words: short console bolt (with trimming), and physical conditional of the cargo area, a short oblique stripe of concrete, the core of the analog model.
М.О. МОИСЕЕНКО, к.т.н., О.Н. ПОПОВ, к.т.н., Т.А. ТРЕПУТНЕВА, инж. ТГАСУ, Томск
ИССЛЕДОВАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОСТИ НЕСИММЕТРИЧНО НАГРУЖЕННОЙ ПЛАСТИНЧАТОLСТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЫ С НАЧАЛЬНЫМ ПРОГИБОМ...10
На основании разработанного алгоритма расчета пластинчатой подкрепленной системы с учетом физической и геометрической нелинейностей проводится анализ влияния начальной погиби на напряженно-деформированное состояние несимметрично нагруженных прямоугольных пластин. Рассматривается пластина из материала Ст3 с размерами: 50×100×1,5 (относительная гибкость 1,5/50 = 1/33). Пластина разделена на квадратные панели 50×50 ребром 4×6, поставленным с эксцентриситетом. Пластина имеет симметричный начальный прогиб равный (–0,5; 0; 0,5). Кромки пластины имеют шарнирное закрепление. Нагружение проводится на первую панель равномерно распределенной нагрузкой q. Рассматривается нагружение при котором возникают пластические деформации. Результаты расчетов показали, что пластинчатые системы с отрицательным начальным прогибом имеют больший дополнительный прогиб и напряжения, а с положительным начальным прогибом имеют меньший дополнительный прогиб и напряжения.
Ключевые слова: пластина, ребра жесткости, нелинейность, начальный прогиб.
Ключевые слова: пластина, ребра жесткости, нелинейность, начальный прогиб.
UDC 7.04:535.4.011.22.23. Moiseenko M.O., Popov O.N., Treputneva T.A. Research on durability and rigidity taking into account nonlinearity asymmetrically loaded lamellar and rod system with the initial deflection.
On the basis of the developed algorithm of calculation of the lamellar supported system taking into account physical and geometrical nonlinear the analysis of influence of an initial deflection on the intense deformed condition of asymmetrically loaded rectangular plates is carried out. The plate from a material Ст3 with the sizes is considered: 50×100×1,5 (relative flexibility 1,5/50=1/33). The plate is divided into square panels 50×50 edge 4×6, put with shift. The plate has a symmetric initial deflection equal (–0,5;0; 0,5). Edges of a plate have the hinge fastening. On-loading will be carried spent on the first panel by the in regular intervals distributed loading q. Consider loading at which there are plastic deformations. Results of calculations have shown that lamellar systems with a negative initial deflection have a bigger additional deflection and tension, and with a positive initial deflection have a smaller additional deflection and tension.
Key words: plate, edges of rigidity, nonlinearity, initial deflection.
On the basis of the developed algorithm of calculation of the lamellar supported system taking into account physical and geometrical nonlinear the analysis of influence of an initial deflection on the intense deformed condition of asymmetrically loaded rectangular plates is carried out. The plate from a material Ст3 with the sizes is considered: 50×100×1,5 (relative flexibility 1,5/50=1/33). The plate is divided into square panels 50×50 edge 4×6, put with shift. The plate has a symmetric initial deflection equal (–0,5;0; 0,5). Edges of a plate have the hinge fastening. On-loading will be carried spent on the first panel by the in regular intervals distributed loading q. Consider loading at which there are plastic deformations. Results of calculations have shown that lamellar systems with a negative initial deflection have a bigger additional deflection and tension, and with a positive initial deflection have a smaller additional deflection and tension.
Key words: plate, edges of rigidity, nonlinearity, initial deflection.
Т.А. МУХАМЕДИЕВ, д.т.н., Д.В. КУЗЕВАНОВ, к.т.н. НИИЖБ им. А.А. Гвоздева (АО НИЦ «Строительство»), г. Москва
К РАСЧЕТУ ПО ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ БЕТОНА С КОМПОЗИТНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ АРМАТУРОЙ...18
Рассмотрена методика расчета прочности по нормальным сечениям изгибаемых элементов с композитной полимерной арматурой. Приведены общие сведения о подходах к разработке расчетных методик для конструкций такого вида. Собраны и обобщены результаты экспериментальных исследований. Выборка опытных данных включает более 120 образцов. Предложены условия для корректировки расчетных зависимостей при расчете конструкций с композитной полимерной арматурой. Проанализирована точность предлагаемых расчетных зависимостей в сравнении с опытными данными.
Ключевые слова: композитная полимерная арматура, метод предельных усилий, деформационная модель, прочность изгибаемых элементов, точность расчетных моделей.
Ключевые слова: композитная полимерная арматура, метод предельных усилий, деформационная модель, прочность изгибаемых элементов, точность расчетных моделей.
UDC 624.072.2. Mukhamediev T.A., Kuzevanov D.V. Strength calculation for concrete bending structures with polymer composite reinforcement.
The article discusses the method of strength calculation for normal sections of bending elements with polymer composite reinforcement. The overview of approaches for calculation method development for structures of this type is given. The results of experimental studies are collected and summarized. The sample test data includes more than 120 samples. The terms for adjustment of the design dependences under the calculation for structures with polymer composite reinforcement are proposed. The accuracy of the proposed design dependencies comparing with the experimental data is analyzed.
Key words: fiber reinforced polymer bars, internal force limit method, deformation method model, resistance for flexural elements, model uncertainties.
Е.В.ПОПОВ, инж., Т.В.ТЮРИКОВА, к.т.н. наук, Б.В.ЛАБУДИН, д.т.н., проф., В.И.МЕЛЕХОВ, д.т.н., проф.Северный Арктический федеральный университет им.М.В.Ломоносова
О ПОВЫШЕНИИ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ ПОДАТЛИВЫХ СВЯЗЕЙ СОСТАВНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА КОГТЕВЫХ ШАЙБАХ «BULLDOG»...23
Приведены результаты испытаний на сдвиг образцов соединений деревянных конструкций, соединенных когтевыми шайбами «Bulldog» и винтами применительно к изгибаемым составным конструкциям типа плит перекрытий и покрытий с ребрами из древесины и обшивками из древесно-композитных материалов (OSB, фанера). Это позволило увеличить прочность и жесткость соединений в конструкциях. Установлен пластический характер разрушения соединения, определен коэффициент надежности при пластическом разрушении, вычислена несущая способность и коэффициенты жесткости соединения. На основании выполненных экспериментальных исследований сделаны научно обоснованные выводы и рекомендации по применению соединений.
Ключевые слова: древесина, древесно-композиционные материалы, соединения, когтевая шайба, винты, прочность, деформативность, податливость, жесткость соединения.
Ключевые слова: древесина, древесно-композиционные материалы, соединения, когтевая шайба, винты, прочность, деформативность, податливость, жесткость соединения.
UDC 624.04.691. Popov E.V., Terekhova T.V., Labudin B.V., Melikhov V.I. On improving sdvigoustoychivosti composite wood joints, with connections claw washer «Bulldog».
The results of tests on samples of the shift wooden structures of the compounds connected with screws and washers claw «Bulldog» applied to bendable composite structures such as floor slabs and coverages with ribs of wood and faces of wood-composite materials (OSB, plywood). It is possible to increase the strenght and rigidity in the structures of the compounds. Installed plastic fracture behavior of the joint defined safety factor when plastic failure, calculated load carrying capacity and stiffness coefficients of joint. On the basis of the executed experimental studies made evidence-based conclusions and recommendations on the use of the compounds.
Key words: wood, wood-composite materials, compounds, claw washer, screws, strength, deformability, ductility, hardness compounds.
The results of tests on samples of the shift wooden structures of the compounds connected with screws and washers claw «Bulldog» applied to bendable composite structures such as floor slabs and coverages with ribs of wood and faces of wood-composite materials (OSB, plywood). It is possible to increase the strenght and rigidity in the structures of the compounds. Installed plastic fracture behavior of the joint defined safety factor when plastic failure, calculated load carrying capacity and stiffness coefficients of joint. On the basis of the executed experimental studies made evidence-based conclusions and recommendations on the use of the compounds.
Key words: wood, wood-composite materials, compounds, claw washer, screws, strength, deformability, ductility, hardness compounds.
Нелинейные расчеты
В.М.БОНДАРЕНКО1,д.т.н.,проф.,действ.член РААСН, К.П.ПЯТИКРЕСТОВСКИЙ2,д.т.н. 1НИИСФ РААСН, 2ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО«НИЦ«Строительство»), г.Москва
К ВОПРОСУ О ПОЛЗУЧЕСТИ ДРЕВЕСИНЫ...29
Исследуется связь уровня нагружения с механическими характеристиками древесины (ползучести), вводится кинетическая оценка развития их длительных деформаций, предлагается алгоритминизированный аппарат определения меры ползучести для этих стадий и его использования при расчете конструкций.
Ключевые слова: древесина, ползучесть, длительные деформации, кинетическая оценка.
Ключевые слова: древесина, ползучесть, длительные деформации, кинетическая оценка.
UDC 539.3:624.011. Bondarenko V.M., Pyatikrestovsky К.P. To the question of timber creep.
The article investigates the relationship between the loading level and the mechanical characteristics of timber (creep). The kinetic evaluation of development of their long-term deformations is introduced. The algorithmsuited device for measuring the creep level for these stages is proposed and its use in structural analysis is considered.
Key words: timber, creep, long-term deformation, kinetic evaluation.
The article investigates the relationship between the loading level and the mechanical characteristics of timber (creep). The kinetic evaluation of development of their long-term deformations is introduced. The algorithmsuited device for measuring the creep level for these stages is proposed and its use in structural analysis is considered.
Key words: timber, creep, long-term deformation, kinetic evaluation.
Динамические расчеты
С.О. КУРНАВИНА, к.т.н. доц.
МЕТОД РАСЧЕТА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ С УЧЕТОМ ПЛОСКОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОНА...32
Приведены основные уравнения и блок-схема метода расчета плит на динамические воздействия с учетом упругопластических диаграмм «σ−ε» арматуры и бетона. Для описания напряженно-деформированного состояния бетона используются диаграммы «σ−ε» при плоском напряженном состоянии с переменными характеристиками. В процессе деформирования плиты могут изменяться как величины напряжений в ортогональных направлениях, так и соотношения между главными напряжениями в каждой точке и в каждом слое по высоте плиты. В данном методе используются уравнения теории малых упруго-пластических деформаций и кривая прочности бетона.
Ключевые слова: «σ−ε» метод расчета плит, упруго-пластические деформации бетона и арматуры, плоское напряженное состояние.
Ключевые слова: «σ−ε» метод расчета плит, упруго-пластические деформации бетона и арматуры, плоское напряженное состояние.
UDC 69.04. Kurnavina S.O. The dynamic design method of reinforced concrete slabs taking into account the plane stress state of concrete.
The main equations and the scheme of numerical the direct dynamic design method of a reinforced concrete slabs using variable elastoplastic stress-strain diagrams of concrete and reinforcement are offered. The elastoplastic stress-strain curves «σb–εb» for plane stress with variable characteristics have been used. In the process of deformation of a slab not only the values of stresses in orthogonal directions can change but also the correlation of main stresses in each point and in each fiber of a slab. The equations of the theory of small elastoplastic deformations and a strength curve of concrete are used in this method.
Key words: «σ – ε» design method of slabs, еlastoplastic deformations of concrete and reinforcement, plane stress state.
The main equations and the scheme of numerical the direct dynamic design method of a reinforced concrete slabs using variable elastoplastic stress-strain diagrams of concrete and reinforcement are offered. The elastoplastic stress-strain curves «σb–εb» for plane stress with variable characteristics have been used. In the process of deformation of a slab not only the values of stresses in orthogonal directions can change but also the correlation of main stresses in each point and in each fiber of a slab. The equations of the theory of small elastoplastic deformations and a strength curve of concrete are used in this method.
Key words: «σ – ε» design method of slabs, еlastoplastic deformations of concrete and reinforcement, plane stress state.
Основания и фундаменты
С.В. БОСАКОВ, д.т.н., проф. РУП «Институт БелНИИС», г. Минск
ОСЕСИММЕТРИЧНЫЕ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА С ПОДОШВОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ФОРМЫ НА УПРУГОМ СЛОЕ...39
Рассмотрена контактная задача для осесимметрично нагруженного кольцевого штампа, лежащего на упругом слое. Расчет выполнен способом Б.Н. Жемочкина. Приводятся результаты для распределения контактных напряжений и вертикальных перемещений штампа.
Ключевые слова: контактная задача, упругий слой, кольцевой штамп, осесимметричная задача, контактные напряжения.
Ключевые слова: контактная задача, упругий слой, кольцевой штамп, осесимметричная задача, контактные напряжения.
UDC 624.15. Bosakov S.V. Axisymmetric rainfall foundation with the sole annular shape on the elastic layer.
Key words: contact problem, the elastic layer annular die, axisymmetric problem, contact stresses.
Key words: contact problem, the elastic layer annular die, axisymmetric problem, contact stresses.
Численные методы
Е.И. БРИТВИН, канд. физ.мат. наук ДПСК г. Днепропетровск
К РАСЧЕТУ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СОСТАВЛЕННЫХ ИЗ ТОНКОСТЕННЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ...43
В рамках классической теории тонкостенных стержней предложен метод расчета пространственных рамных конструкций, сформированных из тонкостенных стержней, учитывающий неравенство депланаций подходящих к узлу сечений. Узел рассматривается как одноточечный конечный элемент с n депланационными степенями свободы по числу подходящих к нему стержней. Дается способ построения матрицы жесткости узла, основный на сочетании анализа конечноэлементной модели узла с последующим ее «обжатием» при помощи аналитических построений. Показано, что элементы конструкции узла исполняют роль внешних упругих депланационных связей, наложенных на узел. Дан способ нахождения значения жесткости этих связей. Продемонстрирована эффективность метода.
Ключевые слова: расчет конструкций, конечный элемент, тонкостенный стержень, депланация, бимомент.
Ключевые слова: расчет конструкций, конечный элемент, тонкостенный стержень, депланация, бимомент.
UDC 624.044. Britvin E.I. Analysis jf frame structurs formed of thinwalled bar elements.
Within the bounds of classic thin-walled bars theory the method of spatial frame structures formed from thin-walled bars analysis is proposed. The method taking into account the warping inequality of attached to node sections. The node is considered as the one-point finite element with n degrees of warping freedoms according to number of attached elements. Give the method for a node stiffness matrix constructing. The method based on a combination of finite element model analysis with followed by its «compression» thought the analytical development. It is shown that the element Britvins of the node structure act as elastic warping external constraints imposed on the node. Give a method of finding the stiffness values of these constraints. The effectiveness of the method is demonstrated.
Within the bounds of classic thin-walled bars theory the method of spatial frame structures formed from thin-walled bars analysis is proposed. The method taking into account the warping inequality of attached to node sections. The node is considered as the one-point finite element with n degrees of warping freedoms according to number of attached elements. Give the method for a node stiffness matrix constructing. The method based on a combination of finite element model analysis with followed by its «compression» thought the analytical development. It is shown that the element Britvins of the node structure act as elastic warping external constraints imposed on the node. Give a method of finding the stiffness values of these constraints. The effectiveness of the method is demonstrated.
Key words: structural analysis, finite element, thin-walled bar, warping, bimoment.
Теория оптимизации
А.С. ДЕХТЯРЬ, д.т.н., проф.Национальный транспортный университет, г. Киев
К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ...55
Отыскивается наилучшая форма вертикального цилиндрического резервуара для хранения жидкости. Требуется, чтобы при заданной вместимости расход материала был бы минимальным. Для оценки несущей способности цилиндрической оболочки применен кинематический метод теории предельного равновесия в форме теории линий текучести А.Р. Ржаницына. Оценки несущей способности получены в замкнутой форме. Истинная верхняя оценка дельной нагрузки определяется на основе конкуренции трех возможных форм разрушения. Рассмотрены примеры, проведен их параметрический анализ. Даны рекомендации о назначении оптимальной форме резервуара и о выборе толщины его днища.
Ключевые слова: цилиндрический резервуар, несущая способность, оптимальное проектирование.
Ключевые слова: цилиндрический резервуар, несущая способность, оптимальное проектирование.
UDK 624.04:539.376. Dekhtyar A.S. To planning of cylindrical reservoirs.
The best form of vertical cylindrical reservoir for the storage of liquid is found. It is required, that the expense of material would be minimum if a capacity is set. The kinematical method of theory of limit equilibrium in the form of of the yield-line theory by A.R. Rganitsin for estimation of load carrying capacity of cylindrical shell is applied . These estimations are got in the closed form. Real estimation of the load carrying capacity is determined on the basis of competition of three possible forms of destruction. Examples are considered, their parametrical analysis is made. Recommendations about setting to the optimum form of reservoir and about the choice of thickness of his bottom are given.
Key words: cylindrical vessel, carrying capacity, optimal design.
The best form of vertical cylindrical reservoir for the storage of liquid is found. It is required, that the expense of material would be minimum if a capacity is set. The kinematical method of theory of limit equilibrium in the form of of the yield-line theory by A.R. Rganitsin for estimation of load carrying capacity of cylindrical shell is applied . These estimations are got in the closed form. Real estimation of the load carrying capacity is determined on the basis of competition of three possible forms of destruction. Examples are considered, their parametrical analysis is made. Recommendations about setting to the optimum form of reservoir and about the choice of thickness of his bottom are given.
Key words: cylindrical vessel, carrying capacity, optimal design.
А.С. МАРУТЯН, к.т.н, проф. Филиал Северо-Кавказского федерального университета в г. Пятигорске
ОПТИМИЗАЦИЯ ФЕРМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СО СТОЙКАМИ И ПОЛУРАСКОСАМИ В ТРЕУГОЛЬНЫХ РЕШЕТКАХ...60
Приведено новое техническое решение в виде дополнительных стоек и полураскосов в треугольных решетках для стержневых (ферменных) конструкций. Показана эффективность их применения в фермах покрытий: беспрогонных и прогонных, с параллельными поясами и треугольного очертания, с уклоном 10 % и малоуклонных, 1- и 2-скатных. Повышена степень унификации стандартизированных ферм из гнутосварных профилей (профильных труб) системы «Молодечно» за счет использования в верхних поясах типоразмеров поперечных сечений, принятых для нижних поясов. По принципу соответствия минимальной массы балки минимальной площади эпюры моментов, установленному Н.С. Москалевым, дана количественная оценка сокращению расхода конструкционного материала (стали) прогонов при опирании на соединительные узлы раскосов, стоек и полураскосов с верхними поясами. Отмечена значимость уменьшения массы прогонов для несущих конструкций, рассчитанных на особые нагрузки и воздействия. Выявлена перспективность нового решения в практике строительного проектирования, включая курсовое и дипломное проектирование учебного процесса.
Ключевые слова: легкие металлические конструкции, замкнутые гнутосварные профили, стержневые системы, фермы, оптимизация, расход конструкционного материала.
Ключевые слова: легкие металлические конструкции, замкнутые гнутосварные профили, стержневые системы, фермы, оптимизация, расход конструкционного материала.
UDC 624.072.2. Marutyan A.S. Optimization of truss structures with pillars and semidiagonals in triangular lattices.
The article gives the new technical solution in the form of additional pillars and semi-diagonals in triangular lattices for frame (truss) structures. The author of the article proves the efficiency of their use in trusses of different roofs: slab roofs, girder coatings, roofs with parallel chords and of triangular shape, roofs with the gradient of 10% and low-gradient, lean-to and span. The unification degree of standardized trusses of roll-formed welded sections (shaped tubes) of the «Molodechno» system is increased due to the use of typical sized cross-sections adopted for the bottom chords in the upper chords. On the basis of correspondence of beam minimum weight to the shearing force minimum area set by N.S.Moskalev the author gives the quantitative assessment of reduction in structural material (steel) consumption in girders while supporting at joints of diagonals, pillars and semi diagonals columns with upper chords. The article underlines the importance of reduction in girder weight for load-bearing structures designed for specific loads and impacts. This new solution is perspective in structural design, including design while course and thesis compilation in educational process.
Key words: light metal constructions, closed roll-formed welded sections, frame system, trusses, optimization, consumption of structural material.
The article gives the new technical solution in the form of additional pillars and semi-diagonals in triangular lattices for frame (truss) structures. The author of the article proves the efficiency of their use in trusses of different roofs: slab roofs, girder coatings, roofs with parallel chords and of triangular shape, roofs with the gradient of 10% and low-gradient, lean-to and span. The unification degree of standardized trusses of roll-formed welded sections (shaped tubes) of the «Molodechno» system is increased due to the use of typical sized cross-sections adopted for the bottom chords in the upper chords. On the basis of correspondence of beam minimum weight to the shearing force minimum area set by N.S.Moskalev the author gives the quantitative assessment of reduction in structural material (steel) consumption in girders while supporting at joints of diagonals, pillars and semi diagonals columns with upper chords. The article underlines the importance of reduction in girder weight for load-bearing structures designed for specific loads and impacts. This new solution is perspective in structural design, including design while course and thesis compilation in educational process.
Key words: light metal constructions, closed roll-formed welded sections, frame system, trusses, optimization, consumption of structural material.
А.В. ПОДЗОРОВ, инж., И.В. КАРМАНОВ, инж., В.В. ЗВЕРЕВ, д.т.н., проф., Н.Ю. ТЕЗИКОВ, к.т.н., доц., К.Е. ЖИДКОВ, к.т.н., доц. Липецкий государственный технических университет
ФОРМЫ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ УЧАСТКОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ СТАЛЬНОГО СТЕНОВОГО ЭЛЕМЕНТА БЕСКАРКАСНОГО ЗДАНИЯ...68
Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) нашли широкое применение в современном строительстве. Однако до сих пор в России не приняты нормы проектирования ЛСТК, не утверждены их методики расчета, в частности, на устойчивость. Стальным тонкостенным конструкциям из оцинкованной стали присущи местная потеря устойчивости, потеря устойчивости формы поперечного сечения и общая потеря устойчивости. Наименее изученной является потеря устойчивости формы поперечного сечения. В настоящей работе исследованы формы потери устойчивости характерных участков поперечного сечения стенового элемента стального бескаркасного здания. Данный элемент представляет собой профилированный лист, в поперечном сечении которого присутствуют дополнительные элементы жесткости. Для характерных участков принималось шарнирное опирание. Формы потери устойчивости определялись в проектно-вычислительном комплексе SolidWorks линейным статическим расчетом. Показано влияние длины характерного участка и толщины используемой стали на форму потери устойчивости. Сделан вывод о допустимости применения методики редуцирования(уменьшения расчетных сечений), представленной в Еврокоде 1993-1-3.
Ключевые слова: форма потери устойчивости, стальное бескаркасное здание, местная потеря устойчивости, потеря устойчивости формы поперечного сечения, линейный статический расчет.
Ключевые слова: форма потери устойчивости, стальное бескаркасное здание, местная потеря устойчивости, потеря устойчивости формы поперечного сечения, линейный статический расчет.
UDC 624.014. Podzorov A.V., Karmanov I.V., Zverev V.V., Tezikov N.Y., Zhidkov K.E. The buckling forms of parts of cross section of steel wall element of frameless building.
Light steel thin-walled structures (LSTC) are widely used in modern construction. However, so far not accepted design standards LSTC in Russia, their calculation is not approved methods, particularly for stability. Steel thin-walled structures made of galvanized steel are inherent in the local buckling, distortional buckling and the overall buckling. Less studied is the loss of stability of the cross-sectional shape. In the present study we investigated the buckling characteristic specific parts of the cross section of the wall element of frameless steel building. This element is a profiled sheet, in the transverse section of which contains additional stiffening elements in the form of corrugations. For the specific parts were adopted simple support. The buckling was determined in CAE-system SolidWorks for linear static analysis. Shows the influence of the length of the specific part and thickness of steel used in the form of buckling. The conclusion about the admissibility of the application of reduction techniques presented in EN 1993-1-3.
Key words: buckling, steel frameless building, local buckling, distortional buckling, linear static analysis.
Light steel thin-walled structures (LSTC) are widely used in modern construction. However, so far not accepted design standards LSTC in Russia, their calculation is not approved methods, particularly for stability. Steel thin-walled structures made of galvanized steel are inherent in the local buckling, distortional buckling and the overall buckling. Less studied is the loss of stability of the cross-sectional shape. In the present study we investigated the buckling characteristic specific parts of the cross section of the wall element of frameless steel building. This element is a profiled sheet, in the transverse section of which contains additional stiffening elements in the form of corrugations. For the specific parts were adopted simple support. The buckling was determined in CAE-system SolidWorks for linear static analysis. Shows the influence of the length of the specific part and thickness of steel used in the form of buckling. The conclusion about the admissibility of the application of reduction techniques presented in EN 1993-1-3.
Key words: buckling, steel frameless building, local buckling, distortional buckling, linear static analysis.