N 3 за 2023 год
Расчеты на прочность
Strength calculations
М. В. СУХОТЕРИН1, д.т.н., доц., В.Н. ГЛУХИХ2, д.т.н., проф., И.В. ВОЙТКО1, к.т.н., доц., Е.М. ПАСТУШОК1, доц. 1ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова, 2Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; e-mail: sukhoterinmv@gumrf.ru
КОЛЕБАНИЯ ЗАЩЕМЛЕННОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ – СЖАТИИ ЕЕ ПЛОСКОСТИ...7
В работе исследована зависимость собственной частоты колебаний защемленной прямоугольной пластины от величины равномерно распределенных сжимающих (или растягивающих) усилий, приложенных ко всем ее граням. Задача решена с помощью двух гиперболо-тригонометрических рядов, удовлетворяющих всем условиям краевой задачи. Получена разрешающая бесконечная однородная система линейных алгебраических уравнений относительно одной последовательности коэффициентов ряда, которая в качестве параметров содержит собственную частоту и интенсивность продольной нагрузки. Собственная частота вычислялась для ряда значений продольной нагрузки до ее критической величины. При этом использовался итерационный метод отыскания нетривиальных решений системы в сочетании с методом перебора частоты (метод «стрельбы»). Установлено, что с ростом сжимающей нагрузки собственная частота квадратной пластины уменьшается по параболическому закону. Численные результаты сравниваются с результатами других авторов.
Ключевые слова: собственные колебания, продольное растяжение-сжатие, защемленная прямоугольная пластина, итерационный метод, гиперболо-тригонометрические ряды.
УДК 62-6 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.2.6
В.И. АНДРЕЕВ, д.т.н., И.М. ПОЛЯКОВА, к.т.н. НИУ МГСУ; e-mail: asv@mgsu.ru
РАСЧЕТ НЕЛИНЕЙНО-УПРУГОЙ ТРЕХСЛОЙНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ С УЧЕТОМ СПЛОШНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ, ВЫЗВАННОЙ ПОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ...2
В работе рассматривается задача определения напряженно-деформированного состояния толстостенной цилиндрической оболочки, подвергнутой температурному воздействию. Оболочка состоит из трех слоев: двух слоев жаропрочного бетона и стального внешнего слоя. В расчете учитывается сплошная неоднородность материалов, вызванная стационарным температурным полем, а также нелинейный характер деформации бетона. Нелинейная задача с переменными параметрами упругости E и ν, решаемая методом последовательных приближений, описана в статье [1].
Ключевые слова: цилиндрическая слоистая оболочка, температурное воздействие, нелинейность, жаростойкий бетон.
В.И. АНДРЕЕВ, д.т.н., И.М. ПОЛЯКОВА, к.т.н. НИУ МГСУ; e-mail: asv@mgsu.ru
РАСЧЕТ НЕЛИНЕЙНО-УПРУГОЙ ТРЕХСЛОЙНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ С УЧЕТОМ СПЛОШНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ, ВЫЗВАННОЙ ПОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ...2
В работе рассматривается задача определения напряженно-деформированного состояния толстостенной цилиндрической оболочки, подвергнутой температурному воздействию. Оболочка состоит из трех слоев: двух слоев жаропрочного бетона и стального внешнего слоя. В расчете учитывается сплошная неоднородность материалов, вызванная стационарным температурным полем, а также нелинейный характер деформации бетона. Нелинейная задача с переменными параметрами упругости E и ν, решаемая методом последовательных приближений, описана в статье [1].
Ключевые слова: цилиндрическая слоистая оболочка, температурное воздействие, нелинейность, жаростойкий бетон.
UDC 62-6 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.2.6. CALCULATION OF A NONLINEAR ELASTIC THREE-LAYER CYLINDRICAL SHELL ACCOUNTING THE CONTINUOUS INHOMOGENEITY CAUSED BY THE TEMPERATURE FIELD. V.I. Andreev, I.M. Polyakova, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: asv@mgsu.ru
Abstract. The paper considers the problem of determining the stress-strain state of a thick-walled cylindrical shell subjected to temperature effects. The shell consists of three layers: two layers of heat-resistant concrete and a steel outer layer. The calculation takes into account the continuous inhomogeneity of materials caused by a stationary temperature field, as well as the non-linear nature of concrete deformation. A nonlinear problem with variable elasticity parameters E and ν, solved by the method of successive approximations, is described in the article [1].
Keywords: cylindrical layered shell, temperature effect, non-linearity, refractory concrete.
Abstract. The paper considers the problem of determining the stress-strain state of a thick-walled cylindrical shell subjected to temperature effects. The shell consists of three layers: two layers of heat-resistant concrete and a steel outer layer. The calculation takes into account the continuous inhomogeneity of materials caused by a stationary temperature field, as well as the non-linear nature of concrete deformation. A nonlinear problem with variable elasticity parameters E and ν, solved by the method of successive approximations, is described in the article [1].
Keywords: cylindrical layered shell, temperature effect, non-linearity, refractory concrete.
Расчеты на устойчивость
Stability calculations
УДК 624.35:531.391.3 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.7.14М. В. СУХОТЕРИН1, д.т.н., доц., В.Н. ГЛУХИХ2, д.т.н., проф., И.В. ВОЙТКО1, к.т.н., доц., Е.М. ПАСТУШОК1, доц. 1ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова, 2Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; e-mail: sukhoterinmv@gumrf.ru
КОЛЕБАНИЯ ЗАЩЕМЛЕННОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ – СЖАТИИ ЕЕ ПЛОСКОСТИ...7
В работе исследована зависимость собственной частоты колебаний защемленной прямоугольной пластины от величины равномерно распределенных сжимающих (или растягивающих) усилий, приложенных ко всем ее граням. Задача решена с помощью двух гиперболо-тригонометрических рядов, удовлетворяющих всем условиям краевой задачи. Получена разрешающая бесконечная однородная система линейных алгебраических уравнений относительно одной последовательности коэффициентов ряда, которая в качестве параметров содержит собственную частоту и интенсивность продольной нагрузки. Собственная частота вычислялась для ряда значений продольной нагрузки до ее критической величины. При этом использовался итерационный метод отыскания нетривиальных решений системы в сочетании с методом перебора частоты (метод «стрельбы»). Установлено, что с ростом сжимающей нагрузки собственная частота квадратной пластины уменьшается по параболическому закону. Численные результаты сравниваются с результатами других авторов.
Ключевые слова: собственные колебания, продольное растяжение-сжатие, защемленная прямоугольная пластина, итерационный метод, гиперболо-тригонометрические ряды.
UDC 624.35:531.391.3 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.7.14. VIBRATIONS OF THE CLAMPED RECTANGULAR PLATE UNDER TENSION – COMPRESSION ITS PLANES. M.V. Sukhoterin1, V.N. Glukhikh2, I.V. Voytko1, E.M. Pastushok1, 1Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, Saint-Petersburg, Russia, 2Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint-Petersburg, Russia; e-mail: sukhoterinmv@gumrf.ru
Abstract. The dependence of the natural oscillation frequency of a pinched rectangular plate on the magnitude of uniformly distributed compressive (or tensile) forces applied to all its faces is investigated. The problem is solved using two hyperbolo-trigonometric series satisfying all the conditions of the boundary value problem. A resolving infinite homogeneous system of linear algebraic equations is obtained with respect to a single sequence of coefficients of a series, which contains the natural frequency and intensity of the longitudinal load as parameters. The natural frequency was calculated for a number of values of the longitudinal load up to its critical value. At the same time, an iterative method of finding nontrivial solutions of the system was used in combination with the frequency sampling method (the “shooting” method). It is established that with increasing compressive load, the natural frequency of the square plate decreases according to the parabolic law. Numerical results are compared with the results of other authors.
Keywords: Natural oscillations, longitudinal tension-compression, pinched rectangular plate, iterative method, hyperbolic-trigonometric series.
Abstract. The dependence of the natural oscillation frequency of a pinched rectangular plate on the magnitude of uniformly distributed compressive (or tensile) forces applied to all its faces is investigated. The problem is solved using two hyperbolo-trigonometric series satisfying all the conditions of the boundary value problem. A resolving infinite homogeneous system of linear algebraic equations is obtained with respect to a single sequence of coefficients of a series, which contains the natural frequency and intensity of the longitudinal load as parameters. The natural frequency was calculated for a number of values of the longitudinal load up to its critical value. At the same time, an iterative method of finding nontrivial solutions of the system was used in combination with the frequency sampling method (the “shooting” method). It is established that with increasing compressive load, the natural frequency of the square plate decreases according to the parabolic law. Numerical results are compared with the results of other authors.
Keywords: Natural oscillations, longitudinal tension-compression, pinched rectangular plate, iterative method, hyperbolic-trigonometric series.
Экспериментальные исследования
Experimental studius
УДК 624.01:533.6 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.15.35
М.А. БЕРЕЗИН12, М.М. БЕРЕЗИН12, В.В. КАТЮШИН2, к.т.н., И.В. ЛЕБЕДЕВА3, к.т.н., 1Новосибирский отдел аэродинамики сооружений, 2Научно-исследовательская и проектно-строительная фирма «УНИКОН», 3ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; e-mail: ivlebed@mail.ru
М.А. БЕРЕЗИН12, М.М. БЕРЕЗИН12, В.В. КАТЮШИН2, к.т.н., И.В. ЛЕБЕДЕВА3, к.т.н., 1Новосибирский отдел аэродинамики сооружений, 2Научно-исследовательская и проектно-строительная фирма «УНИКОН», 3ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; e-mail: ivlebed@mail.ru
АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА 3-АТ-17,5/3 ФИРМЫ УНИКОН. ПОЛВЕКА В ЭКСПЛУАТАЦИИ...15
Аэродинамическая труба с длинной рабочей частью, предназначенная для экспериментального решения задач энергетического, гражданского, промышленного строительства, а также для оценки экологических показателей проектируемых и существующих объектов, находилась в эксплуатации 50 лет. Решены вопросы давления ветра на проектируемые главные корпуса и вспомогательные здания, башенные градирни, на угольные транспортерные галереи мощных тепловых электростанций, на опоры, фазы и гирлянды изоляторов уникальных линий электропередачи в габаритах 1150 киловольт (переменного тока) и 1500 киловольт (постоянного тока), вопросы снеговых заносов электропреобразовательных комплексов, складов энергетического угля. Показано, что при определенных направлениях ветра относительно исследуемого объекта ветровое давление в локальных областях кровли и фасадов может превышать в 4 (четыре) и более раз рекомендованные нормативными документами величины. Исследованы аэродинамические показатели высотных и уникальных зданий и комплексов в условиях взаимного влияния отдельных зданий в комплексе, и разработаны рекомендации по назначению ветровых и снеговых нагрузок на здания и сооружения. Результаты модельных исследований в аэродинамической трубе 3-АТ-17.5/3 фирмы УНИКОН положены в основу Временных Рекомендаций МДС 20-1.2006. Разработаны и предложены методы снижения объёмов выноса угольной пыли с поверхности открытых складов энергетического угля, а также с поверхности отвалов породы при добыче угля открытым способом.
Аэродинамическая труба с длинной рабочей частью, предназначенная для экспериментального решения задач энергетического, гражданского, промышленного строительства, а также для оценки экологических показателей проектируемых и существующих объектов, находилась в эксплуатации 50 лет. Решены вопросы давления ветра на проектируемые главные корпуса и вспомогательные здания, башенные градирни, на угольные транспортерные галереи мощных тепловых электростанций, на опоры, фазы и гирлянды изоляторов уникальных линий электропередачи в габаритах 1150 киловольт (переменного тока) и 1500 киловольт (постоянного тока), вопросы снеговых заносов электропреобразовательных комплексов, складов энергетического угля. Показано, что при определенных направлениях ветра относительно исследуемого объекта ветровое давление в локальных областях кровли и фасадов может превышать в 4 (четыре) и более раз рекомендованные нормативными документами величины. Исследованы аэродинамические показатели высотных и уникальных зданий и комплексов в условиях взаимного влияния отдельных зданий в комплексе, и разработаны рекомендации по назначению ветровых и снеговых нагрузок на здания и сооружения. Результаты модельных исследований в аэродинамической трубе 3-АТ-17.5/3 фирмы УНИКОН положены в основу Временных Рекомендаций МДС 20-1.2006. Разработаны и предложены методы снижения объёмов выноса угольной пыли с поверхности открытых складов энергетического угля, а также с поверхности отвалов породы при добыче угля открытым способом.
Ключевые слова: ветер, пограничный слой, генплан, сооружение, фасад, кровля, давление, пульсации, коэффициенты давления Ce , снеговая нагрузка, коэффициент формы μ, аэродинамическая труба, мониторинг, анализ.
UDC: 624.01:533.6 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.15.35. WIND TUNNEL 3-AT-17,5/3 OF THE COMPANY UNIKON. HALF A CENTURY IN OPERATION. M.A. Berezin1, М.М. Berezin1, V.V. Katyushin2, I.V. Lebedeva3, 1Novosibirsk Department of Aerodynamics of Buildings, Research and Development and Construction Company “UNIKON”, 2Research and Development and Construction Company “UNIKON”, 3Research Institute of Building Construction named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction; e-mail: ivlebed@mail.ru
Annotation. The wind tunnel with a long working part, designed for experimental solution of problems of energy, civil, industrial construction, as well as assessment of environmental indicators of projected and existing facilities, has been in operation for 50 years. The issues of wind pressure on the projected main buildings and auxiliary buildings, tower cooling towers, coal conveyor galleries of powerful thermal power plants, supports, phases and garlands of insulators of unique power transmission lines in dimensions of 1150 kilovolts (AC) and 1500 kilovolts (DC), issues of snow drifts of electric conversion complexes, warehouses of thermal coal have been resolved. It is shown that with certain wind directions relative to the studied object, the wind pressure in the local areas of the roof and facades can exceed 4 (four) or more times the values recommended by regulatory documents. The aerodynamic parameters of high-rise and unique buildings and complexes have been studied under the conditions of mutual influence of individual buildings in the complex, and recommendations have been developed for the purpose of wind and snow loads on buildings and structures. The results of model studies in the wind tunnel 3-AT-17.5/3 of the UNICON company are the basis for the Temporary Recommendations of the MDS 20-1.2006. Methods have been developed and proposed to reduce the volume of coal dust removal from the surface of open warehouses of thermal coal, as well as from the surface of rock dumps during open-pit coal mining. During the half-century period of technical operation, all non-metallic components of the wind tunnel have become physically obsolete, nodes with movable elements have worked out their resource, which required a deep modernization of the aerodynamic channel.
Keywords: wind, boundary layer, master plan, structure, facade, roof, pressure, pulsations, pressure coefficients Ce, snow load, shape coefficient μ, wind tunnel, monitoring, analysis.
Keywords: wind, boundary layer, master plan, structure, facade, roof, pressure, pulsations, pressure coefficients Ce, snow load, shape coefficient μ, wind tunnel, monitoring, analysis.
УДК: 69.058.7 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.36.45
М.О. ПАВЛОВА1, к.т.н., В.А. ЗАХАРОВ1, А.М. КВАРДАКОВА2, 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство», 2НИУ МГСУ; e-mail: kvardakova.nastja@gmail.com
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ УЗЕЛ ОКОННОГО ОТКОСА...36
Произведена оценка требований по энергетической эффективности проектируемых и уже построенных зданий. Проведен анализ теплотехнической неоднородности конструкций наружных стен возведенных зданий. Определена важность краевых зон при расчетах потерь тепла через ограждающие конструкции. Приведены результаты расчетов теплопотерь через узел оконного откоса для окна с алюминиевым профилем. Среди трех рассматриваемых утеплителей выбран наилучший вариант с точки зрения эффективности теплозащиты, стоимости и технических характеристик в целом. Основной проблемой, рассматриваемой в статье, является недооцененность влияния краевых зон окон на общий уровень теплопотерь через ограждающие конструкции здания.
Ключевые слова: энергоэффективность, тепловая защита зданий, ограждающие конструкции, теплопотери, оконный откос.
UDC: 69.058.7 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.36.45. STUDY OF HEAT LOSS THROUGH A WINDOW SLOPE. M.O.Pavlova1, V.A.Zaharov1, A.M.Kvardakova2, 1Research Institute of Building Constructions named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction, 2Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: kvardakova.nastja@gmail.com
Abstract. An assessment of the energy efficiency requirements of the designed and already constructed buildings has been made. The analysis of the thermal heterogeneity of the structures of the external walls of the erected buildings is carried out. The importance of edge zones in the calculation of heat losses through enclosing structures is determined. The results of calculations of heat loss through the window slope node for a window with an aluminum profile are presented. Among the three considered insulation materials, the best option was chosen in terms of thermal protection efficiency, cost and technical characteristics in general. The main problem considered in the article is the underestimation of the influence of the edge zones of windows on the overall level of heat loss through the enclosing structures of the building.
Keywords: energy efficiency, thermal protection of buildings, enclosing structures, heat loss, window slope.
М.О. ПАВЛОВА1, к.т.н., В.А. ЗАХАРОВ1, А.М. КВАРДАКОВА2, 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство», 2НИУ МГСУ; e-mail: kvardakova.nastja@gmail.com
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ УЗЕЛ ОКОННОГО ОТКОСА...36
Произведена оценка требований по энергетической эффективности проектируемых и уже построенных зданий. Проведен анализ теплотехнической неоднородности конструкций наружных стен возведенных зданий. Определена важность краевых зон при расчетах потерь тепла через ограждающие конструкции. Приведены результаты расчетов теплопотерь через узел оконного откоса для окна с алюминиевым профилем. Среди трех рассматриваемых утеплителей выбран наилучший вариант с точки зрения эффективности теплозащиты, стоимости и технических характеристик в целом. Основной проблемой, рассматриваемой в статье, является недооцененность влияния краевых зон окон на общий уровень теплопотерь через ограждающие конструкции здания.
Ключевые слова: энергоэффективность, тепловая защита зданий, ограждающие конструкции, теплопотери, оконный откос.
UDC: 69.058.7 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.36.45. STUDY OF HEAT LOSS THROUGH A WINDOW SLOPE. M.O.Pavlova1, V.A.Zaharov1, A.M.Kvardakova2, 1Research Institute of Building Constructions named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction, 2Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: kvardakova.nastja@gmail.com
Abstract. An assessment of the energy efficiency requirements of the designed and already constructed buildings has been made. The analysis of the thermal heterogeneity of the structures of the external walls of the erected buildings is carried out. The importance of edge zones in the calculation of heat losses through enclosing structures is determined. The results of calculations of heat loss through the window slope node for a window with an aluminum profile are presented. Among the three considered insulation materials, the best option was chosen in terms of thermal protection efficiency, cost and technical characteristics in general. The main problem considered in the article is the underestimation of the influence of the edge zones of windows on the overall level of heat loss through the enclosing structures of the building.
Keywords: energy efficiency, thermal protection of buildings, enclosing structures, heat loss, window slope.
Нормирование
Standardization
УДК 624.072.2.014 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.46.53
И.И. ВЕДЯКОВ1, д.т.н., проф., М.И. ГУКОВА1, к.т.н., М.И. ФАРФЕЛЬ1,2, к.т.н., доцент 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство», 2НИУ МГСУ; e-mail: farfelmi@yandex.ru
ИЗМЕНЕНИЯ № 3 К НОРМАМ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (СП 294.1325800.2017)...46
Внесенные Изменения №3 в СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования» приведены в помощь проектировщикам и в ответ на поступившие к разработчикам с 2020 по 2022 год вопросы. В состав Изменений №3 вошли 10 разделов. При этом в разделе 2 «Нормативные ссылки» учтены вступившие в действие новые своды правил и ГОСТы, изменения в своды правил, в том числе в СП 16.13330. Наиболее значимыми являются изменения, внесенные в раздел 7 (по расчету на устойчивость стержней швеллерного сечения, подверженных сжатию и изгибу в двух плоскостях) и в раздел 20 к требованиям по расчету балок с перфорированной стенкой из прокатных двутавров (≥ Ι 20) из стали с пределом текучести, принимаемым по таблице В.5 СП 16.13330.2017, или сварного сечения из листового проката из стали с пределом текучести, принимаемым по таблице В.3 СП 16.13330.2017.
Ключевые слова: сталь, стальная конструкция, несущая способность, жесткость, ферма, балка, стержень, болт, связь, прокат.
И.И. ВЕДЯКОВ1, д.т.н., проф., М.И. ГУКОВА1, к.т.н., М.И. ФАРФЕЛЬ1,2, к.т.н., доцент 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство», 2НИУ МГСУ; e-mail: farfelmi@yandex.ru
ИЗМЕНЕНИЯ № 3 К НОРМАМ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (СП 294.1325800.2017)...46
Внесенные Изменения №3 в СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования» приведены в помощь проектировщикам и в ответ на поступившие к разработчикам с 2020 по 2022 год вопросы. В состав Изменений №3 вошли 10 разделов. При этом в разделе 2 «Нормативные ссылки» учтены вступившие в действие новые своды правил и ГОСТы, изменения в своды правил, в том числе в СП 16.13330. Наиболее значимыми являются изменения, внесенные в раздел 7 (по расчету на устойчивость стержней швеллерного сечения, подверженных сжатию и изгибу в двух плоскостях) и в раздел 20 к требованиям по расчету балок с перфорированной стенкой из прокатных двутавров (≥ Ι 20) из стали с пределом текучести, принимаемым по таблице В.5 СП 16.13330.2017, или сварного сечения из листового проката из стали с пределом текучести, принимаемым по таблице В.3 СП 16.13330.2017.
Ключевые слова: сталь, стальная конструкция, несущая способность, жесткость, ферма, балка, стержень, болт, связь, прокат.
UDC 624.072.2.014 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.46.53. AMENDMENTS No.3 TO THE STANDARDS FOR THE DESIGN OF STEEL STRUCTURES (SP 294.1325800.2017). I.I. Vedyakov1, M.I. Gukova1, M.I. Farfel1,2, 1TSNIISK named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction, 2Moscow State University of Civil Engineering; e-mail: farfelmi@yandex.ru
Abstract: Amendments No. 3 to SP 294.1325800.2017 “Steel structures. Design rules” are given to help designers and in response to questions received by developers from 2020 to 2022. Changes No. 3 included 10 sections. At the same time, section 2 “Regulatory references” takes into account the new codes of rules and GOST standards that have come into effect, changes to the codes of rules, including in SP 16.13330. The most significant are the changes made to Section 7 (based on the stability of channel cross-section rods subject to compression and bending in two planes) and Section 20 to the requirements for the calculation of beams with a perforated wall made of rolled I-beams (≥ 20) made of steel with a yield strength accepted according to Table B.5 SP 16.13330.2017, or a welded section made of rolled steel sheets with a yield strength accepted according to Table B.3 of SP 16.13330.2017.
Keywords: steel, steel structure, bearing capacity, stiffness, truss, beam, rod, bolt, connection, rental.
Abstract: Amendments No. 3 to SP 294.1325800.2017 “Steel structures. Design rules” are given to help designers and in response to questions received by developers from 2020 to 2022. Changes No. 3 included 10 sections. At the same time, section 2 “Regulatory references” takes into account the new codes of rules and GOST standards that have come into effect, changes to the codes of rules, including in SP 16.13330. The most significant are the changes made to Section 7 (based on the stability of channel cross-section rods subject to compression and bending in two planes) and Section 20 to the requirements for the calculation of beams with a perforated wall made of rolled I-beams (≥ 20) made of steel with a yield strength accepted according to Table B.5 SP 16.13330.2017, or a welded section made of rolled steel sheets with a yield strength accepted according to Table B.3 of SP 16.13330.2017.
Keywords: steel, steel structure, bearing capacity, stiffness, truss, beam, rod, bolt, connection, rental.
УДК 699.8:624.01 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.54.60
И.И. ВЕДЯКОВ, д.т.н., профессор, В.К. ВОСТРОВ, д.т.н. ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; e-mail: vostrv@mail.ru
АВАРИЙНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СИТУАЦИИ И МЕХАНИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ...54
Проводится краткий анализ главных причин аварийных ситуаций в строительстве и соответствующих нормативных документов, касающихся аварийных расчетных ситуаций, аварийных нагрузоки воздействий. Предлагаются способы определения аварийных ситуаций, основанных как на анализе каждой случившейся аварии, так и на теоретическом анализе возможных аварийных ситуаций, которые должны проводиться с учетом требований к обеспечению механической безопасности Федерального закона № 384-ФЗ. Анализируются понятия живучести и лавинообразного разрушения, и предлагается ввести в текст этого закона требование о расчете живучести конструкций вместо положения об учете аварийной расчетной ситуации, которая может возникнуть после отказа одной из несущих конструкций.
Ключевые слова: безопасность, надежность, живучесть, аварийные нагрузки, аварийные ситуации, прогрессирующее обрушение.
И.И. ВЕДЯКОВ, д.т.н., профессор, В.К. ВОСТРОВ, д.т.н. ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; e-mail: vostrv@mail.ru
АВАРИЙНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СИТУАЦИИ И МЕХАНИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ...54
Проводится краткий анализ главных причин аварийных ситуаций в строительстве и соответствующих нормативных документов, касающихся аварийных расчетных ситуаций, аварийных нагрузоки воздействий. Предлагаются способы определения аварийных ситуаций, основанных как на анализе каждой случившейся аварии, так и на теоретическом анализе возможных аварийных ситуаций, которые должны проводиться с учетом требований к обеспечению механической безопасности Федерального закона № 384-ФЗ. Анализируются понятия живучести и лавинообразного разрушения, и предлагается ввести в текст этого закона требование о расчете живучести конструкций вместо положения об учете аварийной расчетной ситуации, которая может возникнуть после отказа одной из несущих конструкций.
Ключевые слова: безопасность, надежность, живучесть, аварийные нагрузки, аварийные ситуации, прогрессирующее обрушение.
UDC 699.8:624.01 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.54.60. EMERGENCY DESIGN SITUATIONS AND MECHANICAL SAFETY OF BUILDING STRUCTURES. I.I. Vedyakov, V.K. Vostrov, Research Institute of Building Constructions named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction; e-mail: vostrv@mail.ru
Abstract. A brief analysis of the main causes of emergencies in construction and relevant regulatory documents concerning emergency design situations, emergency loads and impacts is carried out. The methods of determining emergency situations are proposed, based both on the analysis of each accident that has occurred, and on the theoretical analysis of possible emergency situations, which should be carried out taking into account the requirements for ensuring mechanical safety of Federal Law No. 384-FZ. The concepts of survivability and avalanche-like destruction are analyzed, and it is proposed to introduce into the text of this law a requirement for calculating the survivability of structures instead of a provision on accounting for an emergency settlement situation that may arise after the failure of one of the supporting structures.
Keywords: safety, reliability, robustness, emergency loads, emergency situations, progressive collapse.
Abstract. A brief analysis of the main causes of emergencies in construction and relevant regulatory documents concerning emergency design situations, emergency loads and impacts is carried out. The methods of determining emergency situations are proposed, based both on the analysis of each accident that has occurred, and on the theoretical analysis of possible emergency situations, which should be carried out taking into account the requirements for ensuring mechanical safety of Federal Law No. 384-FZ. The concepts of survivability and avalanche-like destruction are analyzed, and it is proposed to introduce into the text of this law a requirement for calculating the survivability of structures instead of a provision on accounting for an emergency settlement situation that may arise after the failure of one of the supporting structures.
Keywords: safety, reliability, robustness, emergency loads, emergency situations, progressive collapse.
В помощь проектировщику
To help the designer
УДК 624.139 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.61.71
А.Г. АЛЕКСЕЕВ1,2, к.т.н. 1НИИОСП им.Н.М. Герсеванова АО«НИЦ Строительство» 2НИУ МГСУ; adr-alekseev@yandex.ru
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТОВ С ПОДПОРНЫМИ СТЕНАМИ В МАССИВЕ...61
Оценка напряженно-деформированного состояния промерзающего пучинистого грунта за подпорными стенами является важной научно-практической задачей. Промерзание грунта приводит к развитию горизонтального нормального давления морозного пучения и деформированию стен. Статья содержит метод оценки величины деформации пучения грунта в ортогональных плоскостях. Предложена методика оценки давления морозного пучения грунта, действующего при вертикальном и горизонтальном сопряженном промерзании пучинистого грунта, с использованием теории термоупругости. Получена аналитическая формула для оценки давления пучения при горизонтальном промерзании грунта за стеной с учетом нелинейности по гиперболическому закону. Определены составляющие давления на стены с учетом действия морозного пучения и при оттаивании грунта с использованием теории предельного равновесия. Представлены сравнительные расчеты давления пучения по предложенной методике и замеренного давления в полевых условиях в г. Сергиев-Посад Московской области.
Ключевые слова: морозное пучение грунта, горизонтальное давление морозного пучения грунта, деформация морозного пучения, вертикальные стены подпорных сооружений.
А.Г. АЛЕКСЕЕВ1,2, к.т.н. 1НИИОСП им.Н.М. Герсеванова АО«НИЦ Строительство» 2НИУ МГСУ; adr-alekseev@yandex.ru
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТОВ С ПОДПОРНЫМИ СТЕНАМИ В МАССИВЕ...61
Оценка напряженно-деформированного состояния промерзающего пучинистого грунта за подпорными стенами является важной научно-практической задачей. Промерзание грунта приводит к развитию горизонтального нормального давления морозного пучения и деформированию стен. Статья содержит метод оценки величины деформации пучения грунта в ортогональных плоскостях. Предложена методика оценки давления морозного пучения грунта, действующего при вертикальном и горизонтальном сопряженном промерзании пучинистого грунта, с использованием теории термоупругости. Получена аналитическая формула для оценки давления пучения при горизонтальном промерзании грунта за стеной с учетом нелинейности по гиперболическому закону. Определены составляющие давления на стены с учетом действия морозного пучения и при оттаивании грунта с использованием теории предельного равновесия. Представлены сравнительные расчеты давления пучения по предложенной методике и замеренного давления в полевых условиях в г. Сергиев-Посад Московской области.
Ключевые слова: морозное пучение грунта, горизонтальное давление морозного пучения грунта, деформация морозного пучения, вертикальные стены подпорных сооружений.
UDC 624.139 DOI 10.37538/0039-2383.2023.3.61.71. INTERACTION OF FROSTY HEAVING OF SOILS WITH RETAINING WALLS IN THE MASSIF. A.G. Alekseev1,2, 1NIIOSP named after N.M. Gersevanov JSC Research Center of Construction, 2Moscow State University of Civil Engineering; e-mail: adr-alekseev@yandex.ru
Annotation. Assessment of the stress-strain state of the freezing heaving soil behind retaining walls is an important scientific and practical task. Freezing of the soil leads to the development of horizontal normal pressure of frost heaving and deformation of the walls. The article contains a method for estimating the amount of soil heaving deformation in orthogonal planes. A method for estimating the pressure of frost heaving of the soil using the theory of thermoelasticity, acting with vertical and horizontal conjugate freezing of the heaving soil, is proposed. An analytical formula is obtained for estimating the heaving pressure during horizontal freezing of the soil behind the wall, taking into account the nonlinearity according to the hyperbolic law. The components of the pressure on the walls are determined taking into account the effect of frost heaving and thawing of the soil using the theory of ultimate equilibrium. Comparative calculations of the heaving pressure according to the proposed method and the measured pressure are presented in field conditions in Sergiev Posad Moscow region.
Keywords: frost heaving of soil, horizontal pressure of frost heaving of soil, deformation of frost heaving, vertical walls of retaining structures.
Annotation. Assessment of the stress-strain state of the freezing heaving soil behind retaining walls is an important scientific and practical task. Freezing of the soil leads to the development of horizontal normal pressure of frost heaving and deformation of the walls. The article contains a method for estimating the amount of soil heaving deformation in orthogonal planes. A method for estimating the pressure of frost heaving of the soil using the theory of thermoelasticity, acting with vertical and horizontal conjugate freezing of the heaving soil, is proposed. An analytical formula is obtained for estimating the heaving pressure during horizontal freezing of the soil behind the wall, taking into account the nonlinearity according to the hyperbolic law. The components of the pressure on the walls are determined taking into account the effect of frost heaving and thawing of the soil using the theory of ultimate equilibrium. Comparative calculations of the heaving pressure according to the proposed method and the measured pressure are presented in field conditions in Sergiev Posad Moscow region.
Keywords: frost heaving of soil, horizontal pressure of frost heaving of soil, deformation of frost heaving, vertical walls of retaining structures.
УДК: 624.074 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.72.77
В. А. КОМАРОВ, к.т.н., доцент Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; e-mail: komarov58reg@yandex.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТА НАКЛОННЫХ СЕЧЕНИЙ В ПОДРЕЗКАХ РИГЕЛЕЙ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСОВ...72
Рассмотрены модели и расчетные зависимости прочности наклонных сечений изгибаемых элементов, имеющих постоянное и резкое изменение высоты поперечного сечения (подрезки) в принятых и ранее действующих нормативных документах. Дан анализ напряженно-деформированного состояния, выявлен характер образования трещин и схем разрушения. Предложены стержневые модели и расчетные зависимости прочности наклонных сечений на действие поперечной силы и изгибающих моментов в развитие нормативных методик.
Ключевые слова: многоэтажные сборные каркасы, ригели с подрезкой, наклонные трещины, методы расчета.
В. А. КОМАРОВ, к.т.н., доцент Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; e-mail: komarov58reg@yandex.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТА НАКЛОННЫХ СЕЧЕНИЙ В ПОДРЕЗКАХ РИГЕЛЕЙ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСОВ...72
Рассмотрены модели и расчетные зависимости прочности наклонных сечений изгибаемых элементов, имеющих постоянное и резкое изменение высоты поперечного сечения (подрезки) в принятых и ранее действующих нормативных документах. Дан анализ напряженно-деформированного состояния, выявлен характер образования трещин и схем разрушения. Предложены стержневые модели и расчетные зависимости прочности наклонных сечений на действие поперечной силы и изгибающих моментов в развитие нормативных методик.
Ключевые слова: многоэтажные сборные каркасы, ригели с подрезкой, наклонные трещины, методы расчета.
UDC: 624.074 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.72.77. IMPROVEMENT OF THE CALCULATION OF INCLINED SECTIONS FOR TRIMMING MULTI-STOREY FRAMES. V.A. Komarov, Penza State University of Architecture and Construction; e-mail: komarov58reg@yandex.ru
Abstract. The models and calculated dependences of the strength of inclined sections of bent elements having a constant and sharp change in the height of the cross section (trimming) in the adopted and previously valid regulatory documents are considered. An analysis of the stress-strain state is given, the nature of crack formation and fracture patterns is revealed. Rod models and calculated dependences of the strength of inclined sections on the effect of transverse force and bending moments in the development of normative techniques are proposed.
Keywords: multi-storey prefab frames, trimming crossings, inclined cracks, calculation methods.
Abstract. The models and calculated dependences of the strength of inclined sections of bent elements having a constant and sharp change in the height of the cross section (trimming) in the adopted and previously valid regulatory documents are considered. An analysis of the stress-strain state is given, the nature of crack formation and fracture patterns is revealed. Rod models and calculated dependences of the strength of inclined sections on the effect of transverse force and bending moments in the development of normative techniques are proposed.
Keywords: multi-storey prefab frames, trimming crossings, inclined cracks, calculation methods.
УДК 691.421 DOI: 10.37538/0039-2383.2023.3.78.83
В.И. ОБОЗОВ, д.т.н., проф., О.И. ПОНОМАРЕВ, к.т.н., А.Ю. ИВАНОВА ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; г. Москва; e-mail: obozov@yandex.ru
ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ КЛАДКИ ИЗ КРУПНОФОРМАТНЫХ КАМНЕЙ С ПАЗОГРЕБНЕВЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШВОВ...78
Исследуется напряженно-деформированное состояние кладки стен из крупноформатных керамических камней с вертикальными швами паз-гребень насухо. Выполнено на модели стены численное исследование напряженного состояния кладки фрагмента стены при сосредоточенной нагрузке. Фрагмент стены моделировался объемными конечными элементами. Установлено, что под сосредоточенной нагрузкой деформируемая зона имеет вид треугольника с вершиной под нагрузкой и расширяющейся по мере удаления от места приложения нагрузки. Предложен приближенный способ определения напряжений сжатия в камнях кладки с цепной перевязкой при сосредоточенной нагрузке в виде треугольника распределения. Установлены особенности распределения напряжений сжатия в цепной кладке стен из крупноформатных камней при сосредоточенной нагрузке.
Ключевые слова: стена, цепная кладка, стык паз-гребень, напряжения сжатия, сосредоточенная нагрузка, модель, фрагмент стены, объемные конечные элементы, треугольник распределения напряжений.
В.И. ОБОЗОВ, д.т.н., проф., О.И. ПОНОМАРЕВ, к.т.н., А.Ю. ИВАНОВА ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; г. Москва; e-mail: obozov@yandex.ru
ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ КЛАДКИ ИЗ КРУПНОФОРМАТНЫХ КАМНЕЙ С ПАЗОГРЕБНЕВЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШВОВ...78
Исследуется напряженно-деформированное состояние кладки стен из крупноформатных керамических камней с вертикальными швами паз-гребень насухо. Выполнено на модели стены численное исследование напряженного состояния кладки фрагмента стены при сосредоточенной нагрузке. Фрагмент стены моделировался объемными конечными элементами. Установлено, что под сосредоточенной нагрузкой деформируемая зона имеет вид треугольника с вершиной под нагрузкой и расширяющейся по мере удаления от места приложения нагрузки. Предложен приближенный способ определения напряжений сжатия в камнях кладки с цепной перевязкой при сосредоточенной нагрузке в виде треугольника распределения. Установлены особенности распределения напряжений сжатия в цепной кладке стен из крупноформатных камней при сосредоточенной нагрузке.
Ключевые слова: стена, цепная кладка, стык паз-гребень, напряжения сжатия, сосредоточенная нагрузка, модель, фрагмент стены, объемные конечные элементы, треугольник распределения напряжений.
UDC 691.421 DOI:10.37538/0039-2383.2023.3.78.83. PECULIARITIES OF DEFORMATION OF MASONRY MADE OF LARGE-FORMAT BLOCKS WITH A GROOVE-RIDGE JOINT OF VERTICAL SEAMS.V.I.Obozov,O.I.Ponomarev,A.Yu.Ivanova Research Institute of Building Construction named after V.A.Koucherenko JSC Research Center of Construction;e-mail:obozov@yandex.ru
Abstract. The stress-strain state of masonry walls made of large-format ceramic blocks with vertical tongue-and-groove dry joints is investigated. A numerical study of the masonry stress state of a wall fragment under a concentrated load is carried out on the wall model. The fragment of the wall was modeled by volumetric finite elements. It was found that under a concentrated load the deformed zone has the form of a triangle with a peak under the load and widening as the distance from the place of load application increases. An approximate method for determining the compressive stresses in the chain-link masonry elements under a concentrated load in the form of a distribution triangle has been proposed. The peculiarities of compressive stresses distribution in chain masonry walls made of large-format masonry stones under concentrated load have been established.
Abstract. The stress-strain state of masonry walls made of large-format ceramic blocks with vertical tongue-and-groove dry joints is investigated. A numerical study of the masonry stress state of a wall fragment under a concentrated load is carried out on the wall model. The fragment of the wall was modeled by volumetric finite elements. It was found that under a concentrated load the deformed zone has the form of a triangle with a peak under the load and widening as the distance from the place of load application increases. An approximate method for determining the compressive stresses in the chain-link masonry elements under a concentrated load in the form of a distribution triangle has been proposed. The peculiarities of compressive stresses distribution in chain masonry walls made of large-format masonry stones under concentrated load have been established.
Keywords: wall, chain masonry, tongue-and-groove joint, compression stresses, concentrated load, model, wall fragment, volume finite elements, stress distribution triangle.