N 1 за 2022 год
Памяти ученного
Memories of the scientist
To the 95th anniversary of the birth of G.A. Geniev
Расчеты на устойчивость
Stability calculation
УДК 624.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.4.13 М.И. ФАРФЕЛЬ1,2, к.т.н., М.И. ГУКОВА1, к.т.н., А.Е. СВЯТОШЕНКО3, к.т.н., 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО«НИЦ«Строительство»), г. Москва, 2НИУ МГСУ, г. Москва, 3ГАУ НО «Управление госэкспертизы» г. Нижний Новгород; e-mail: farfelmi@yandex.ru
ОБЩАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ БАЛОК ДВУТАВРОВОГО ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ. РАЗВИТИЕ РАСЧЕТНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ...4
ОБЩАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ БАЛОК ДВУТАВРОВОГО ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ. РАЗВИТИЕ РАСЧЕТНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ...4
В работе представлен вывод формул для методики расчета изгибаемых элементов на общую устойчивость, приведенной в СП 16.13330, который выполнен на основе теории тонкостенных упругих стержней и системе дифференциальных уравнений В.З. Власова. Приведены формулы для однопролетной балки с шарнирным креплением опор. Составлено общее уравнение для расчета коэффициента устойчивости при изгибе ϕ1 , которое позволяет адаптировать требования норм СП16.13330 к различным видам действия нагрузки в пролeте балки. Результаты представлены для двадцати пяти различных видов действия внешней нагрузки. Формулы учитывают произвольное расположение нагрузки по высоте сечения балки, от нижней кромки нижнего пояса до верхней кромки верхнего пояса. Определены величины критического момента Mcr, при котором в балке возникает новая форма равновесного состояния, выполнено по выводам работы. Критический момент Mcr рассчитан в форме задачи устойчивости первого рода – потеря устойчивого положения элемента прямолинейной формы (нагрузка действует по линии центра изгиба, нейтральная ось балки прямолинейна, материал упругий). Формулы представленной таблицы могут быть для выполнения проверочных расчетов.
Ключевые слова: критический момент, устойчивость первого рода, плоская форма изгиба, устойчивость изгибаемых элементов, однопролетные балки, общая устойчивость изгибаемых элементов, устойчивость плоской формы изгиба, изгибаемые элементы, коэффициент устойчивости при изгибе.
UDC 624.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.4.13. TOTAL STABILITY OF TWO CONSTANT SECTION BEAMS. DEVELOPMENT OF PAYMENT PROVISIONS. M.I. Farfel1,2, M.I. Gukova1, A.E. Svyatoshenko3, 1TSNIISK named after V.A. Kucherenko (JSC “SIC “Construction”), Moscow, 2NRU MGSU, Moscow, 3State Expert Examination Department, Nizhny Novgorod; e-mail: farfelmi@yandex.ru
Abstract. The paper presents the derivation of formulas for the method of calculating bent elements for general stability, given in SP 16.13330, which is based on the theory of thin-walled elastic rods and the system of differential equations of V. Z. Vlasov. Formulas are given for a single-span beam with a hinged mounting of supports. A general equation has been compiled for calculating the bending stability coefficient φ_1, which allows adapting the requirements of SP16.13330 standards to various types of load action in the beam span. The results are presented for twenty-five different types of external load action. The formulas take into account the arbitrary location of the load along the height of the beam section, from the lower edge of the lower belt to the upper edge of the upper belt. The values of the critical moment M_cr, at which a new form of equilibrium state arises in the beam, are determined, according to the conclusions of the work [6]. The critical moment M_cr is calculated in the form of a stability problem of the first kind – the loss of a stable position of an element of a rectilinear shape (the load acts along the line of the bending center, the neutral axis of the beam is rectilinear, the material is elastic). The formulas of the presented table can be used to perform verification calculations..
Key words: critical moment, stability of the first kind, flat bending, stability of bending elements, single-span beams, general stability of bending elements, stability of flat bending, bending elements, bending stability coefficient.
Ключевые слова: критический момент, устойчивость первого рода, плоская форма изгиба, устойчивость изгибаемых элементов, однопролетные балки, общая устойчивость изгибаемых элементов, устойчивость плоской формы изгиба, изгибаемые элементы, коэффициент устойчивости при изгибе.
UDC 624.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.4.13. TOTAL STABILITY OF TWO CONSTANT SECTION BEAMS. DEVELOPMENT OF PAYMENT PROVISIONS. M.I. Farfel1,2, M.I. Gukova1, A.E. Svyatoshenko3, 1TSNIISK named after V.A. Kucherenko (JSC “SIC “Construction”), Moscow, 2NRU MGSU, Moscow, 3State Expert Examination Department, Nizhny Novgorod; e-mail: farfelmi@yandex.ru
Abstract. The paper presents the derivation of formulas for the method of calculating bent elements for general stability, given in SP 16.13330, which is based on the theory of thin-walled elastic rods and the system of differential equations of V. Z. Vlasov. Formulas are given for a single-span beam with a hinged mounting of supports. A general equation has been compiled for calculating the bending stability coefficient φ_1, which allows adapting the requirements of SP16.13330 standards to various types of load action in the beam span. The results are presented for twenty-five different types of external load action. The formulas take into account the arbitrary location of the load along the height of the beam section, from the lower edge of the lower belt to the upper edge of the upper belt. The values of the critical moment M_cr, at which a new form of equilibrium state arises in the beam, are determined, according to the conclusions of the work [6]. The critical moment M_cr is calculated in the form of a stability problem of the first kind – the loss of a stable position of an element of a rectilinear shape (the load acts along the line of the bending center, the neutral axis of the beam is rectilinear, the material is elastic). The formulas of the presented table can be used to perform verification calculations..
Key words: critical moment, stability of the first kind, flat bending, stability of bending elements, single-span beams, general stability of bending elements, stability of flat bending, bending elements, bending stability coefficient.
УДК 624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.14.20
А.Ю. КИМ, д.т.н., проф., М.Ф. АМОЯН, асп., В.Е. ХАПИЛИН, асп., Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (СГТУ им. Гагарина Ю.А.); e-mail: sberbanksp@yandex.ru
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЛИНЗООБРАЗНОГО МЕМБРАННО-ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ СООРУЖЕНИЯ...14
Актуальность разрабатываемой авторами данной статьи темы состоит в том, что линзообразные пневматические покрытия сооружений показали высокую несущую способность, но она проявляется лишь тогда, когда покрытие, запроектированное в соответствии с действующими нормами строительного проектирования сооружений, не теряет от снеговых нагрузок устойчивость. Целью исследования является разработка способа поиска параметров и назначения величины избыточного давления воздуха, достаточной для обеспечения устойчивости нелинейного линзообразного мембранно-пневматического покрытия больших пролетов при статических нагрузках. В данной статье рассматривается статический расчет на потерю устойчивости линзообразного мембранно-пневматического сооружения. Излагаются основные работы других авторов по данному вопросу, подробно описан метод исследований, примененный авторами статьи. Подробно описаны полученные результаты исследований и приведено их сравнение с результатами других авторов. В заключение даны основные выводы по результатам данного исследования.
Ключевые слова: расчет на устойчивость пневматического сооружения, учет нелинейной работы линзообразного мембранно-пневматического сооружения, расчет несущей способности пневматических линзообразных сооружений.
UDC 624.04 . DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.14.20. STATIC CALCULATION OF THE STABILITY OF THE LENTICULAR MEMBRANE-PNEUMATIC COATING OF THE STRUCTURE. A.Y. Kim, M.F. Amoyn, V.E. Khapilin, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov; e-mail: sberbanksp@yandex.ru
Актуальность разрабатываемой авторами данной статьи темы состоит в том, что линзообразные пневматические покрытия сооружений показали высокую несущую способность, но она проявляется лишь тогда, когда покрытие, запроектированное в соответствии с действующими нормами строительного проектирования сооружений, не теряет от снеговых нагрузок устойчивость. Целью исследования является разработка способа поиска параметров и назначения величины избыточного давления воздуха, достаточной для обеспечения устойчивости нелинейного линзообразного мембранно-пневматического покрытия больших пролетов при статических нагрузках. В данной статье рассматривается статический расчет на потерю устойчивости линзообразного мембранно-пневматического сооружения. Излагаются основные работы других авторов по данному вопросу, подробно описан метод исследований, примененный авторами статьи. Подробно описаны полученные результаты исследований и приведено их сравнение с результатами других авторов. В заключение даны основные выводы по результатам данного исследования.
Ключевые слова: расчет на устойчивость пневматического сооружения, учет нелинейной работы линзообразного мембранно-пневматического сооружения, расчет несущей способности пневматических линзообразных сооружений.
UDC 624.04 . DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.14.20. STATIC CALCULATION OF THE STABILITY OF THE LENTICULAR MEMBRANE-PNEUMATIC COATING OF THE STRUCTURE. A.Y. Kim, M.F. Amoyn, V.E. Khapilin, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov; e-mail: sberbanksp@yandex.ru
Abstract. The relevance of the topic developed by the authors of this article consists in the fact that lenticular pneumatic coatings of structures have shown high load-bearing capacity, but it manifests itself only when the coating, designed in accordance with the current norms of construction design of structures, does not lose stability from snow loads. The aim of the study is to develop a method for finding parameters and assigning a value of excess air pressure sufficient to ensure the stability of a nonlinear lenticular membrane-pneumatic coating of large spans under static loads. This article discusses a static calculation for the loss of stability of a lenticular membrane-pneumatic structure. The main works of other authors on this issue are presented, the research method used by the authors of the article is described in detail. The obtained research results are described in detail and their comparison with the results of other authors is given. In conclusion, the main conclusions based on the results of this study are given.
Key words: calculation of the stability of a pneumatic structure, taking into account the nonlinear operation of a lenticular membrane-pneumatic structure, calculation of the bearing capacity of pneumatic lenticular structures.
Расчеты на надежность
Reliability calculation
УДК 624.046.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.20.28 А.А. СОЛОВЬЕВА, асп., С.А. СОЛОВЬЕВ, к.т.н., ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет», г. Вологда; e-mail: solovevaaa@vogu35.ru
РАЗРАБОТКА УТОЧНЕННОГО Р-БЛОКА КАК МОДЕЛИ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ В ЗАДАЧА Х АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ...20
В исследовании представлен новый тип р-блока (probability box) для моделирования случайных величин в задачах анализа надежности элементов строительных конструкций и оснований. Преимуществом представленной модели случайной величины является то, что она строится по доверительным оценкам статистических параметров без необходимости подтверждения гипотезы о виде функции распределения вероятностей и ее параметрах. На численном примере показано, что введение в р-блоки на основе неравенства П.Л. Чебышёва дополнительной информации в виде доверительного интервала медианы по выборочной совокупности данных позволяет существенно сократить область между граничными функциями распределения случайной величины. Это позволяет понизить уровень неопределенности при дальнейших операциях с р-блоками в задачах оценки вероятности безотказной работы элементов строительных конструкций, что отчетливо видно после дискретизации р-блока в структуру Демпстера–Шефера.
Ключевые слова: надежность, вероятностный анализ, р-блок, случайные величины, вероятность отказа, безопасность.
UDC 624.046.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.20.28. DEVELOPMENT OF A REFINED P-BOX AS A RANDOM VARIABLE MODEL IN PROBLEMS OF STRUCTURAL RELIABILITY ANALYSIS. A.A. Soloveva, S.A. Solovev, Vologda State University; e-mail: solovevaaa@vogu35.ru
Abstract. The article describes a new type of the p-box (probability box) for random variables modeling in problems of structural reliability analysis. The advantage of the presented random variable model is that it is based on confidence estimates of statistical parameters without the need to confirm the hypothesis about the type of probability distribution function. The numerical example shows that the introduction of additional information in the form of a median’s confidence interval to the p-boxes based on the Chebyshev’s inequality is leading to reducing the area between the boundary distribution functions of the random variable. This makes it possible to reduce the level of uncertainty during further arithmetical operations with p-boxes in problems of structural reliability analysis, which is clearly visible after the discretization of the p-boxes into the Dempster-Shafer structure. Key words: reliability, probabilistic analysis, p-box, random variables, failure probability, structural safety.
В исследовании представлен новый тип р-блока (probability box) для моделирования случайных величин в задачах анализа надежности элементов строительных конструкций и оснований. Преимуществом представленной модели случайной величины является то, что она строится по доверительным оценкам статистических параметров без необходимости подтверждения гипотезы о виде функции распределения вероятностей и ее параметрах. На численном примере показано, что введение в р-блоки на основе неравенства П.Л. Чебышёва дополнительной информации в виде доверительного интервала медианы по выборочной совокупности данных позволяет существенно сократить область между граничными функциями распределения случайной величины. Это позволяет понизить уровень неопределенности при дальнейших операциях с р-блоками в задачах оценки вероятности безотказной работы элементов строительных конструкций, что отчетливо видно после дискретизации р-блока в структуру Демпстера–Шефера.
Ключевые слова: надежность, вероятностный анализ, р-блок, случайные величины, вероятность отказа, безопасность.
UDC 624.046.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.20.28. DEVELOPMENT OF A REFINED P-BOX AS A RANDOM VARIABLE MODEL IN PROBLEMS OF STRUCTURAL RELIABILITY ANALYSIS. A.A. Soloveva, S.A. Solovev, Vologda State University; e-mail: solovevaaa@vogu35.ru
Abstract. The article describes a new type of the p-box (probability box) for random variables modeling in problems of structural reliability analysis. The advantage of the presented random variable model is that it is based on confidence estimates of statistical parameters without the need to confirm the hypothesis about the type of probability distribution function. The numerical example shows that the introduction of additional information in the form of a median’s confidence interval to the p-boxes based on the Chebyshev’s inequality is leading to reducing the area between the boundary distribution functions of the random variable. This makes it possible to reduce the level of uncertainty during further arithmetical operations with p-boxes in problems of structural reliability analysis, which is clearly visible after the discretization of the p-boxes into the Dempster-Shafer structure. Key words: reliability, probabilistic analysis, p-box, random variables, failure probability, structural safety.
Нелинейные расчеты
Nonlinear calculations
Nonlinear calculations
УДК 539.371 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.29.36 С.В. БАКУШЕВ, д.т.н., проф. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; e-mail: bakuchsv@mail.ru
НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ С УЧEТОМ КВАДРАТИЧНЫХ СЛАГАЕМЫХ...29
Предлагается вариант линейной теории, основанный на учeте в разложениях Тейлора для напряжений и в степенных рядах для деформаций квадратичных слагаемых. При этом статические уравнения равновесия в напряжениях записываются в виде дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка. Разрешающие уравнения равновесия в перемещениях представляются в виде дифференциальных уравнений в частных производных третьего порядка. Физические уравнения в данном варианте линейной теории упругости записываются так же, как и в классической линейной теории упругости. Уравнения равновесия наряду с другими параметрами – физическими константами среды – содержат малые параметры dx dy dz , , , величина которых, как показывает численное моделирование, мало влияет на характер напряжeнно-деформированного состояния. Для их определения предлагается использовать данные экспериментов. Наряду с записью основных уравнений трeхмерной теории упругости рассмотрены частные случаи напряжeнно-деформированного состояния упругой сплошной среды: одноосное напряжeнное состояние; одноосное деформированное состояние; плоская деформация; обобщeнное плоское напряжeнное состояние. В качестве примеров рассмотрено определение напряжeнного и деформированного состояния тонкого упругого стержня путeм интегрирования разрешающих уравнений в напряжениях и в перемещениях. Предложенный вариант линейной теории упругости, в силу учeта квадратичных слагаемых в разложениях Тейлора для напряжений и в степенных рядах для деформаций, расширяет классическую линейную теорию упругости и, при соответствующем экспериментальном обосновании, может привести к новым качественным эффектам при расчeте упругих деформируемых тел.
Ключевые слова: вариант линейной теории упругости, уравнения равновесия в напряжениях, уравнения равновесия в перемещениях.
Ключевые слова: вариант линейной теории упругости, уравнения равновесия в напряжениях, уравнения равновесия в перемещениях.
UDC 539.371 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.29.36. LINEAR THEORY OF ELASTICITY WITH QUADRATIC SUMMAND. S.V. Bakushev, The Penza state university of architecture and construction; e-mail: bakuchsv@mail.ru
Abstract. We suggest a linear theory version based on Taylor decompositions for stresses and power-series for quadratic summand deformations. Thus, static equations of equilibrium in stresses are written in the form of the second-order partial derivatives differential equations. The resolving equations of equilibrium in displacements are represented in the form of the third order partial derivatives differential equations. The physical equations in this version of the linear theory of elasticity are written in the same way as in the classical linear theory of elasticity. Equilibrium equations, along with other parameters – physical constants of the medium – contain minor parameters dx dy dz , , , the value of which, as shown by numerical modelling, has little effect on the nature of the stress-strain state. It is suggested to use experimental data to determine them. Along with the formulating of the basic equations of the three-dimensional theory of elasticity, particular cases of the stress-strain state of elastic continuous medium are considered: uniaxial stressed state; uniaxial deformed state; flat deformation; generalized plane stress state. Determination of the stressed and deformed state of a thin elastic bar by integrating the resolving equations in stresses and displacements is considered as examples. The suggested version of the linear theory of elasticity, due to the quadratic summand in Taylor decompositions for stresses and in power-series for deformations, expands the classical linear theory of elasticity and, with an appropriate experimental justification, can lead to new qualitative effects in the calculation of elastic deformable bodies.
Key words: version of the linear theory of elasticity, equilibrium equations in stresses, equilibrium equations in displacements.
Abstract. We suggest a linear theory version based on Taylor decompositions for stresses and power-series for quadratic summand deformations. Thus, static equations of equilibrium in stresses are written in the form of the second-order partial derivatives differential equations. The resolving equations of equilibrium in displacements are represented in the form of the third order partial derivatives differential equations. The physical equations in this version of the linear theory of elasticity are written in the same way as in the classical linear theory of elasticity. Equilibrium equations, along with other parameters – physical constants of the medium – contain minor parameters dx dy dz , , , the value of which, as shown by numerical modelling, has little effect on the nature of the stress-strain state. It is suggested to use experimental data to determine them. Along with the formulating of the basic equations of the three-dimensional theory of elasticity, particular cases of the stress-strain state of elastic continuous medium are considered: uniaxial stressed state; uniaxial deformed state; flat deformation; generalized plane stress state. Determination of the stressed and deformed state of a thin elastic bar by integrating the resolving equations in stresses and displacements is considered as examples. The suggested version of the linear theory of elasticity, due to the quadratic summand in Taylor decompositions for stresses and in power-series for deformations, expands the classical linear theory of elasticity and, with an appropriate experimental justification, can lead to new qualitative effects in the calculation of elastic deformable bodies.
Key words: version of the linear theory of elasticity, equilibrium equations in stresses, equilibrium equations in displacements.
УДК 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.37.46 О.В. КОЗУНОВА, к.т.н., доцент, вед.науч.сотр.1, докторант2 1Белорусский государственный университет транспорта, г.Гомель, 2Белорусский национальный технический университет, г.Минск; e-mail: kozunova@gmail.com
НЕЛИНЕЙНЫЙ РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ С ПОМОЩЬЮ ЗАВИСИМОСТИ «ЖЕСТКОСТЬ–КРИВИЗНА»...37
Рассматривается железобетонная балка на произвольном упругом основании под действием внешней нагрузки. Определяются ее перемещения и распределение внутренних усилий в ее сечениях. Расчет выполняется вариационно-разностным методом при использовании конечных разностей повышенной точности. Вначале балка разбивается на одинаковые прямоугольные участки и для упругого основания строится матрица жесткости как обратная матрице податливости. Составляется функционал полной потенциальной энергии как суммы энергии изгиба балки, деформации упругого основания и работы внешней нагрузки в виде квадратичной функции перемещений центров участков на балке. Дифференцированием последней по каждому перемещению образуется система линейных алгебраических уравнений, решением которой являются перемещения центров участков на балке. Организуется итерационный алгоритм, где на каждой итерации по зависимости «жесткость–кривизна» уточняется изгибная жесткость на каждом участке балки. Приводятся примеры расчета балок прямоугольного сечения на упругом слое и основании Винклера.
Ключевые слова: упругое основание, железобетонная балка, вариационно-разностный метод, зависимость «жесткость–кривизна».
UDC 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.37.46. NONLINEAR CALCULATION OF A REINFORCED CONCRETE BEAM ON AN ELASTIC BASE USING THE “STIFFNESS–CURVATURE” RELATIONSHIP. O.V. Kozunova, BelSUT, Gomel, BNTU, Minsk; e-mail: kazunova@gmail.com
Abstract. A reinforced concrete beam on an arbitrary elastic base under the action of an external load is considered. Its movements and the distribution of internal forces in its sections are determined. The calculation is performed by the variation-difference method using finite differences of increased accuracy. Initially, the beam is divided into identical rectangular sections and a stiffness matrix is constructed for the elastic base as the inverse of the malleability matrix. The functional of the total potential energy is compiled as the sum of the energy of the bending of the beam, the deformation of the elastic base and the work of the external load in the form of a quadratic function of the displacements of the centers of the sections on the beam. By differentiating the latter for each displacement, a system of linear algebraic equations is formed, the solution of which is the displacement of the centers of the sections on the beam. An iterative algorithm is organized, where at each iteration, according to the “stiffness-curvature” relation-ship, the bending stiffness on each section of the beam is specified. Examples of calculation of rectangular cross-section beams on an elastic layer and a Winkler base are given.
Key words: elastic base, reinforced concrete beam, variation-difference method, “stiffness-curvature” dependence.
UDC 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.37.46. NONLINEAR CALCULATION OF A REINFORCED CONCRETE BEAM ON AN ELASTIC BASE USING THE “STIFFNESS–CURVATURE” RELATIONSHIP. O.V. Kozunova, BelSUT, Gomel, BNTU, Minsk; e-mail: kazunova@gmail.com
Abstract. A reinforced concrete beam on an arbitrary elastic base under the action of an external load is considered. Its movements and the distribution of internal forces in its sections are determined. The calculation is performed by the variation-difference method using finite differences of increased accuracy. Initially, the beam is divided into identical rectangular sections and a stiffness matrix is constructed for the elastic base as the inverse of the malleability matrix. The functional of the total potential energy is compiled as the sum of the energy of the bending of the beam, the deformation of the elastic base and the work of the external load in the form of a quadratic function of the displacements of the centers of the sections on the beam. By differentiating the latter for each displacement, a system of linear algebraic equations is formed, the solution of which is the displacement of the centers of the sections on the beam. An iterative algorithm is organized, where at each iteration, according to the “stiffness-curvature” relation-ship, the bending stiffness on each section of the beam is specified. Examples of calculation of rectangular cross-section beams on an elastic layer and a Winkler base are given.
Key words: elastic base, reinforced concrete beam, variation-difference method, “stiffness-curvature” dependence.
УДК 624.072.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.47.53
А.И. ПРИТЫКИН, д.т.н. Калининградский государственный технический университет; e-mail: prit_alex@mail.ru
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ НА УРОВЕНЬ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАЛЬНЫХ БАЛКАХ С ОВАЛЬНЫМИ И КРУГЛЫМИ ВЫРЕЗАМИ...47 Рассмотрен уровень концентрации напряжений в балках, содержащих только регулярно расположенные круглые вырезы, регулярно расположенные овальные вырезы и варианты перфорации с чередующимися овальными и круглыми вырезами. Все расчетные схемы соответствуют реальным конструкциям, применяемым в строительной практике. Численный анализ проводился с помощью комплекса ANSYS для шарнирно опертых балок под действием сосредоточенных сил, приложенных вблизи середины пролета. Концентрация напряжений определялась как отношение напряжений по Мизесу в районе вырезов к уровню напряжений в полках. Для балок с круглыми и овальными вырезами представлены эмпирические зависимости для величин максимальных напряжений.
Ключевые слова: перфорированная балка, круглые и овальные вырезы, концентрация напряжений, сосредоточенная нагрузка, эмпирическая зависимость, МКЭ.
UDC 624.072.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.47.53. INFLUENCE OF CONSTRUCTIVE DESIGN ON THE STRESS LEVEL IN STEEL BEAMS WITH OVAL AND CIRCULAR OPENINGS. A.I. Pritykin, Kaliningrad State Technical University; e-mail: prit_alex@mail.ru
Abstract. With help of FEM it is considering influence of structure design of cellular beams on the stress level in them. It was analyzed scheme of beams containing only regularly located circular openings, regularly located oval openings and variants of perforation with alternate oval and circular openings. All design schemes correspond to real constructions applied in structural practice. Numerical analysis is carried out with help of program complex ANSYS for simply supported beams loaded with concentrated force at midspan. Stress concentration was determined as relation of maximum equivalent stresses on Mises in region of openings to the stress level in flanges of the same sizes beams with solid web. For beams with circular and oval openings it is represented empirical relations for values of maximum stresses.
Key words: cellular beams, circular and oval openings, stress concentration, concentrated force, empirical relation, FEM.
Abstract. With help of FEM it is considering influence of structure design of cellular beams on the stress level in them. It was analyzed scheme of beams containing only regularly located circular openings, regularly located oval openings and variants of perforation with alternate oval and circular openings. All design schemes correspond to real constructions applied in structural practice. Numerical analysis is carried out with help of program complex ANSYS for simply supported beams loaded with concentrated force at midspan. Stress concentration was determined as relation of maximum equivalent stresses on Mises in region of openings to the stress level in flanges of the same sizes beams with solid web. For beams with circular and oval openings it is represented empirical relations for values of maximum stresses.
Key words: cellular beams, circular and oval openings, stress concentration, concentrated force, empirical relation, FEM.
Расчеты на прочность
Strength calculations
УДК 539.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.54.58
С.В. БОСАКОВ1,д.т.н., проф., Ю.Н. КОТОВ2, магистр техн. наук, асп. 1Белорусский национальный технический университет, РУП «Институт БелНИИС», г. Минск, Республика Беларусь; 2Белорусско-Российский университет, г. Могилев, Республика Беларусь; e-mail: Sevibo@yahoo.com
КОНТАКТНАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ ПЛАСТИНКИ ПРИ УСЛОВИИ ОГРАНИЧЕНИЙ НА ЕЕ НЕКОТОРЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ...54
В работе рассматривается задача расчета пластинки на упругом основании при условии, что часть точек пластинки при ее изгибе лежат в одной наклонной плоскости. Упругое основание, на котором располагается пластинка, считается упругим однородным изотропным полупространством. Подобная задача возникает, например, при расчете фундаментной плиты многоэтажного здания, когда точки фундаментной плиты под колоннами и диафрагмами жесткости находятся в одной плоскости. Для определения контактных напряжений между пластинкой и основанием используется способ Жемочкина. Система разрешающих канонических уравнений включает в себя уравнения способа Жемочкина и уравнения нахождения отдельных точек плиты в наклонной плоскости. В результате решения системы определяются усилия в связях Жемочкина и неизвестные силы, вызывающие перемещения опорной плиты базы в одной наклонной плоскости. Далее находятся перемещения пластинки и усилия в ней. В качестве примера рассчитана база внецентренно сжатой металлической колонны двутаврового поперечного сечения, лежащей на бетонном основании. Показаны изолинии и графики контактных напряжений и перемещений, графики изгибающих моментов и перемещений по характерным сечениям базы.
Ключевые слова: пластинка, база металлической колонны, упругое основание, контактные напряжения, способ Жемочкина.
Ключевые слова: пластинка, база металлической колонны, упругое основание, контактные напряжения, способ Жемочкина.
UDC 539.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.54.58. CONTACT PROBLEM FOR INCLINED PLATE CONDITIONS OF EQUALITY OF ITS SOME DISPLACEMENT. S.V. BOSAKOV1, Y.N. KOTOV2, 1Belarusian National Technical University, RUE «BelNIIS Institute», Minsk, Republic of Belarus, 2Belarusian-Russian University, Mogilev, Republic of Belarus; e-mail: Sevibo@yahoo.com
Abstract. Porpose. Calculation of the plate on flexible base where one part of the points of the plate base are in the same inclined plane during bending. The concrete foundation where a base plate is located is an flexible semi-infinite foundation. Method. To determine a contact voltage between the plate and the foundation the Zhemochkin method is used. The system of canonical equations includes the equations of the Zhemochkin method and the equation to find single points of the slab in the inclined plane. The result of solving the system determines the forces in the method of Zhemochkin and unknown forces causing the displacement of the base plate of the foundation in the same inclined plane. Then the displacement of the base plate and the forces in it are found. Results. Calculation of the metal foundation of an eccentrically compressed metal column with an I-beam cross-section based on a concrete surfacing. Isolines of equal contact voltages and displacements, graphs of voltage and displacement with the typical sections of the foundation are shown.
Key words: plate, foundation of a metal column, flexible foundation, contact voltage, Zhemochkin’s method.
Abstract. Porpose. Calculation of the plate on flexible base where one part of the points of the plate base are in the same inclined plane during bending. The concrete foundation where a base plate is located is an flexible semi-infinite foundation. Method. To determine a contact voltage between the plate and the foundation the Zhemochkin method is used. The system of canonical equations includes the equations of the Zhemochkin method and the equation to find single points of the slab in the inclined plane. The result of solving the system determines the forces in the method of Zhemochkin and unknown forces causing the displacement of the base plate of the foundation in the same inclined plane. Then the displacement of the base plate and the forces in it are found. Results. Calculation of the metal foundation of an eccentrically compressed metal column with an I-beam cross-section based on a concrete surfacing. Isolines of equal contact voltages and displacements, graphs of voltage and displacement with the typical sections of the foundation are shown.
Key words: plate, foundation of a metal column, flexible foundation, contact voltage, Zhemochkin’s method.
УДК 621.315.176 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.59.65
В.В. МИЩЕНКО, инж. АО «Ленгидропроект»; e-mail: mat_c@mal.ru
ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ПОДВЕСА ТЯЖЕЛОЙ ГИБКОЙ НИТИ В ОБЩЕМ ВИДЕ...59
Сформулированы основные задачи подвеса тяжелой гибкой нити в «точной» постановке: без использования «упрощений», характеризующих существующие методы расчета проводов и тросов ВЛ.
Дано общее решение по определению фактического положения и тяжения гибкой нити, моделирующей провод ВЛ, на основании результатов натурных геометрических измерений. Показана возможность решения «точных» задач с использованием существующего программного обеспечения.
Ключевые слова: линия электропередачи, механический расчет провода, гибкая нить.
Дано общее решение по определению фактического положения и тяжения гибкой нити, моделирующей провод ВЛ, на основании результатов натурных геометрических измерений. Показана возможность решения «точных» задач с использованием существующего программного обеспечения.
Ключевые слова: линия электропередачи, механический расчет провода, гибкая нить.
UDC 621.315.176 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.59.65. APPLIED PROBLEMS OF SUSPENSION OF HEAVY FLEXIBLE THREAD IN GENERAL. V.V. Mishchenko, Chief Project Engineer of JSC “Lengidroproekt”, e-mail: mat_c@mal.ru.
Abstract. The main tasks of suspension of a heavy flexible thread are formulated in an “exact” formulation: without the use of “simplifications” characterizing the existing methods of calculating overhead wires and cables. A general solution is given to determine the actual position and gravity of the flexible thread modeling the overhead line wire, based on the results of full-scale geometric measurements. The possibility of solving “exact” problems using existing software is shown.
Key words: power line, mechanical wire calculation, flexible thread.
Abstract. The main tasks of suspension of a heavy flexible thread are formulated in an “exact” formulation: without the use of “simplifications” characterizing the existing methods of calculating overhead wires and cables. A general solution is given to determine the actual position and gravity of the flexible thread modeling the overhead line wire, based on the results of full-scale geometric measurements. The possibility of solving “exact” problems using existing software is shown.
Key words: power line, mechanical wire calculation, flexible thread.
В порядке обсуждения
In order to discuss
In order to discuss
УДК 69.001.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.65.74
И.А. ВОЗЯКОВ, вед. инж. КУП «Управление капитального строительства Мингорисполкома», г. Минск; e-mail: 180185@tut.by
ЭКОЛОГИЯ ЗДАНИЙ. АНАЛИЗ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ...65
Рассмотрены вопросы проектирования, связанные с качеством воздуха в помещениях и «устойчивой архитектурой». Однако они, как правило, не были установлены на надежной аналитической основе. Акцент здесь делается на изучении аналитических методов и источников для разработки рекомендаций по рациональному проектированию здоровых зданий. Также в этой статье рассматриваются как внутренние условия, особенно проблемы качества воздуха в помещениях, так и общие экологические проблемы. В ней обсуждается оценка воздействия зданий на окружающую среду в целом. Она также анализирует имеющиеся данные для определения норм важных параметров зданий и основные исследования воздействия зданий на здоровье жильцов. Анализ, представленный здесь, призван помочь проектировщикам зданий определить приоритеты альтернативных вариантов проектирования, которые минимизируют вредное воздействие на внутреннюю и общую окружающую среду.
Ключевые слова: «здоровое здание», проектирование, качество воздуха, экология, микроклимат, ресурсосбережение.
Ключевые слова: «здоровое здание», проектирование, качество воздуха, экология, микроклимат, ресурсосбережение.
UDC 69.001.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.65.74. ECOLOGY OF BUILDINGS. ANALYSIS AND METHODS OF BUILDING DESIGN. I.A. Voziakou, Municipal Unitary Enterprise “Capital Construction Management Minsk City Executive Committee”, the Republic of Belarus; e-mail: 180185@tut.by
Design issues related to indoor air quality and “sustainable architecture” are considered. However, they have generally not been established on a reliable analytical basis. The emphasis here is on the study of analytical methods and sources for the development of recommendations for the rational design of healthy buildings. Also, this article discusses both internal conditions, especially indoor air quality problems, and general environmental problems. It discusses the assessment of the impact of buildings on the environment as a whole. It also analyzes the available data to determine the norms of important parameters of buildings and analyzes the main studies of the impact of buildings on the health of residents. The analysis presented here is intended to help building designers prioritize alternative design options that minimize harmful effects on the internal and general environment.
Key words: “healthy building”, design, air quality, ecology, microclimate, resource conservation.
Design issues related to indoor air quality and “sustainable architecture” are considered. However, they have generally not been established on a reliable analytical basis. The emphasis here is on the study of analytical methods and sources for the development of recommendations for the rational design of healthy buildings. Also, this article discusses both internal conditions, especially indoor air quality problems, and general environmental problems. It discusses the assessment of the impact of buildings on the environment as a whole. It also analyzes the available data to determine the norms of important parameters of buildings and analyzes the main studies of the impact of buildings on the health of residents. The analysis presented here is intended to help building designers prioritize alternative design options that minimize harmful effects on the internal and general environment.
Key words: “healthy building”, design, air quality, ecology, microclimate, resource conservation.
Наши юбиляры
Our anniversaries
Our anniversaries
ЮРИЮ ЛАЗАРЕВИЧУ РУТМАНУ – 90 ЛЕТ...75 (pdf)
Yuri Lazarevich Rutman is 90 years old
Краткие сообщения и заметки
Brief messages and notes
УДК 624.042 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.76.77
В.Г. ЗАИКИН, инж. ГУП ГПИ «Владимиргражданпроект»; e-mail: v.g.zaikin@mail.ru
ПЕРВОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ РАСЧЕТАМ...76
Практика и верификация проектных электронных расчетов в строительных конструкциях: учебное пособие.
UDC 624.042 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.1.76.77. THE FIRST TEXTBOOK ON PROJECT ELECTRONIC CALCULATIONS. V.G. Zaikin, SUE GPI “Vladimirgrazhdanproekt”; e-mail: v.g.zaikin@mail.ru
G. Practice and verification of design electronic calculations in building structures: textbook.
G. Practice and verification of design electronic calculations in building structures: textbook.