N 4 за 2022 год
Расчеты на прочность
Strength calculations
УДК 624.016 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.2.7
П.А. АЛЕКСЕЕВ, магистрант, А.В. ТРОФИМОВ, к.т.н., доцент Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет; e-mail: zzerro0085@gmail.com
РАСЧЕТ КИРПИЧНЫХ СВОДЧАТЫ Х ПЕРЕКРЫТИЙ ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ БАЛКАМ МЕТОДОМ «СЕКТОРА ТОЛСТОСТЕННОГО КОЛЬЦА»...2
На сегодняшний день сводчатые кирпичные перекрытия по металлическим балкам не проектируются, но большинство существующих зданий с таким типом перекрытий нуждаются в реконструкции. Проектировщики сталкиваются с проблемой отсутствия нормативного метода расчета сводчатых перекрытий, который учитывал бы совместную работу балок со сводчатым заполнением. В связи с этим для определения категории технического состояния перекрытий поверочный расчет ведется для шарнирно опертой металлической балки с приложенной равномерно распределенной нагрузкой, что занижает значение несущей способности перекрытия. В соответствии с результатами неправильного поверочного расчета для сводчатых перекрытий по металлическим балкам понижается категория технического состояния, что приводит к неоправданному усилению перекрытия или его демонтажу. В рамках данной статьи был разработан метод расчета, который учитывает совместную работу элементов конструкции.
Ключевые слова: метод «сектора толстостенного кольца», перекрытие по металлическим балкам, сводчатое заполнение, прогиб балки, совместная работа, момент инерции.
РАСЧЕТ КИРПИЧНЫХ СВОДЧАТЫ Х ПЕРЕКРЫТИЙ ПО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ БАЛКАМ МЕТОДОМ «СЕКТОРА ТОЛСТОСТЕННОГО КОЛЬЦА»...2
На сегодняшний день сводчатые кирпичные перекрытия по металлическим балкам не проектируются, но большинство существующих зданий с таким типом перекрытий нуждаются в реконструкции. Проектировщики сталкиваются с проблемой отсутствия нормативного метода расчета сводчатых перекрытий, который учитывал бы совместную работу балок со сводчатым заполнением. В связи с этим для определения категории технического состояния перекрытий поверочный расчет ведется для шарнирно опертой металлической балки с приложенной равномерно распределенной нагрузкой, что занижает значение несущей способности перекрытия. В соответствии с результатами неправильного поверочного расчета для сводчатых перекрытий по металлическим балкам понижается категория технического состояния, что приводит к неоправданному усилению перекрытия или его демонтажу. В рамках данной статьи был разработан метод расчета, который учитывает совместную работу элементов конструкции.
Ключевые слова: метод «сектора толстостенного кольца», перекрытие по металлическим балкам, сводчатое заполнение, прогиб балки, совместная работа, момент инерции.
UDC 624.016 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.2.7. CALCULATION VAULTED FLOORS OF BRICK ON METAL BEAMS «SECTORS OF THE THICK-WALLED RING» METHOD. P.A.Alekseev, A.V.Trofimov, St.Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; e-mail: zzerro0085@gmail.com
Abstract. Currently beam vaulted floors of brick are not designed, but most of the existing buildings with this type of ceiling need to be reconstructed. Designers are faced with the problem of the lack of a normative method for calculating vaulted ceilings, which would take into account the composite action of beams with vaulted filling. In this regard, in order to determine the category of the technical condition of the ceilings, the checking calculation is made for a hinged metal beam with uniformly distributed load, which underrates the bearing capacity of the floor. In accordance with the results of an incorrect checking calculation for vaulted ceilings with metal beams, the technical condition category is reduced, which leads to unjustified strengthening of the ceiling or its dismantling. In this article, we developed the calculation method that takes into account the composite action of structural elements.
Key words: method «sectors of the thick-walled ring», metal beam floor, vaults, beam deflection, composite action, moment of inertia.
Key words: method «sectors of the thick-walled ring», metal beam floor, vaults, beam deflection, composite action, moment of inertia.
УДК 519.633 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.8.23
С.В. БАКУШЕВ, д.т.н., проф. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; e-mail: bakuchsv@mail.ru
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ В ПЕРЕМЕЩЕНИЯХ ТРЕХМЕРНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИ И ФИЗИЧЕСКИ НЕЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ДЛЯ РАЗРЫВНЫХ ЗАМЫКАЮЩИХ УРАВНЕНИЙ В ДЕКАРТОВОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ...8
Для трехмерной физически и геометрически нелинейной теории упругости рассматривается построение коэффициентов дифференциальных уравнений равновесия в перемещениях. Дифференциальные уравнения равновесия записаны в прямоугольной декартовой системе координат. Замыкающие уравнения – переменные модули объемного и сдвигового деформирования – физических соотношений аппроксимируются билинейными функциями. Физические зависимости записаны для четырех возможных законов деформирования сплошной среды в соответствии с билинейными графиками объемного и сдвигового деформирования. Законы деформирования на каждом линейном участке билинейных диаграмм объемного и сдвигового деформирования определяются секущими модулями билинейных графиков диаграмм объемного и сдвигового деформирования. Анализ показывает, что коэффициенты дифференциальных уравнений равновесия в перемещениях, являющихся дифференциальными уравнениями в частных производных второго порядка от перемещений по пространственным координатам, являются квадратичными функциями первых производных от перемещений по пространственным координатам. Построенные трехмерные дифференциальные уравнения равновесия в перемещениях могут найти практическое приложение при расчете конструкций с использованием трехмерных уравнений равновесия физически и геометрически нелинейной теории упругости в перемещениях, замыкающие уравнения физических соотношений для которых аппроксимированы билинейными функциями.
Ключевые слова: трехмерная теория упругости, физическая нелинейность, геометрическая нелинейность, дифференциальные уравнения равновесия в перемещениях, билинейная аппроксимация замыкающих уравнений.
Ключевые слова: трехмерная теория упругости, физическая нелинейность, геометрическая нелинейность, дифференциальные уравнения равновесия в перемещениях, билинейная аппроксимация замыкающих уравнений.
UDC 519.633 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.8.23. DISPLACEMENT DIFFERENTIAL EQUATIONS OF EQUILIBRIUM IN THREE-DIMENSIONAL GEOMETRICALLY AND PHYSICALLY NONLINEAR THEORY OF ELASTICITY FOR DISCONTINUOUS CLOSING EQUATIONS IN THE CARTESIAN COORDINATE SYSTEM. S.V.Bakushev, Penza State University of Architecture and Constructionn; e-mail: bakuchsv@mail.ru
Abstract. We consider the construction of coefficients of equilibrium differential equations in displacements for a three-dimensional physically and geometrically nonlinear theory of elasticity. Differential equations of equilibrium are done in a rectangular Cartesian coordinate system. Closing equations are variable modules of volumetric and shear deformation; physical relations are approximated by bilinear functions. Physical dependencies are recorded for four possible rules of continuum deformation in accordance with bilinear graphs of volume and shear deformation. The rules of deformation on each linear section of bilinear diagrams of volumetric and shear deformation are determined by the secant modules of bilinear graphs of volumetric and shear deformation diagrams. The analysis shows that the coefficients of differential equations of equilibrium in displacements, which are second-order partial differential equations of displacements along spatial coordinates, are quadratic functions of the first derivatives of displacements along spatial coordinates. The constructed three-dimensional differential equations of equilibrium in displacements can be applied in the calculation of structures using three-dimensional equilibrium equations of physically and geometrically nonlinear theory of elasticity in displacements, the closing equations of physical relations for which are approximated by bilinear functions.
Key words: three-dimensional theory of elasticity, physical nonlinearity, geometrical nonlinearity, differential equations of equilibrium in displacements, bilinear approximation of closing equations.
Key words: three-dimensional theory of elasticity, physical nonlinearity, geometrical nonlinearity, differential equations of equilibrium in displacements, bilinear approximation of closing equations.
УДК 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.24.28
С.В. БОСАКОВ1, д.т.н., профессор, О.В. KОЗУНОВА2, к.т.н., доцент 1РУП «Институт БелНИИС», Белорусский национальный технический университет, г. Минск 2Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Белорусский национальный технический университет, г. Минск; e-mail: sevibo@yahoo.com
СМЕШАННЫЙ МЕТОД В РАСЧЕТАХ ПЛАСТИНОК СО СЛОЖНЫМИ ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ...24
В работе представлены новые возможности использования смешанного метода для расчета изгибаемых пластинок со сложными граничными условиями. При составлении разрешающих уравнений достаточно иметь выражение для определения прогибов пластинки с защемленной в начале координат нормалью. Такие решения приводятся в ранее опубликованных работах авторов для пластинок различной формы. На основании этих решений составляются канонические уравнения смешанного метода, где неизвестными метода сил являются усилия в опорных связях, метода перемещений – линейное и угловые перемещения введенного в начале координат защемления. После определения неизвестных метода сил по общепринятым формулам смешанного метода определяются прогибы пластинки, по которым, в свою очередь, – внутренние усилия. Приводятся два примера расчета пластинок в декартовых и полярных координатах. Численная реализация предлагаемой методики и алгоритма упругого расчета изгибаемых пластинок со сложными граничными условиями проводится при использовании компьютерной программы Wolfram Mathematica 11.3.
Ключевые слова: смешанный метод, способ Жемочкина, сложные граничные условия, изгибаемая пластинка, усилия в опорных связях.
Ключевые слова: смешанный метод, способ Жемочкина, сложные граничные условия, изгибаемая пластинка, усилия в опорных связях.
UDC 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.24.28. MIXED METHOD FOR CALCULATIONS OF PLATES WITH COMPLEX BOUNDARY CONDITIONS. S.V.Bosakov1, O.V.Kozunova2, 1RUE “Institute BelNIIS”, Belarusian National Technical University, Minsk, 2Belarusian State University of Transport, Gomel, Belarusian National Technical University, Minsk; e-mail: sevibo@yahoo.com
Abstract. The paper presents new possibilities of using a mixed method for calculating bendable plates with complex boundary conditions. When composing resolving equations, it is sufficient to have an expression to determine the deflections of a plate with a normal pinched at the origin. Such solutions are given in the authors’ previously published works for plates of various shapes. On the basis of these solutions, the canonical equations of the mixed method are compiled, where the unknown forces of the method are the forces in the support links, the displacement method is linear and angular displacement of the pinching introduced at the origin. After determining the unknown forces of the method, according to the generally accepted formulas of the mixed method, the deflections of the plate are determined, according to which, in turn, internal forces are determined. Two examples of calculating plates in Cartesian and polar coordinates are given. Numerical implementation of the proposed methodology and algorithm for elastic calculation of bendable plates with complex boundary conditions is carried out using the Wolfram Mathematica 11.3 computer program.
Key words: contact problem, elastic base, Zhemochkin method, plate of complex shape in polar coordinates.
Abstract. The paper presents new possibilities of using a mixed method for calculating bendable plates with complex boundary conditions. When composing resolving equations, it is sufficient to have an expression to determine the deflections of a plate with a normal pinched at the origin. Such solutions are given in the authors’ previously published works for plates of various shapes. On the basis of these solutions, the canonical equations of the mixed method are compiled, where the unknown forces of the method are the forces in the support links, the displacement method is linear and angular displacement of the pinching introduced at the origin. After determining the unknown forces of the method, according to the generally accepted formulas of the mixed method, the deflections of the plate are determined, according to which, in turn, internal forces are determined. Two examples of calculating plates in Cartesian and polar coordinates are given. Numerical implementation of the proposed methodology and algorithm for elastic calculation of bendable plates with complex boundary conditions is carried out using the Wolfram Mathematica 11.3 computer program.
Key words: contact problem, elastic base, Zhemochkin method, plate of complex shape in polar coordinates.
УДК 624.075.23 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.29.35
Т.А. МУХАМЕДИЕВ, д-р техн. наук, С.А. МАЙОРОВ, инженер НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва; e-mail: takhir50@rambler.ru
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С УЧЕТОМ РАБОТЫ СЖАТОЙ КОМПОЗИТНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ АРМАТУРЫ...29
Изложены результаты исследования влияния работы сжатой композитной полимерной арматуры на несущую способность внецентренно сжатых элементов. Даны рекомендации по назначению расчетного сопротивления композитной арматуры осевому сжатию. Предложены зависимости для расчета прочности элементов с учетом работы сжатой композитной арматуры. Приведены результаты проверки надежности предложенной методики расчета прочности внецентренно сжатых элементов экспериментальными данными.
Ключевые слова: строительные конструкции, сжатые элементы, композитная полимерная арматура, прочность, методы расчета.
Т.А. МУХАМЕДИЕВ, д-р техн. наук, С.А. МАЙОРОВ, инженер НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва; e-mail: takhir50@rambler.ru
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С УЧЕТОМ РАБОТЫ СЖАТОЙ КОМПОЗИТНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ АРМАТУРЫ...29
Изложены результаты исследования влияния работы сжатой композитной полимерной арматуры на несущую способность внецентренно сжатых элементов. Даны рекомендации по назначению расчетного сопротивления композитной арматуры осевому сжатию. Предложены зависимости для расчета прочности элементов с учетом работы сжатой композитной арматуры. Приведены результаты проверки надежности предложенной методики расчета прочности внецентренно сжатых элементов экспериментальными данными.
Ключевые слова: строительные конструкции, сжатые элементы, композитная полимерная арматура, прочность, методы расчета.
UDC 624.075.23 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.29.35. STRENGTH CALCULATION OF ECCENTRICALLY COMPRESSED ELEMENTS TAKING INTO ACCOUNT THE OPERATION OF COMPRESSED FIBER REINFORCED POLYMER BARS. T.A. Mukhamediev, S.A. Maiorov, A.A.Gvozdev NIIZHB (JSC "SIC "Construction"), Moscow; e-mail: takhir50@rambler.ru
Abstract. The results of study of influence compressed fiber reinforced polymer bars on the capacity of eccentrically compressed elements are presented. The recommendations to assignment of yield strength for compressed fiber reinforced polymer bars are given. The dependence for strength calculation elements taking account the operation of compressed fiber reinforced polymer bars are suggest. The results of reliability verification of proposed method for calculating eccentrically compressed elements with experimental data are presented.
Key words: building structures, compressed elements, fiber reinforced polymer bars, strength, methods of calculation.
Abstract. The results of study of influence compressed fiber reinforced polymer bars on the capacity of eccentrically compressed elements are presented. The recommendations to assignment of yield strength for compressed fiber reinforced polymer bars are given. The dependence for strength calculation elements taking account the operation of compressed fiber reinforced polymer bars are suggest. The results of reliability verification of proposed method for calculating eccentrically compressed elements with experimental data are presented.
Key words: building structures, compressed elements, fiber reinforced polymer bars, strength, methods of calculation.
Нелинейные расчеты
Nonlinear calculations
УДК 624.046.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.36.42
Е.В. ПОПОВ, к.т.н., В.В. СОПИЛОВ, аспирант, Б.В. ЛАБУДИН, д.т.н., А.Е. ЗЕМЦОВСКИЙ, к.т.н., Е.С. ТОЧИЛОВА, студент Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова, г. Архангельск; e-mail: egpv1989@mail.ru
РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОЙ РАБОТЫ СВЯЗЕЙ СДВИГА...36
Представлена математическая модель расчета составных элементов с нелинейно-податливыми связями сдвига по деформациям. В основу алгоритма положена теория расчета составных стержней А. Р. Ржаницына, однако жесткость связей сдвига уточняется на каждом шаге для каждой связи в зависимости от величины сдвигающего усилия. Установлено, что неучет фактического характера деформирования связей вносит существенную погрешность при оценке деформативности составных балок на механических связях.
Ключевые слова: конструкционная древесина, нелинейная работа, составные балки, связи сдвига, жесткость, изгиб, вертикальные перемещения.
Е.В. ПОПОВ, к.т.н., В.В. СОПИЛОВ, аспирант, Б.В. ЛАБУДИН, д.т.н., А.Е. ЗЕМЦОВСКИЙ, к.т.н., Е.С. ТОЧИЛОВА, студент Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова, г. Архангельск; e-mail: egpv1989@mail.ru
РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОЙ РАБОТЫ СВЯЗЕЙ СДВИГА...36
Представлена математическая модель расчета составных элементов с нелинейно-податливыми связями сдвига по деформациям. В основу алгоритма положена теория расчета составных стержней А. Р. Ржаницына, однако жесткость связей сдвига уточняется на каждом шаге для каждой связи в зависимости от величины сдвигающего усилия. Установлено, что неучет фактического характера деформирования связей вносит существенную погрешность при оценке деформативности составных балок на механических связях.
Ключевые слова: конструкционная древесина, нелинейная работа, составные балки, связи сдвига, жесткость, изгиб, вертикальные перемещения.
UDC 624.046.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.36.42. CALCULATION OF COMPOSITE BENDING WOODEN ELEMENTS BY DEFORMATIONS CONSIDERING THE NONLINEAR WORK OF SHEAR BONDS. E.V. Popov, V.V. Sopilov, B.V. Labudin, A.E. Zemcovskii, E.S. Tochilova, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Arkhangelsk; e-mail: egpv1989@mail.ru
Abstract. The mathematical model for the calculation of component elements with non-linear-flexible shear connections by deformations is presented. The algorithm is based on the theory of calculation of component rods by A. R. Rzhanitsyn, however, the rigidity of the shear connections is refined at each step for each connection, depending on shear force. It has been established that neglecting the actual nature of the connections deformation introduces a significant error in the assessment of the deformability of component beams with mechanical connections.
Key words: nonlinear behavior, rigidity, vertical displacements, structural wood, shear connections, bending, component beams.
Abstract. The mathematical model for the calculation of component elements with non-linear-flexible shear connections by deformations is presented. The algorithm is based on the theory of calculation of component rods by A. R. Rzhanitsyn, however, the rigidity of the shear connections is refined at each step for each connection, depending on shear force. It has been established that neglecting the actual nature of the connections deformation introduces a significant error in the assessment of the deformability of component beams with mechanical connections.
Key words: nonlinear behavior, rigidity, vertical displacements, structural wood, shear connections, bending, component beams.
Расчеты на устойчивость
Stability calculation
УДК 624.046.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.43.49
Г.А. МАНУЙЛОВ, к.т.н., С.Б. КОСИЦЫН, д.т.н., М.М. БЕГИЧЕВ, к.т.н. Российский университет транспорта, г. Москва; e-mail: noxonius@mail.ru
О ВОЗМОЖНОСТИ ЗАМЕНЫ НЕБИФУРКАЦИОННЫХ ЗАДАЧ УСТОЙЧИВОСТИ УПРУГИХ РАМ НА БИФУРКАЦИОННЫЕ...43
При решении задач устойчивости рам часто прибегают к замене распределенной нагрузки, действующей на элемент рамы, на эквивалентную нагрузку в виде сосредоточенных сил, которые приложены в узлах рамы. Это приводит к тому, что изгибное равновесие балки становится безизгибным равновесием растяжения-сжатия. Такой прием вносит некоторые ошибки в вычисленные значения критических нагрузок. Нагрузка потери устойчивости для таких рам может оказаться как больше, так и меньше действительной нагрузки.
Ключевые слова: устойчивость, рама, геометрическая нелинейность, метод конечных элементов, бифуркация, предельная точка.
Г.А. МАНУЙЛОВ, к.т.н., С.Б. КОСИЦЫН, д.т.н., М.М. БЕГИЧЕВ, к.т.н. Российский университет транспорта, г. Москва; e-mail: noxonius@mail.ru
О ВОЗМОЖНОСТИ ЗАМЕНЫ НЕБИФУРКАЦИОННЫХ ЗАДАЧ УСТОЙЧИВОСТИ УПРУГИХ РАМ НА БИФУРКАЦИОННЫЕ...43
При решении задач устойчивости рам часто прибегают к замене распределенной нагрузки, действующей на элемент рамы, на эквивалентную нагрузку в виде сосредоточенных сил, которые приложены в узлах рамы. Это приводит к тому, что изгибное равновесие балки становится безизгибным равновесием растяжения-сжатия. Такой прием вносит некоторые ошибки в вычисленные значения критических нагрузок. Нагрузка потери устойчивости для таких рам может оказаться как больше, так и меньше действительной нагрузки.
Ключевые слова: устойчивость, рама, геометрическая нелинейность, метод конечных элементов, бифуркация, предельная точка.
UDC 624.046.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.43.49. PROBLEMS OF REPLACING NONBIFURCATIONAL STABILITY PROBLEMS OF ELASTIC FRAMES WITH BIFURCATIONAL PROBLEMS. G.A. Manuylov, S.B. Kositsyn, M.M. Begichev, Russian University of Transport, Moscow; e-mail: noxonius@mail.ru
Abstract. When solving frame stability problems, replacing a distributed load acting on a frame element with an equivalent load in the form of concentrated forces that are applied in the frame nodes is often resorted to. This causes the bending equilibrium of the beam to become a non-bending tension-compression equilibrium. The buckling load for such frames can be either greater or less than the actual load.
Key words: stability, frame, geometric nonlinearity, finite element method, bifurcation, limit point.
Abstract. When solving frame stability problems, replacing a distributed load acting on a frame element with an equivalent load in the form of concentrated forces that are applied in the frame nodes is often resorted to. This causes the bending equilibrium of the beam to become a non-bending tension-compression equilibrium. The buckling load for such frames can be either greater or less than the actual load.
Key words: stability, frame, geometric nonlinearity, finite element method, bifurcation, limit point.
УДК 624.07.147 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.50.54
А.А. МИНАСЯН, инженер ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), Москва; e-mail: 1747210@mail.ru
ОБЩАЯ И ЛОКАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ И СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ...50
Рассмотрены вопросы общей и локальной устойчивости многоэтажных зданий и высотных сооружений при аварийных (взрывы, землетрясения) нагрузках. Приведены дифференциальные уравнения, описывающие трехмерные поступательные и трехмерные вращательные колебания. Получены зависимости оценки локальной и общей устойчивости. Приведен численный пример, учитывающий локальную устойчивость по высшим формам колебания. При этом анализируется поведение реального 16-этажного каркасного здания в г. Ленинакане при землетрясении в Спитаке 7 декабря 1988 г. Проведены основные причины потери устойчивости и разрушения.
Ключевые слова: общая и локальная устойчивость, многомассовая динамическая система, трехмерные поступательные и вращательные колебания, аварийные нагрузки.
А.А. МИНАСЯН, инженер ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), Москва; e-mail: 1747210@mail.ru
ОБЩАЯ И ЛОКАЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ И СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ...50
Рассмотрены вопросы общей и локальной устойчивости многоэтажных зданий и высотных сооружений при аварийных (взрывы, землетрясения) нагрузках. Приведены дифференциальные уравнения, описывающие трехмерные поступательные и трехмерные вращательные колебания. Получены зависимости оценки локальной и общей устойчивости. Приведен численный пример, учитывающий локальную устойчивость по высшим формам колебания. При этом анализируется поведение реального 16-этажного каркасного здания в г. Ленинакане при землетрясении в Спитаке 7 декабря 1988 г. Проведены основные причины потери устойчивости и разрушения.
Ключевые слова: общая и локальная устойчивость, многомассовая динамическая система, трехмерные поступательные и вращательные колебания, аварийные нагрузки.
UDC 624.07.147 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.50.54. GENERAL AND LOCAL STABILITY OF MULTI-STOREY BUILDINGS UNDER DYNAMIC AND SEISMIC INFLUENCES. A.A. Minasyan, TSNIISK named after V.A. Kucherenko (JSC “SIC “Construction”), Moscow; e-mail: 1747210@mail.ru
Abstract. The issues of general and local stability of multi-storey buildings and high-rise structures under emergency (explosions, earthquakes) loads are considered. Differential equations describing three-dimensional translational and three-dimensional rotational oscillations are given. Dependences of local and general stability estimation are obtained. A numerical example is given that takes into account local stability in higher forms of oscillation. At the same time, the behavior of a real 16-storey frame building in Leninakan during the earthquake in Spitak on December 7, 1988 is analyzed. The main causes of loss of stability and destruction are carried out.
Key words: general and local stability, multi-mass dynamic system, three-dimensional translational and rotational oscillations, emergency loads.
Abstract. The issues of general and local stability of multi-storey buildings and high-rise structures under emergency (explosions, earthquakes) loads are considered. Differential equations describing three-dimensional translational and three-dimensional rotational oscillations are given. Dependences of local and general stability estimation are obtained. A numerical example is given that takes into account local stability in higher forms of oscillation. At the same time, the behavior of a real 16-storey frame building in Leninakan during the earthquake in Spitak on December 7, 1988 is analyzed. The main causes of loss of stability and destruction are carried out.
Key words: general and local stability, multi-mass dynamic system, three-dimensional translational and rotational oscillations, emergency loads.
УДК 624.154 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.55.60
В.С. УТКИН, д.т.н., проф., Ж.В. КОШЕЛЕВА, к.т.н., доц., Л.А. СУШЕВ, аспирант ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет»; e-mail: utkinvogtu@mail.ru
РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЛИНЫ ВИСЯЧИХ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ С УШИРЕНИЕМ ПРИ СЖИМАЮЩЕЙ НАГРУЗКЕ В ОДНОРОДНОМ ГРУНТЕ ОСНОВАНИЯ...55
В работе рассмотрен расчет бурнабивной висячей сваи с уширением на нижнем конце и без уширения в однородном грунте основания при центральном сжатии для определения ее эффективной длины. Изготовление свай с уширением отличается повышенной стоимостью, поэтому снижение их стоимости является актуальной проблемой. Этого можно достигнуть, в частности, выявлением значения эффективной длины сваи. Длина сваи считается эффективной, если под ее уширенной частью достигается напряжение в грунте, равное расчетному значению R сопротивления грунта основания, значения которого приведены в СП 24.13330.2011 (2021) для различных грунтов при различной глубине погружения сваи c H . В работе табличные значения H R представлены в виде зависимости c R H (функциями), вид которых определяется методом наименьших квадратов. В отличие от указаний по расчетам свай по СП 24.13330.2011(2021) предложена иная расчетная схема работы сваи в грунте основания без доведения ее до «срыва». В результате представлено расчетное уравнение для определения эффективной длины сваи с уширением на нижнем конце. Аналогичные расчеты применимы и для свай без уширения.
Ключевые слова: буронабивная свая, висячая свая с уширением, эффективная длина сваи, однородный грунт, несущая способность грунта, несущая способность сваи, сваи без уширения.
В.С. УТКИН, д.т.н., проф., Ж.В. КОШЕЛЕВА, к.т.н., доц., Л.А. СУШЕВ, аспирант ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет»; e-mail: utkinvogtu@mail.ru
РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЛИНЫ ВИСЯЧИХ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ С УШИРЕНИЕМ ПРИ СЖИМАЮЩЕЙ НАГРУЗКЕ В ОДНОРОДНОМ ГРУНТЕ ОСНОВАНИЯ...55
В работе рассмотрен расчет бурнабивной висячей сваи с уширением на нижнем конце и без уширения в однородном грунте основания при центральном сжатии для определения ее эффективной длины. Изготовление свай с уширением отличается повышенной стоимостью, поэтому снижение их стоимости является актуальной проблемой. Этого можно достигнуть, в частности, выявлением значения эффективной длины сваи. Длина сваи считается эффективной, если под ее уширенной частью достигается напряжение в грунте, равное расчетному значению R сопротивления грунта основания, значения которого приведены в СП 24.13330.2011 (2021) для различных грунтов при различной глубине погружения сваи c H . В работе табличные значения H R представлены в виде зависимости c R H (функциями), вид которых определяется методом наименьших квадратов. В отличие от указаний по расчетам свай по СП 24.13330.2011(2021) предложена иная расчетная схема работы сваи в грунте основания без доведения ее до «срыва». В результате представлено расчетное уравнение для определения эффективной длины сваи с уширением на нижнем конце. Аналогичные расчеты применимы и для свай без уширения.
Ключевые слова: буронабивная свая, висячая свая с уширением, эффективная длина сваи, однородный грунт, несущая способность грунта, несущая способность сваи, сваи без уширения.
UDC 624.154 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.55.60. CALCULATION OF THE EFFECTIVE LENGTH OF HANGING UNDER-REAM BORED PILES UNDER COMPRESSIVE LOAD IN A HOMOGENEOUS GROUND OF THE BASE. V.S. Utkin, Zh.V. Kosheleva, L.A. Sushev, Vologda State University; e-mail: utkinvogtu@mail.ru.
Abstract. The article considers the calculation of the effective length of an under-ream bored pile and a pile without broadening. The pile is located under axial compression conditions in a homogeneous ground of the base. Reducing the cost of piles is an important problem, since the manufacture of piles with broadening is characterized by increased cost. This can be achieved by identifying the value of the effective pile length. The length of the pile is considered effective if a stress in the ground is reached under its widened part equal to the calculated value R of the resistance of the ground of the base. The values of soil resistance are given in SP 24.13330.2011 (2021) for different soils at different depths of immersion of the Hc pile. In the paper, the tabular values of H and R are presented as a dependence of R on Hc (functions). The type of these functions is determined by the least squares method. In contrast to the instructions for the calculations of piles according to JV 24.13330.2011 (2021), a different design scheme for the operation of the pile in the ground of the base is proposed without bringing it to a “breakdown”. As a result, a calculation equation is presented to determine the effective length of the under-ream bored pile. Similar calculations are applicable for piles without broadening.
Key words: bored pile, under-ream hanging pile, effective pile length, homogeneous soil, bearing capacity of the soil, bearing capacity of the pile, piles without broadening.
Abstract. The article considers the calculation of the effective length of an under-ream bored pile and a pile without broadening. The pile is located under axial compression conditions in a homogeneous ground of the base. Reducing the cost of piles is an important problem, since the manufacture of piles with broadening is characterized by increased cost. This can be achieved by identifying the value of the effective pile length. The length of the pile is considered effective if a stress in the ground is reached under its widened part equal to the calculated value R of the resistance of the ground of the base. The values of soil resistance are given in SP 24.13330.2011 (2021) for different soils at different depths of immersion of the Hc pile. In the paper, the tabular values of H and R are presented as a dependence of R on Hc (functions). The type of these functions is determined by the least squares method. In contrast to the instructions for the calculations of piles according to JV 24.13330.2011 (2021), a different design scheme for the operation of the pile in the ground of the base is proposed without bringing it to a “breakdown”. As a result, a calculation equation is presented to determine the effective length of the under-ream bored pile. Similar calculations are applicable for piles without broadening.
Key words: bored pile, under-ream hanging pile, effective pile length, homogeneous soil, bearing capacity of the soil, bearing capacity of the pile, piles without broadening.
Экспериментальные исследования
Experimental studies
УДК 69.07, 624.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.61.67
А.И. КОВАЛЕНКО, инженер, Д.В. КОНИН, к.т.н., П.В. НАХВАЛЬНОВ, инженер, Д.В. СОЛОВЬЕВ, к.т.н. ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва; e-mail: konden@inbox.ru
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ...61
С целю подтверждения коэффициента трения проведен ряд экспериментов на моделях фрикционных соединений с контактными поверхностями, подвергнутыми дробеструйной обработке. Установлена зависимость коэффициента трения от технологии подготовки контактных поверхностей и наличия защитного покрытия. Полученные данные говорят о том, что достижение максимального гарантированного коэффициента трения в 0,58 требует тщательного контроля за подготовкой контактной поверхности. Отмечено отсутствие нормативных требований к технологии абразивоструйной обработки и контролю качества поверхности трения. Приведены отличия в подходах к определению коэффициента трения между отечественной и зарубежной методикой. Обоснована целесообразность пересмотра значений коэффициентов трения для различных способов обработки поверхностей, принимаемых в СП 16.13330.2017 для фрикционных соединений.
Ключевые слова: болт, трение, дробь, песок, купершлак, шероховатость, фрикционое соединение, технология очистки, абразивоструйная обработка, контролируемое натяжение.
А.И. КОВАЛЕНКО, инженер, Д.В. КОНИН, к.т.н., П.В. НАХВАЛЬНОВ, инженер, Д.В. СОЛОВЬЕВ, к.т.н. ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва; e-mail: konden@inbox.ru
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ...61
С целю подтверждения коэффициента трения проведен ряд экспериментов на моделях фрикционных соединений с контактными поверхностями, подвергнутыми дробеструйной обработке. Установлена зависимость коэффициента трения от технологии подготовки контактных поверхностей и наличия защитного покрытия. Полученные данные говорят о том, что достижение максимального гарантированного коэффициента трения в 0,58 требует тщательного контроля за подготовкой контактной поверхности. Отмечено отсутствие нормативных требований к технологии абразивоструйной обработки и контролю качества поверхности трения. Приведены отличия в подходах к определению коэффициента трения между отечественной и зарубежной методикой. Обоснована целесообразность пересмотра значений коэффициентов трения для различных способов обработки поверхностей, принимаемых в СП 16.13330.2017 для фрикционных соединений.
Ключевые слова: болт, трение, дробь, песок, купершлак, шероховатость, фрикционое соединение, технология очистки, абразивоструйная обработка, контролируемое натяжение.
UDC 69.07, 624.014.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.61.67. EXPERIMENTAL STUDY OF THE COEFFICIENT OF FRICTION IN SLIP CRITICAL BOLT JOINTS. A.I.Kovalenko, D.V.Konin, P.V.Nahvalnov, D.V.Solovev, TSNIISK named after V.A. Kucherenko (JSC “SIC“Construction”), Moscow; e-mail: konden@inbox.ru
Abstract. In order to confirm the slip factor, a series of experiments carried out on models of slip critical joints with contact surfaces subjected to shot blasting. The dependence of the slip factor on the technology of preparation of contact surfaces and the presence of a protective coating is established. The data obtained suggest that achieving the maximum guaranteed coefficient of friction of 0.58 requires careful control over the preparation of the contact surface. The absence of regulatory requirements for the technology of abrasive blasting and quality control of the friction surface is noted. Differences in approaches to the determination of the coefficient of friction between domestic and foreign methods are given. The expediency of revising the values of slip factor for various methods of surface treatment adopted in SP 16.13330.2017 for slip critical joints is substantiated.
Key words: bolt, friction, shot, sand, copper slag, roughness, slip critical joint, cleaning technology, abrasive blasting, pretension.
Abstract. In order to confirm the slip factor, a series of experiments carried out on models of slip critical joints with contact surfaces subjected to shot blasting. The dependence of the slip factor on the technology of preparation of contact surfaces and the presence of a protective coating is established. The data obtained suggest that achieving the maximum guaranteed coefficient of friction of 0.58 requires careful control over the preparation of the contact surface. The absence of regulatory requirements for the technology of abrasive blasting and quality control of the friction surface is noted. Differences in approaches to the determination of the coefficient of friction between domestic and foreign methods are given. The expediency of revising the values of slip factor for various methods of surface treatment adopted in SP 16.13330.2017 for slip critical joints is substantiated.
Key words: bolt, friction, shot, sand, copper slag, roughness, slip critical joint, cleaning technology, abrasive blasting, pretension.
УДК 624.072.2.014 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.68.78
М.И. ФАРФЕЛЬ1, 2, к.т.н., доцент, Л.С. РОЖКОВА1, инженер 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва, 2НИУ МГСУ, г. Москва; e-mail: Farfelmi@yandex.ru
ИСПЫТАНИЕ СТЕКЛЯННЫХ БАЛОК, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПРОГОНОВ ПОКРЫТИЯ АТРИУМА В г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ...68
Перед реконструкцией и реставрацией Восточного крыла Главного Штаба, с целью устройства во дворе 4 атриума для помещений Государственного Эрмитажа в г. Санкт-Петербурге, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» провел испытания натурной стеклянной балки, предназначенной в качестве прогона на покрытие. В статье приведены методика испытаний, конструкция стенда для испытания, устройства для приложения нагрузки и снятия показаний с приборов. Представлен анализ результатов эксперимента, на основании которого вместо предлагаемых стеклянных балок на покрытии двора были установлены металлические балки и прогоны. Даны рекомендации для использования стеклянных балок в качестве несущих конструкций. Ключевые слова: конструкции покрытия, прогоны, связи, фермы, стеклянные балки, расчет, несущая способность, деформированная схема, продольные и поперечные усилия, изгибающий момент.
М.И. ФАРФЕЛЬ1, 2, к.т.н., доцент, Л.С. РОЖКОВА1, инженер 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва, 2НИУ МГСУ, г. Москва; e-mail: Farfelmi@yandex.ru
ИСПЫТАНИЕ СТЕКЛЯННЫХ БАЛОК, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПРОГОНОВ ПОКРЫТИЯ АТРИУМА В г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ...68
Перед реконструкцией и реставрацией Восточного крыла Главного Штаба, с целью устройства во дворе 4 атриума для помещений Государственного Эрмитажа в г. Санкт-Петербурге, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» провел испытания натурной стеклянной балки, предназначенной в качестве прогона на покрытие. В статье приведены методика испытаний, конструкция стенда для испытания, устройства для приложения нагрузки и снятия показаний с приборов. Представлен анализ результатов эксперимента, на основании которого вместо предлагаемых стеклянных балок на покрытии двора были установлены металлические балки и прогоны. Даны рекомендации для использования стеклянных балок в качестве несущих конструкций. Ключевые слова: конструкции покрытия, прогоны, связи, фермы, стеклянные балки, расчет, несущая способность, деформированная схема, продольные и поперечные усилия, изгибающий момент.
UDC 624.072.2.014 DOI: 10.37538/0039-2383.2022.4.68.78. TESTING OF GLASS BEAMS INTENDED FOR COATING RUNS ATRIUM IN ST. PETERSBURG. M.I.Farfel1,2, L.S.Rozhkova1, 1TSNIISK named after V.A. Kucherenko (JSC “SIC “Construction”), Moscow, 2NRU MGSU, Moscow; e-mail: Farfelmi@yandex.ru.
Abstract. Before the reconstruction and restoration of the Eastern Wing of the General Staff, in order to install an atrium in the courtyard 4 for the premises of the State Hermitage Museum in St. Petersburg, the V.A. Kucherenko TSNIISK of JSC “SIC “Construction” tested a full-scale glass beam intended as a covering run. The article presents the test procedure, the design of the test stand, devices for applying the load and taking readings from the instruments. An analysis of the results of the experiment is presented, on the basis of which, instead of the proposed glass beams, metal beams and girders were installed on the courtyard covering. Recommendations are given for the use of glass beams as load-bearing structures.
Abstract. Before the reconstruction and restoration of the Eastern Wing of the General Staff, in order to install an atrium in the courtyard 4 for the premises of the State Hermitage Museum in St. Petersburg, the V.A. Kucherenko TSNIISK of JSC “SIC “Construction” tested a full-scale glass beam intended as a covering run. The article presents the test procedure, the design of the test stand, devices for applying the load and taking readings from the instruments. An analysis of the results of the experiment is presented, on the basis of which, instead of the proposed glass beams, metal beams and girders were installed on the courtyard covering. Recommendations are given for the use of glass beams as load-bearing structures.
Key words: coating structures, girders, ties, trusses, glass beams, calculation, bearing capacity, deformed scheme, longitudinal and transverse forces, bending moment.