N 3 за 2020год
Деформационные расчеты
Deformation calculations
Deformation calculations
УДК 519.633 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.2.14
С.В. БАКУШЕВ, д.т.н., проф., Пензенский государственный университет архитектуры и строительства); e-mail: office@pguas.ru
С.В. БАКУШЕВ, д.т.н., проф., Пензенский государственный университет архитектуры и строительства); e-mail: office@pguas.ru
АППРОКСИМАЦИИ ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ КВАДРАТИЧНЫМИ ФУНКЦИЯМИ...2
Рассматриваются вопросы аппроксимации диаграмм объемного σ ≈Ɛ и сдвигового T ≈ Г деформирования при помощи двух отрезков парабол методом наименьших квадратов, а также вопросы нахождения оптимального расположения точки излома на квадратичном графике. Показано, что при аппроксимации графиков диаграмм объемного и сдвигового деформирования при помощи двух отрезков парабол секущий модуль сдвига на первом участке является линейной функцией интенсивности деформаций сдвига; секущий модуль объемного расширения-сжатия является линейной функцией первого инварианта тензора деформаций. На втором участке диаграмм объемного и сдвигового деформирования секущий модуль сдвига является дробной (рациональной) функцией интенсивности деформаций сдвига; секущий модуль объемного расширения сжатия является дробной (рациональной) функцией первого инварианта тензора деформации. Абсцисса точки излома квадратичного графика находится из условия пересечения аппроксимирующих кривых с использованием итерационного алгоритма. В качестве примера рассмотрена задача построения аппроксимирующих парабол для диаграмм объемного и сдвигового деформирования, построенных по экспериментальным данным. Численные расчеты показали быструю сходимость итерационного алгоритма для определения абсциссы точки излома квадратичного графика как для объемного, так и для сдвигового деформирования. При этом квадратичные графики практически совпали с исходными аппроксимируемыми кривыми. Исходя из предположения о независимости, вообще говоря, друг от друга диаграмм объемного и сдвигового деформирования, рассмотрены шесть основных случаев физических зависимостей, зависящих от взаимного расположения точек излома квадратичных диаграмм объемного и сдвигового деформирования. Построение квадратичных физических зависимостей основано на вычислении секущих модулей объемного и сдвигового деформирования. Результаты статьи могут найти применение при аппроксимации замыкающих уравнений для объемного и сдвигового деформирования квадратичными функциями для сплошных сред, описываемых математическими моделями с учетом как физической, так и геометрической нелинейности.
Ключевые слова: сплошная среда, объемное и сдвиговое деформирование, квадратичная аппроксимация, метод наименьших квадратов, физические уравнения.
UDC 519.633 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.2.14.APPROXIMATION OF DEFORMATION DIAGRAMS BY QUADRATIC FUNCTIONS. Bakushev S.V., The Penza state university of architecture and construction; e-mail: office@pguas.ru.
Abstract. We consider the approximation of volumetric σ ≈Ɛ and shear T ≈ Г deformation diagrams using two segments of parabolas by least square method, as well as questions of determining the optimal location of the break point on a quadratic graph. It is shown that when approximating the graphs of volumetric and shear deformation diagrams using two segments of parabolas, the secant shear modulus in the first section is a linear function of the intensity of shear deformations; the secant modulus of volumetric expansion-contraction is a linear function of the first invariant of the strain tensor. In the second section of the volumetric and shear deformation diagrams, the secant shear modulus is a fractional (rational) function of the shear strain intensity; the secant modulus of volumetric expansion-contraction is a fractional (rational) function of the first invariant of the strain tensor. The abscissa of the break point of the quadratic graph is determined out of the condition of approximating curves intersection with the use of an iterative algorithm. As an example, the problem of constructing approximating parabolas for volumetric and shear deformation diagrams constructed with experimental data is considered. Numerical calcula tions showed fast convergence of the iterative algorithm for determining of the break point abscissa of a quadratic graph, both for volumetric and shear deformation. In this case, the quadratic graphs practically coincided with the initial approximated curves. Based on the assumption of independence of volumetric and shear deformation diagrams from each other, six main cases of physical dependences are considered, depending on relative position of break points of the quadratic volumetric and shear deformation diagrams. The construction of quadratic physical dependencies is based on the calculation of secant moduli of volumetric and shears deformation. The results of the present article can be applied in approximation of closing equations for volumetric and shear deformation by quadratic functions for continuum, described by mathematical models regarding both physical and geometrical nonlinearity.
Key words: continuum, volumetric and shear deformation, quadratic approximation, least square method, physical equations.
Abstract. We consider the approximation of volumetric σ ≈Ɛ and shear T ≈ Г deformation diagrams using two segments of parabolas by least square method, as well as questions of determining the optimal location of the break point on a quadratic graph. It is shown that when approximating the graphs of volumetric and shear deformation diagrams using two segments of parabolas, the secant shear modulus in the first section is a linear function of the intensity of shear deformations; the secant modulus of volumetric expansion-contraction is a linear function of the first invariant of the strain tensor. In the second section of the volumetric and shear deformation diagrams, the secant shear modulus is a fractional (rational) function of the shear strain intensity; the secant modulus of volumetric expansion-contraction is a fractional (rational) function of the first invariant of the strain tensor. The abscissa of the break point of the quadratic graph is determined out of the condition of approximating curves intersection with the use of an iterative algorithm. As an example, the problem of constructing approximating parabolas for volumetric and shear deformation diagrams constructed with experimental data is considered. Numerical calcula tions showed fast convergence of the iterative algorithm for determining of the break point abscissa of a quadratic graph, both for volumetric and shear deformation. In this case, the quadratic graphs practically coincided with the initial approximated curves. Based on the assumption of independence of volumetric and shear deformation diagrams from each other, six main cases of physical dependences are considered, depending on relative position of break points of the quadratic volumetric and shear deformation diagrams. The construction of quadratic physical dependencies is based on the calculation of secant moduli of volumetric and shears deformation. The results of the present article can be applied in approximation of closing equations for volumetric and shear deformation by quadratic functions for continuum, described by mathematical models regarding both physical and geometrical nonlinearity.
Key words: continuum, volumetric and shear deformation, quadratic approximation, least square method, physical equations.
УДК 624.35 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.15.19
М.Н. КИРСАНОВ, д-р физ.-мат. наук, проф., В.М. ОВСЯННИКОВА, студентка, НИУ МЭИ; e-mail: mpei2004@yandex.ru
М.Н. КИРСАНОВ, д-р физ.-мат. наук, проф., В.М. ОВСЯННИКОВА, студентка, НИУ МЭИ; e-mail: mpei2004@yandex.ru
АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОГИБА БАЛОЧНОЙ ФЕРМЫ В СИСТЕМЕ MAPLE...15
Цель. Плоская статически определимая симметричная ферма с восходящими раскосами и крестообразным соединением частей в середине загружена равномерной нагрузкой по узлам верхнего пояса. Очертание верхнего пояса трапецеидальное – крайние панели скошены. Находится зависимость прогиба (вертикальное смещение середины пролета) от числа панелей. Метод. Усилия в стержнях определяются по программе в системе символьной математики Maple на основе метода вырезания узлов. Уравнения равновесия всех узлов, в которые входят и реакции опор, решаются в матричном виде с использованием метода обратной матрицы, что сокращает время счета и делает программу более гибкой к смене нагрузки. Прогиб фермы с заданным числом панелей находится по формуле Максвелла–Мора с учетом равенства жесткостей всех стержней. Далее последовательные решения при разных числах панелей обобщаются методом индукции. Применяются операторы Maple для составления и решения рекуррентных уравнений для коэффициентов искомой формулы. Для получения результата потребовалось проанализировать двенадцать ферм. Результаты. Получена формула с коэффициентами полиномиального вида степени не выше четвертой. Построены графики решения при разных значениях параметров задачи. Некоторые графики обнаруживают экстремальные точки, позволяющие оптимизировать ферму для увеличения ее жесткости. Выявлена асимптотика решения. Найдена зависимость смещения опоры от числа панелей.
Ключевые слова: балочная ферма, прогиб, Maple, индукция, число панелей, асимптотика.
Цель. Плоская статически определимая симметричная ферма с восходящими раскосами и крестообразным соединением частей в середине загружена равномерной нагрузкой по узлам верхнего пояса. Очертание верхнего пояса трапецеидальное – крайние панели скошены. Находится зависимость прогиба (вертикальное смещение середины пролета) от числа панелей. Метод. Усилия в стержнях определяются по программе в системе символьной математики Maple на основе метода вырезания узлов. Уравнения равновесия всех узлов, в которые входят и реакции опор, решаются в матричном виде с использованием метода обратной матрицы, что сокращает время счета и делает программу более гибкой к смене нагрузки. Прогиб фермы с заданным числом панелей находится по формуле Максвелла–Мора с учетом равенства жесткостей всех стержней. Далее последовательные решения при разных числах панелей обобщаются методом индукции. Применяются операторы Maple для составления и решения рекуррентных уравнений для коэффициентов искомой формулы. Для получения результата потребовалось проанализировать двенадцать ферм. Результаты. Получена формула с коэффициентами полиномиального вида степени не выше четвертой. Построены графики решения при разных значениях параметров задачи. Некоторые графики обнаруживают экстремальные точки, позволяющие оптимизировать ферму для увеличения ее жесткости. Выявлена асимптотика решения. Найдена зависимость смещения опоры от числа панелей.
Ключевые слова: балочная ферма, прогиб, Maple, индукция, число панелей, асимптотика.
UDC 624.35 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.15.19.ANALYTICAL CALCULATION OF GIRDER DEFLECTION IN THE MAPLE SYSTEM. M.N. Kirsanov, V. M. Ovsyannikova, National Research University Moscow Power Engineering Institute, Moscow, Russia; e-mail: mpei2004@yandex.ru
Abstract. A planar statically definable symmetrical truss with ascending struts and a cruciform junction of parts in the middle is loaded with a uniform load at the nodes of the upper belt. The outline of the upper belt is trapezoidal — the extreme panels are beveled. We are looking for the deflection dependence (vertical displacement of the middle of the span) from the number of panels. Method. The forces in the rods are determined by a program written in the Maple symbolic mathematics system based on the node-cutting method. The equilibrium equations of all nodes, which include the reaction of the supports, are solved in matrix form using the inverse matrix method, which reduces the counting time and makes the program more flexible to change the load. The deflection of a truss with a given number of panels is determined by the Maxwell-Mohr’s formula, taking into account the equality of the stiffness of all the rods. Further, successive solutions for different numbers of panels are generalized by induction. Maple operators rsolve and rgf_findrecur are used for composing and solving recurrent equations for coefficients of the desired formula. To get the result, it was necessary to analyze twelve trusses. Results. A formula with coefficients of the polynomial form of degree no higher than the fourth is obtained. Graphs of the solution are constructed for different values of the problem parameters. Some graphs detect extreme points that allow you to optimize the truss to increase its stiffness. The asymptotic behavior of the solution is revealed.
Key words: girder, deflection, Maple, induction, number of panels, asymptotics.
Abstract. A planar statically definable symmetrical truss with ascending struts and a cruciform junction of parts in the middle is loaded with a uniform load at the nodes of the upper belt. The outline of the upper belt is trapezoidal — the extreme panels are beveled. We are looking for the deflection dependence (vertical displacement of the middle of the span) from the number of panels. Method. The forces in the rods are determined by a program written in the Maple symbolic mathematics system based on the node-cutting method. The equilibrium equations of all nodes, which include the reaction of the supports, are solved in matrix form using the inverse matrix method, which reduces the counting time and makes the program more flexible to change the load. The deflection of a truss with a given number of panels is determined by the Maxwell-Mohr’s formula, taking into account the equality of the stiffness of all the rods. Further, successive solutions for different numbers of panels are generalized by induction. Maple operators rsolve and rgf_findrecur are used for composing and solving recurrent equations for coefficients of the desired formula. To get the result, it was necessary to analyze twelve trusses. Results. A formula with coefficients of the polynomial form of degree no higher than the fourth is obtained. Graphs of the solution are constructed for different values of the problem parameters. Some graphs detect extreme points that allow you to optimize the truss to increase its stiffness. The asymptotic behavior of the solution is revealed.
Key words: girder, deflection, Maple, induction, number of panels, asymptotics.
Расчеты на прочность
Strength calculations
УДК 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.20.25
С.В. БОСАКОВ1, д.т.н., проф., О.В. КОЗУНОВА2, к.т.н., доц. 1РУП «Институт БелНИИС», г.Минск, 2Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта», г.Гомель, Республика Беларусь; e-mail: sevibo@yahoo.com
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ РАСЧЕТА СЕТЧАТЫХ ПЛИТ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ...20
С.В. БОСАКОВ1, д.т.н., проф., О.В. КОЗУНОВА2, к.т.н., доц. 1РУП «Институт БелНИИС», г.Минск, 2Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта», г.Гомель, Республика Беларусь; e-mail: sevibo@yahoo.com
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ РАСЧЕТА СЕТЧАТЫХ ПЛИТ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ...20
Разработана методика расчета сетчатых плит на упругом основании, моделированном упругим полупространством, под действием внешней нагрузки. Из истории развития расчета конструкций на упругом основании видно, что методы их расчета совершенствовались и уточнялись по мере развития научно-технического прогресса. Это можно проследить на различных моделях упругого основания, которыми моделировались реальные грунты в естественном залегании или в искусственном основании при постановке принципиально новых задач расчета конструкций. Разнообразие практических задач приводит к неоднозначному моделированию упругого основания. Авторы ссылаются на работы Тарасевича А.Н., Козуновой О.В. и Семенюка С.Д., в которых приведен обширный систематизированный обзор моделей упругого основания для расчета фундаментных балок, балочных и фундаментных плит, а также для расчета перекрестных лент фундаментов мелкого заложения. Актуальность и своевременность предлагаемой работы в том, что вопросы расчета сетчатых плит и системы перекрестных лент на упругом основании до настоящего времени не исследованы в полной мере. Авторам известны работы М.И. Горбунова-Посадова, И.А. Симвулиди, Г.Я. Попова, С.Д. Семенюка, Клепикова С.Н., в которых различными подходами проведены исследования по расчету сетчатых плит и пространственных монолитных фундаментов как системы перекрестных лент на упругом основании. Предлагаемая методика основана на вариационном методе Ритца и смешанном методе строительной механики с использованием функций влияния Жемочкина. Для определения коэффициентов канонических уравнений и свободных членов смешанного метода строительной механики через способ Жемочкина в расчете используются соотношения прогибов с защемленной в центре плиты нормалью. Численная реализация нового подхода выполнена на примере симметрично нагруженной равномерно-распределенной нагрузкой прямоугольной фундаментной плиты с отверстиями на упругом полупространстве. Приводятся графические результаты расчета для осадок сетчатой плиты и распределения контактных напряжений под плитой.
Ключевые слова: сетчатая плита, упругое основание, упругое полупространство, вариационный метод Ритца, способ Жемочкина, смешанный метод строительной механики, функции влияния, осадки, контактные напряжения под плитой.
Ключевые слова: сетчатая плита, упругое основание, упругое полупространство, вариационный метод Ритца, способ Жемочкина, смешанный метод строительной механики, функции влияния, осадки, контактные напряжения под плитой.
UDC 624.13 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.20.25.THE DEVELOPMENT OF THE THEORY OF CALCULATION OF MESH PLATES ON AN ELASTIC BASE. S.V. BOSAKOV1, O.V. KOZUNOVA2, 1RUE Institute BelNIIS, Minsk, 2Educational institution «Belarusian State Transport University», Gomel, Republic of Belarus; e-mail: sevibo@yahoo.com
Abstract. A method for calculating mesh plates on an elastic base modeled by an elastic half-space under the influence of an external load has been developed. The methodology is based on the Ritz variational method and the mixed method of structural mechanics using the influence functions of Zhemochkin. To determine the coefficients of the canonical equations and the free terms of the mixed method of structural mechanics through the Zhemochkin method, the calculation uses the ratio of deflections with the normal pinched in the center of the plate. Graphical calculation results are given for the precipitation of the mesh plate and the distribution of contact stresses under the plate.
Key words: mesh plate, elastic base, elastic half-space, Ritz variational method, Zhemochkin method, mixed method of structural mechanics, influence functions, precipitation, contact stresses under the plate.
Abstract. A method for calculating mesh plates on an elastic base modeled by an elastic half-space under the influence of an external load has been developed. The methodology is based on the Ritz variational method and the mixed method of structural mechanics using the influence functions of Zhemochkin. To determine the coefficients of the canonical equations and the free terms of the mixed method of structural mechanics through the Zhemochkin method, the calculation uses the ratio of deflections with the normal pinched in the center of the plate. Graphical calculation results are given for the precipitation of the mesh plate and the distribution of contact stresses under the plate.
Key words: mesh plate, elastic base, elastic half-space, Ritz variational method, Zhemochkin method, mixed method of structural mechanics, influence functions, precipitation, contact stresses under the plate.
УДК: 624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.26.31
А.С. ЧЕПУРНЕНКО1, к.т.н., С.В. ЛИТВИНОВ1, к.т.н., С.Б. ЯЗЫЕВ1, к.т.н., Л.С. САБИТОВ2,3, к.т.н. 1Донской государственный технический университет; 2Казанский (Приволжский) федеральный университет; 3Казанский государственный энергетический университет; e-mail: anton_chepurnenk@mail.ru.
УТОЧНЕНИЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ АДГЕЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРИ НОРМАЛЬНОМ ОТРЫВЕ...26
Рассматривается задача ползучести адгезионного соединения двух дисков, представленная ранее в работе профессора А.С. Фрейдина и профессора Р.А. Турусова. Показано, что построенная ими модель на основе метода контактного слоя не учитывает сдвиговые деформации ползучести адгезива. Получено откорректированное разрешающее уравнение и граничные условия относительно касательных напряжений в пограничном слое. Представлено решение задачи для двух алюминиевых дисков, склеенных эпоксидной смолой ЭДТ-10, с использованием в качестве закона ползучести нелинейного уравнения Максвелла–Гуревича. Вычисления выполнялись численно при помощи разработанной авторами программы в среде Matlab. Установлено, что максимальные касательные напряжения в адгезиве во времени возрастают, но их рост носит ограниченный характер. Пренебрежение сдвиговыми деформациями ползучести приводит к заниженным напряжениям в конце процесса. Путем анализа закона ползучести при времени, стремящемся к бесконечности, выведены величины длительного модуля упругости и длительного коэффициента Пуассона и подтверждена достоверность полученных результатов.
Ключевые слова: ползучесть, адгезионные соединения, метод контактного слоя, длительная прочность.
А.С. ЧЕПУРНЕНКО1, к.т.н., С.В. ЛИТВИНОВ1, к.т.н., С.Б. ЯЗЫЕВ1, к.т.н., Л.С. САБИТОВ2,3, к.т.н. 1Донской государственный технический университет; 2Казанский (Приволжский) федеральный университет; 3Казанский государственный энергетический университет; e-mail: anton_chepurnenk@mail.ru.
УТОЧНЕНИЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ АДГЕЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРИ НОРМАЛЬНОМ ОТРЫВЕ...26
Рассматривается задача ползучести адгезионного соединения двух дисков, представленная ранее в работе профессора А.С. Фрейдина и профессора Р.А. Турусова. Показано, что построенная ими модель на основе метода контактного слоя не учитывает сдвиговые деформации ползучести адгезива. Получено откорректированное разрешающее уравнение и граничные условия относительно касательных напряжений в пограничном слое. Представлено решение задачи для двух алюминиевых дисков, склеенных эпоксидной смолой ЭДТ-10, с использованием в качестве закона ползучести нелинейного уравнения Максвелла–Гуревича. Вычисления выполнялись численно при помощи разработанной авторами программы в среде Matlab. Установлено, что максимальные касательные напряжения в адгезиве во времени возрастают, но их рост носит ограниченный характер. Пренебрежение сдвиговыми деформациями ползучести приводит к заниженным напряжениям в конце процесса. Путем анализа закона ползучести при времени, стремящемся к бесконечности, выведены величины длительного модуля упругости и длительного коэффициента Пуассона и подтверждена достоверность полученных результатов.
Ключевые слова: ползучесть, адгезионные соединения, метод контактного слоя, длительная прочность.
УДК: 624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.26.31.CLARIFICATION OF THE SOLUTION TO THE PROBLEM OF THE ADHESIVE BOND LONGTERM STRENGTH ON NORMAL SEPARATION. A.S. Chepurnenko1, S.V. Litvinov1, S.B. Yazyev1, L.S. Sabitov2, 1 Don State Technical University, department «Technical Mechanics», 2 Kazan Federal University; e-mail: anton_chepurnenk@mail.ru
Abstract. We consider the creep problem of the adhesive bond of two disks, presented earlier in the work of Professor A.S. Freidin and Professor R.A. Turusov. It is shown that the model they constructed on the basis of the boundary layer method does not take into account shear creep deformations of the adhesive. The solution of the problem is presented for two aluminum disks glued with EDT-10 epoxy adhesive using the non-linear Maxwell-Gurevich equation in differential form as the creep law. The calculations were performed numerically using a program developed by the authors in the Matlab environment. It was found that the maximum tangential stresses in the adhesive increase with time, but their growth is limited. Neglect of shear creep deformations leads to underestimated stresses at the end of the process. By analyzing the creep law with time tending to infinity, the values of the long-term elastic modulus and long-term Poisson’s ratio are derived and the reliability of the results obtained is confirmed.
Key words: creep, adhesive bond, contact layer method, long-term strength.
Abstract. We consider the creep problem of the adhesive bond of two disks, presented earlier in the work of Professor A.S. Freidin and Professor R.A. Turusov. It is shown that the model they constructed on the basis of the boundary layer method does not take into account shear creep deformations of the adhesive. The solution of the problem is presented for two aluminum disks glued with EDT-10 epoxy adhesive using the non-linear Maxwell-Gurevich equation in differential form as the creep law. The calculations were performed numerically using a program developed by the authors in the Matlab environment. It was found that the maximum tangential stresses in the adhesive increase with time, but their growth is limited. Neglect of shear creep deformations leads to underestimated stresses at the end of the process. By analyzing the creep law with time tending to infinity, the values of the long-term elastic modulus and long-term Poisson’s ratio are derived and the reliability of the results obtained is confirmed.
Key words: creep, adhesive bond, contact layer method, long-term strength.
УДК 624.154 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.32.36
В.С. УТКИН, д.т.н., проф. Инженерно-строительный институт Вологодского государственного университета;e-mail: utkinvogtu@mail.ru
РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ С УШИРЕНИЕМ С УЧЕТОМ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ СИЛ ТРЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ...32
Буронабивные сваи с уширением в нижней части получили широкое применение в свайных основаниях. Эти сваи рассчитываются по первой и второй группам предельных состояний. В работе рассматривается расчет буронабивных свай с уширением на нижнем конце на определение ее несущей способности по несущей способности грунта основания фундамента при уточненной расчетной схеме. Приведена информация о расчете буронабивной сваи с уширением по существующим нормам СП 24.13330.2011, по которым значение силы трения сцепления на боковой поверхности сваи находится при ее «срыве» (движении). Т. к. свая в фундаменте неподвижная, то значение предельной нагрузки на сваю, определенное расчетом по СП, приходится уменьшать без учета многообразия зданий по назначению. В связи с этим в предлагаемой работе приведено описание нового метода расчета сваи с уширением на нижнем конце, когда она находится в состоянии покоя под нагрузкой, что соответствует реальным условиям ее работы в основаниях фундаментов без срыва, а также вводится новое представление возникновения сил трения сцепления по боковой поверхности сваи и ее работы в грунте основания. Кроме этого учитываются в расчетах несущей способности сваи отрицательные силы трения сцепления на нижней части сваи, которые не учитываются в расчетах по СП 24.13330.2011. Обращено внимание на снижение эффективности работы уширения в нижней части сваи из-за увеличения отрицательных сил трения сцепления. Приведены числовые примеры расчетов свай по предлагаемому методу, а также существующему методу расчета сваи по СП 24.13330.2011 для сравнения результатов расчетов и оценки достоверности получаемых результатов по предлагаемому методу. Приведена расчетная формула для определения несущей способности буронабивной сваи с уширением по несущей способности грунта основания.
Ключевые слова: буронабивная свая с уширением, силы трения сцепления, несущая способность грунта, несущая способность сваи, предельная нагрузка, отрицательные силы трения.
В.С. УТКИН, д.т.н., проф. Инженерно-строительный институт Вологодского государственного университета;e-mail: utkinvogtu@mail.ru
РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ С УШИРЕНИЕМ С УЧЕТОМ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ СИЛ ТРЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ...32
Буронабивные сваи с уширением в нижней части получили широкое применение в свайных основаниях. Эти сваи рассчитываются по первой и второй группам предельных состояний. В работе рассматривается расчет буронабивных свай с уширением на нижнем конце на определение ее несущей способности по несущей способности грунта основания фундамента при уточненной расчетной схеме. Приведена информация о расчете буронабивной сваи с уширением по существующим нормам СП 24.13330.2011, по которым значение силы трения сцепления на боковой поверхности сваи находится при ее «срыве» (движении). Т. к. свая в фундаменте неподвижная, то значение предельной нагрузки на сваю, определенное расчетом по СП, приходится уменьшать без учета многообразия зданий по назначению. В связи с этим в предлагаемой работе приведено описание нового метода расчета сваи с уширением на нижнем конце, когда она находится в состоянии покоя под нагрузкой, что соответствует реальным условиям ее работы в основаниях фундаментов без срыва, а также вводится новое представление возникновения сил трения сцепления по боковой поверхности сваи и ее работы в грунте основания. Кроме этого учитываются в расчетах несущей способности сваи отрицательные силы трения сцепления на нижней части сваи, которые не учитываются в расчетах по СП 24.13330.2011. Обращено внимание на снижение эффективности работы уширения в нижней части сваи из-за увеличения отрицательных сил трения сцепления. Приведены числовые примеры расчетов свай по предлагаемому методу, а также существующему методу расчета сваи по СП 24.13330.2011 для сравнения результатов расчетов и оценки достоверности получаемых результатов по предлагаемому методу. Приведена расчетная формула для определения несущей способности буронабивной сваи с уширением по несущей способности грунта основания.
Ключевые слова: буронабивная свая с уширением, силы трения сцепления, несущая способность грунта, несущая способность сваи, предельная нагрузка, отрицательные силы трения.
UDC 624.154 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.32.36.CALCULATION OF BEARING CAPACITY OF DRILLING PILES WITH WIDENING TAKING INTO ACCOUNT NEGATIVE FRICTION CLUTCH FORCES. V.S. UTKIN, doctor of technical Sciences, professor, Department of industrial and civil engineering, Institute of civil engineering, Vologda state University; e-mail: utkinvogtu@mail.ru.
Abstract: Bored piles with under-ream at the pile tip have been widely used in piles foundations. These piles are designed by the first and second groups of limit states. The article describes the design of bored piles with under-ream at the pile lower end to evaluate pile bearing capacity by the bearing capacity of the soil base on the refined design scheme. The article also presents information about the bored pile with under-ream design according to existing standard SP 24.13330.2011 on which value of friction force on a lateral surface estimated by the pile «failure» (movement). The ultimate load value on the pile according to SP 24.13330.2011 is reduced without taking into account the diversity of structures for their intended purpose, which reduces its significance and reliability. In this regard, the proposed article describes the new approach of pile with the under-ream design when it is at «rest» under load, which corresponds to the real conditions of its behavior in the soil base without «failure», but also takes into account the new view of emergence of a friction on the lateral surface of the pile with a more accurate description of its behavior. In addition, the evaluation of the pile bearing capacity takes into account the negative friction forces on pile tip, which are not taken into account in the design by SP 24.13330.2011. Attention is drawn to the decrease in the efficiency of the under-ream in the pile lower part to the increase the negative friction force. Numerical examples of pile design are given according to the proposed method, as well as the existing method by SP 24.13330.2011. The results of calculations and reliability analysis are given according to the proposed method. The design equation for evaluation the bearing capacity of a bored pile with underream is given for the soil base bearing capacity.
Key words: Drilling pile with widening, friction-coupling forces, bearing capacity of soil, bearing capacity of pile, limit load, negative friction forces.
Abstract: Bored piles with under-ream at the pile tip have been widely used in piles foundations. These piles are designed by the first and second groups of limit states. The article describes the design of bored piles with under-ream at the pile lower end to evaluate pile bearing capacity by the bearing capacity of the soil base on the refined design scheme. The article also presents information about the bored pile with under-ream design according to existing standard SP 24.13330.2011 on which value of friction force on a lateral surface estimated by the pile «failure» (movement). The ultimate load value on the pile according to SP 24.13330.2011 is reduced without taking into account the diversity of structures for their intended purpose, which reduces its significance and reliability. In this regard, the proposed article describes the new approach of pile with the under-ream design when it is at «rest» under load, which corresponds to the real conditions of its behavior in the soil base without «failure», but also takes into account the new view of emergence of a friction on the lateral surface of the pile with a more accurate description of its behavior. In addition, the evaluation of the pile bearing capacity takes into account the negative friction forces on pile tip, which are not taken into account in the design by SP 24.13330.2011. Attention is drawn to the decrease in the efficiency of the under-ream in the pile lower part to the increase the negative friction force. Numerical examples of pile design are given according to the proposed method, as well as the existing method by SP 24.13330.2011. The results of calculations and reliability analysis are given according to the proposed method. The design equation for evaluation the bearing capacity of a bored pile with underream is given for the soil base bearing capacity.
Key words: Drilling pile with widening, friction-coupling forces, bearing capacity of soil, bearing capacity of pile, limit load, negative friction forces.
УДК 69:624.074:624.012.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.37.46
В.Н. ИВАНОВ, д.т.н., проф., О.О. АЛЁШИНА, аспирантка Российский университет дружбы народов, г. Москва; e-mail i.v.ivn@mail.ru
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТОРСА С НАПРАВЛЯЮЩИМ ЭЛЛИПСОМ С ПОМОЩЬЮ ТРЕХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА...37
На сегодняшний день в сфере проектирования тонкостенных конструкций типа оболочек представлен обширный класс вычислительных комплексов и методов расчета. В связи с тем, что тонкостенные конструкции в форме различных оболочек широко используются в архитектуре, строительстве, машиностроении, авиастроении и т. д., необходимо знать и понимать возможности различных методов расчета, включая аналитические. Работы по исследованию напряженно-деформированного состояния (НДС) оболочки одинакового ската с направляющим эллипсом в основании представлены на сегодняшний день в малом объеме. В статье приводится сравнение результатов, полученных по безмоментной теории оболочек с результатами по методу конечных элементов и по вариационно-разностному методу. Используются вычислительный комплекс SCAD Office на основе метода конечных элементов и программа «SHELLVRM», написанная на базе вариационно-разностного метода. Благодаря полученным и проанализированным численным результатам напряженно-деформированного состояния (НДС) торсовой оболочки одинакового ската с направляющим эллипсом в основании выявлены плюсы и минусы применения различных методов расчета. Установлено, что безмоментная теория не позволяет получить достаточные и корректные результаты расчета при действии равномерно-распределенной линейной нагрузки, приложенной по касательной к верхней грани торса по сравнению с методом конечных элементов (МКЭ) и с вариационно-разностным методом (ВРМ) для конструирования и подбора материала для изготовления оболочки.
Ключевые слова: теория тонких оболочек, аналитическое решение, безмоментное состояние, торсовая оболочка, поверхность одинакового ската, геометрическое моделирование, вычислительный комплекс SCAD OFFICE, метод конечных элементов, вариационно-разностный метод.
В.Н. ИВАНОВ, д.т.н., проф., О.О. АЛЁШИНА, аспирантка Российский университет дружбы народов, г. Москва; e-mail i.v.ivn@mail.ru
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТОРСА С НАПРАВЛЯЮЩИМ ЭЛЛИПСОМ С ПОМОЩЬЮ ТРЕХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА...37
На сегодняшний день в сфере проектирования тонкостенных конструкций типа оболочек представлен обширный класс вычислительных комплексов и методов расчета. В связи с тем, что тонкостенные конструкции в форме различных оболочек широко используются в архитектуре, строительстве, машиностроении, авиастроении и т. д., необходимо знать и понимать возможности различных методов расчета, включая аналитические. Работы по исследованию напряженно-деформированного состояния (НДС) оболочки одинакового ската с направляющим эллипсом в основании представлены на сегодняшний день в малом объеме. В статье приводится сравнение результатов, полученных по безмоментной теории оболочек с результатами по методу конечных элементов и по вариационно-разностному методу. Используются вычислительный комплекс SCAD Office на основе метода конечных элементов и программа «SHELLVRM», написанная на базе вариационно-разностного метода. Благодаря полученным и проанализированным численным результатам напряженно-деформированного состояния (НДС) торсовой оболочки одинакового ската с направляющим эллипсом в основании выявлены плюсы и минусы применения различных методов расчета. Установлено, что безмоментная теория не позволяет получить достаточные и корректные результаты расчета при действии равномерно-распределенной линейной нагрузки, приложенной по касательной к верхней грани торса по сравнению с методом конечных элементов (МКЭ) и с вариационно-разностным методом (ВРМ) для конструирования и подбора материала для изготовления оболочки.
Ключевые слова: теория тонких оболочек, аналитическое решение, безмоментное состояние, торсовая оболочка, поверхность одинакового ската, геометрическое моделирование, вычислительный комплекс SCAD OFFICE, метод конечных элементов, вариационно-разностный метод.
УДК 69:624.074:624.012.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.37.46. COMPARATIVE ANALYSIS OF THE STRESS-STRAIN STATE’S PARAMETERS OF EQUAL SLOPE SHELL WITH THE DIRECTOR ELLIPSE USING THREE CALCULATION METHODS. V.N. Ivanov, O.О. Alyoshina, Peoples’ Friendship University of Russia, Moscow; e-mail i.v.ivn@mail.ru.
Abstract. Today, in the field of designing thin-walled structures of the shell type, an extensive class of computing complexes and calculation methods is presented. Due to the fact that thin-walled structures in the form of various shells are widely used in architecture, construction, engineering, aircraft construction, etc. it is necessary to know and understand the possibilities of various calculation methods, including analytical ones. Research on the stress-strain state of the equal slope shell with the director ellipse at the base is currently presented in a small volume. The article presents a comparison of the results obtained from the membrane theory with the results obtained from the finite element method and the variational-difference method. We use the SCAD Office computing system based on the finite element method and the program «SHELLVRM», written on the basis of the variation-difference method. Based on the obtained and analyzed numerical results of the stress-strain state of the equal slope shell with the director ellipse at the base, the pros and cons of using various calculation methods were revealed. It is established that the membrane theory does not allow obtaining sufficient and correct calculation results under the action of a uniformly distributed linear load applied tangentially to the upper face of the torso in comparison with the finite element method and with the variation-difference method for the design and selection of material for the manufacture of the wall.
Key words: theory of thin shells, analytical method, the membrane state, torso shell, equal slope shell, geometric modeling, computational complex SCAD OFFICE, finite element method, variationaldifference method.
Abstract. Today, in the field of designing thin-walled structures of the shell type, an extensive class of computing complexes and calculation methods is presented. Due to the fact that thin-walled structures in the form of various shells are widely used in architecture, construction, engineering, aircraft construction, etc. it is necessary to know and understand the possibilities of various calculation methods, including analytical ones. Research on the stress-strain state of the equal slope shell with the director ellipse at the base is currently presented in a small volume. The article presents a comparison of the results obtained from the membrane theory with the results obtained from the finite element method and the variational-difference method. We use the SCAD Office computing system based on the finite element method and the program «SHELLVRM», written on the basis of the variation-difference method. Based on the obtained and analyzed numerical results of the stress-strain state of the equal slope shell with the director ellipse at the base, the pros and cons of using various calculation methods were revealed. It is established that the membrane theory does not allow obtaining sufficient and correct calculation results under the action of a uniformly distributed linear load applied tangentially to the upper face of the torso in comparison with the finite element method and with the variation-difference method for the design and selection of material for the manufacture of the wall.
Key words: theory of thin shells, analytical method, the membrane state, torso shell, equal slope shell, geometric modeling, computational complex SCAD OFFICE, finite element method, variationaldifference method.
Расчеты на устойчивость
Stability calculation
УДК: 624.046.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.47.55
Е.И. БРИТВИН, канд. физ.-мат. наук, ГУВЗ ПГАСА, г. Днепропетровск, Украина; e-mail: evgbritvin@gmail.com
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ТРЕХМЕРНЫХ УПРУГИХ ТЕЛ НА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЯХ...47
Путем учета работы внутренних напряжений упругого тела на повороте элементарного объема получены уравнения состояния трехмерного упругого тела типа Ламе с учетом вращений в линейной постановке. Построена матрица жесткости тетраэдрического конечного элемента с учетом влияния внутреннего напряженного состояния. Математическая модель проверена на простых конечно-элементных моделях, имеющих надежное аналитическое подтверждение. На примере консольного стержня исследованы изгибная и крутильная формы потери устойчивости конечно-элементной модели. Рассмотрена устойчивость круглой пластины. Продемонстрировано хорошее совпадение с известными решениями. Приведены решения некоторых задач устойчивости для полого шара.
Ключевые слова: устойчивость, устойчивость трехмерных тел, метод конечных элементов, тетраэдрический конечный элемент.
Е.И. БРИТВИН, канд. физ.-мат. наук, ГУВЗ ПГАСА, г. Днепропетровск, Украина; e-mail: evgbritvin@gmail.com
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ТРЕХМЕРНЫХ УПРУГИХ ТЕЛ НА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЯХ...47
Путем учета работы внутренних напряжений упругого тела на повороте элементарного объема получены уравнения состояния трехмерного упругого тела типа Ламе с учетом вращений в линейной постановке. Построена матрица жесткости тетраэдрического конечного элемента с учетом влияния внутреннего напряженного состояния. Математическая модель проверена на простых конечно-элементных моделях, имеющих надежное аналитическое подтверждение. На примере консольного стержня исследованы изгибная и крутильная формы потери устойчивости конечно-элементной модели. Рассмотрена устойчивость круглой пластины. Продемонстрировано хорошее совпадение с известными решениями. Приведены решения некоторых задач устойчивости для полого шара.
Ключевые слова: устойчивость, устойчивость трехмерных тел, метод конечных элементов, тетраэдрический конечный элемент.
UDC: 624.046.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.47.55.STABILITY ANALYSIS OF THREE-DIMENSIONAL ELASTIC BODIES ON FINITE-ELEMENT MODELS. E.I. Britvin, PSACEA, Dnipro, Ukrain; e-mail: evgbritvin@gmail.com
Abstract. By taking into account the work of the internal stresses of an elastic body at the rotation of an elementary volume, the equations of state of a three-dimensional elastic body of the Lame type are obtained. The equations of state of a three-dimensional elastic body are obtained taking into account rotations in a linear formulation. The stiffness matrix of the tetrahedral finite element is constructed taking into account the influence of the internal stress state. The mathematical model is tested on simple finite element models with reliable analytical confirmation. By the example of a cantilever rod, the bending and torsional forms of loss of stability of the finite element model are studied. The stability of a round plate is considered. Demonstrated a good match with the known solutions. Solutions of some stability problems for a hollow sphere are given.
Key words: buckling, stability of three-dimensional bodies, finite element method, tetrahedral finite element.
Abstract. By taking into account the work of the internal stresses of an elastic body at the rotation of an elementary volume, the equations of state of a three-dimensional elastic body of the Lame type are obtained. The equations of state of a three-dimensional elastic body are obtained taking into account rotations in a linear formulation. The stiffness matrix of the tetrahedral finite element is constructed taking into account the influence of the internal stress state. The mathematical model is tested on simple finite element models with reliable analytical confirmation. By the example of a cantilever rod, the bending and torsional forms of loss of stability of the finite element model are studied. The stability of a round plate is considered. Demonstrated a good match with the known solutions. Solutions of some stability problems for a hollow sphere are given.
Key words: buckling, stability of three-dimensional bodies, finite element method, tetrahedral finite element.
Расчеты на надежность
Reliability calculation
УДК 624.046.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.56.61
С.А. СОЛОВЬЕВ, к.т.н., Вологодский государственный университет; e-mail: ser6sol@yandex.ru
АНАЛИЗ ВЕРОЯТНОСТИ ОТКАЗА ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ СТОХАСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ...56
Вероятность отказа элемента сооружения является количественным показателем его надежности. В статье представлен метод расчета надежности элементов строительных конструкций в случае интервальной оценки случайных (стохастических) параметров в математической модели предельного состояния. Часть случайных параметров имеет прямую интервальную оценку, а другая часть случайных параметров получает интервальную оценку при представлении их в виде нечетких переменных по результатам измерений/испытаний. Такой подход к анализу надежности позволяет отказаться от субъективных предположений о виде и форме функции распределения вероятностей при ограниченной статистической информации. Показана возможность использования интервального подхода при нелинейных зависимостях случайных величин в функции предельного состояния. Численный пример расчета надежности по предлагаемому подходу показал хорошую сходимость с классическим подходом при полной статистической информации.
Ключевые слова: надежность, вероятность отказа, интервал значений, проектирование, теория нечетких множеств, случайная величина.
С.А. СОЛОВЬЕВ, к.т.н., Вологодский государственный университет; e-mail: ser6sol@yandex.ru
АНАЛИЗ ВЕРОЯТНОСТИ ОТКАЗА ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ СТОХАСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ...56
Вероятность отказа элемента сооружения является количественным показателем его надежности. В статье представлен метод расчета надежности элементов строительных конструкций в случае интервальной оценки случайных (стохастических) параметров в математической модели предельного состояния. Часть случайных параметров имеет прямую интервальную оценку, а другая часть случайных параметров получает интервальную оценку при представлении их в виде нечетких переменных по результатам измерений/испытаний. Такой подход к анализу надежности позволяет отказаться от субъективных предположений о виде и форме функции распределения вероятностей при ограниченной статистической информации. Показана возможность использования интервального подхода при нелинейных зависимостях случайных величин в функции предельного состояния. Численный пример расчета надежности по предлагаемому подходу показал хорошую сходимость с классическим подходом при полной статистической информации.
Ключевые слова: надежность, вероятность отказа, интервал значений, проектирование, теория нечетких множеств, случайная величина.
UDC 624.046.5 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.56.61.STRUCTURAL RELIABILITY ANALYSIS BASED ON INTERVAL ESTIMATION OF RANDOM VARIABLES. S.A. Solovyev, Vologda State University; e-mail: ser6sol@yandex.ru.
Abstract. The failure probability of a structural element is an indicator of its reliability. The article presents a method for the structural reliability analysis in the case of interval estimation of random (stochastic) parameters in a mathematical model of a limit state. Part of the random parameters has direct interval estimations, and the other part of the random parameters receives interval estimations as a fuzzy variable based on the results of measurements/tests. This approach to reliability analysis allows rejecting subjective assumptions about the type and shape of the probability distribution function with limited statistical information. The paper also presents the possibility of using proposed approach for nonlinear limit state functions. The numerical example of reliability analysis based on the proposed approach showed good convergence with the classical approach (FOSM) with full statistical data.
Key words: reliability, failure probability, interval value, structural design, fuzzy set theory, random variable.
Abstract. The failure probability of a structural element is an indicator of its reliability. The article presents a method for the structural reliability analysis in the case of interval estimation of random (stochastic) parameters in a mathematical model of a limit state. Part of the random parameters has direct interval estimations, and the other part of the random parameters receives interval estimations as a fuzzy variable based on the results of measurements/tests. This approach to reliability analysis allows rejecting subjective assumptions about the type and shape of the probability distribution function with limited statistical information. The paper also presents the possibility of using proposed approach for nonlinear limit state functions. The numerical example of reliability analysis based on the proposed approach showed good convergence with the classical approach (FOSM) with full statistical data.
Key words: reliability, failure probability, interval value, structural design, fuzzy set theory, random variable.
УДК 624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.62.67
А.И. Шеин, д.т.н., А.В. Чуманов, аспирант ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»; e-mail: shein-ai@yandex.ru
ЛЕНТОЧНАЯ СИСТЕМА ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ЛОКАТОРА ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ...62
Представлена ленточная система гашения колебаний локатора при сейсмических воздействиях. При проектировании системы гашения учитывались основные формы собственных колебаний локаторов купольного типа – изгибные и крутильные. Описан алгоритм работы системы гашения колебаний, основанный на дифференциальном уравнении колебаний системы с учетом сил натяжения лент и сил сопротивления движению в катушках. Составлена программа динамического расчета механических систем купольного типа, в основу которой положен метод центральных разностей. Приведены результаты расчета, которые показывают высокую эффективность ленточной системы гашения колебаний.
Ключевые слова: ленточная система, гаситель колебаний, динамический расчет, колебания купола, сейсмическая нагрузка, демпфирование, инерционная катушка.
А.И. Шеин, д.т.н., А.В. Чуманов, аспирант ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»; e-mail: shein-ai@yandex.ru
ЛЕНТОЧНАЯ СИСТЕМА ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ЛОКАТОРА ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ...62
Представлена ленточная система гашения колебаний локатора при сейсмических воздействиях. При проектировании системы гашения учитывались основные формы собственных колебаний локаторов купольного типа – изгибные и крутильные. Описан алгоритм работы системы гашения колебаний, основанный на дифференциальном уравнении колебаний системы с учетом сил натяжения лент и сил сопротивления движению в катушках. Составлена программа динамического расчета механических систем купольного типа, в основу которой положен метод центральных разностей. Приведены результаты расчета, которые показывают высокую эффективность ленточной системы гашения колебаний.
Ключевые слова: ленточная система, гаситель колебаний, динамический расчет, колебания купола, сейсмическая нагрузка, демпфирование, инерционная катушка.
UDC 624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.62.67.TAPE SYSTEM FOR QUENCHING LOCATOR VIBRATIONS IN CASE OF SEISMIC EFFECTS. A.I. Shein, A.V. Chumanov, Penza State University of Architecture and Construction; e-mail: shein-ai@yandex.ru
Abstract. The paper presents a tape system for quenching locator vibrations under seismic influences. When designing the damping system, the main forms of natural vibrations of dome – type locators-bending and torsional-were taken into account. The described algorithm of the system damping based on the differential equation of oscillations of a system subject to forces of tension of the tapes and the motion resistance forces in the coils, a program of the dynamic analysis of mechanical systems dome, which was based on the method of Central differences. The results of the calculation are presented, which show the high efficiency of the belt vibration damping system.
Key words: belt system, vibration dampener, dynamic calculation, dome vibrations, seismic load, damping, inertia coil.
Abstract. The paper presents a tape system for quenching locator vibrations under seismic influences. When designing the damping system, the main forms of natural vibrations of dome – type locators-bending and torsional-were taken into account. The described algorithm of the system damping based on the differential equation of oscillations of a system subject to forces of tension of the tapes and the motion resistance forces in the coils, a program of the dynamic analysis of mechanical systems dome, which was based on the method of Central differences. The results of the calculation are presented, which show the high efficiency of the belt vibration damping system.
Key words: belt system, vibration dampener, dynamic calculation, dome vibrations, seismic load, damping, inertia coil.
Нормирование
Codefication
УДК: 624.014 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.68.77
П.Д. ОДЕССКИЙ, д.т.н., проф., И.И. Ведяков, д.т.н., проф., Д.В. КОНИН, к.т.н., М.И. ГУКОВА, к.т.н., М.И. ФАРФЕЛЬ, к.т.н., ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва; e-mail: vedykov@gmail.com
ИЗМЕНЕНИЯ №2 В СП 16.13330.2017 «СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ. НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ»...68
В помощь проектировщикам приведены и обоснованы внесенные в 2020 году Изменения №2 в СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». В состав Изменений №2 вошли 15 разделов и Приложения А, В, Г, Д и Ж. В состав свода правил по стальным конструкциям включены соответствующие ссылки на своды правил по проектированию сталежелезобетонных конструкций и конструкций из тонкостенных холодногнутых профилей. Уточнено важное определение, поясняющее термин «открытые конструкции» для предотвращения двойного толкования при проектировании общественных зданий и сооружений в части необходимости обеспечения доступа. В разделе 13 «Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения» уточнены факторы риска в зависимости от группы конструкций по СП 16. 13330 и от класса сооружений по ГОСТ 27751, в которых применен прокат, соответствующий требованиям его группы качества. Наиболее значимыми являются изменения, внесенные в раздел 15 к требованиям по проектированию конструкций зданий и сооружений, включающие требования к соединениям стальных конструкций. В частности, даны развернутые требования к проектированию фланцевых болтовых соединений. В Приложение по материалам строительных конструкций внесены уточнения в части использования новых сталей, уточнены требования по нормированию ударной вязкости, в том числе для сталей с пределом текучести более 590 МПа. Ниже приводятся конкретные изменения по главам СП с пояснениями.
Ключевые слова: сталь, стальная конструкция, несущая способность, жесткость, каркас, ферма, ригель, болт, горизонтальная связь, болтовое соединение, фланцевое соединение, прокат, труба, ударная вязкость.
П.Д. ОДЕССКИЙ, д.т.н., проф., И.И. Ведяков, д.т.н., проф., Д.В. КОНИН, к.т.н., М.И. ГУКОВА, к.т.н., М.И. ФАРФЕЛЬ, к.т.н., ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (АО «НИЦ «Строительство»), г. Москва; e-mail: vedykov@gmail.com
ИЗМЕНЕНИЯ №2 В СП 16.13330.2017 «СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ. НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ»...68
В помощь проектировщикам приведены и обоснованы внесенные в 2020 году Изменения №2 в СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». В состав Изменений №2 вошли 15 разделов и Приложения А, В, Г, Д и Ж. В состав свода правил по стальным конструкциям включены соответствующие ссылки на своды правил по проектированию сталежелезобетонных конструкций и конструкций из тонкостенных холодногнутых профилей. Уточнено важное определение, поясняющее термин «открытые конструкции» для предотвращения двойного толкования при проектировании общественных зданий и сооружений в части необходимости обеспечения доступа. В разделе 13 «Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения» уточнены факторы риска в зависимости от группы конструкций по СП 16. 13330 и от класса сооружений по ГОСТ 27751, в которых применен прокат, соответствующий требованиям его группы качества. Наиболее значимыми являются изменения, внесенные в раздел 15 к требованиям по проектированию конструкций зданий и сооружений, включающие требования к соединениям стальных конструкций. В частности, даны развернутые требования к проектированию фланцевых болтовых соединений. В Приложение по материалам строительных конструкций внесены уточнения в части использования новых сталей, уточнены требования по нормированию ударной вязкости, в том числе для сталей с пределом текучести более 590 МПа. Ниже приводятся конкретные изменения по главам СП с пояснениями.
Ключевые слова: сталь, стальная конструкция, несущая способность, жесткость, каркас, ферма, ригель, болт, горизонтальная связь, болтовое соединение, фланцевое соединение, прокат, труба, ударная вязкость.
UDC: 624.014 DOI: 10.37538/0039-2383.2020.3.68.77.CHANGES №2 IN SP 16.13330.2017 «STEEL STRUCTURE. DESIGN STANDARDS» P.D. Odesskii, I.I. VEDYAKOV, D.V. KONIN, M.I. GUKOVA, M.I. FARFEL, TSNIISK named after V.A. Kucherenko, JSC «NITS «Stroitelstvo» Research Center of Construction, Moscow; e-mail: vedykov@gmail.com.
Abstract. The Changes №2 made in 2020 in SP 16.13330.2017 «Steel structures» are given and justified to help designers. Changes №2 included 15 sections and Appendices A, B, С, D, and G. The code of rules for steel structures includes relevant references to the codes of rules for the design of steel-reinforced concrete structures and structures made of thin-walled cold-curved profiles. An important definition has been clarified that explains the term «open structures» to prevent double interpretation in the design of public buildings and structures in terms of the need for access. In section 13 «Design of steel structures with regard to the prevention of brittle destruction» specified risk factors depending on the group structures on SP 16. 13330 and class structures according to GOST 27751, which applied roll that meets the requirements of its quality group. The most significant are the changes made to section 15 to the requirements for the design of structures of buildings and structures, including requirements for joints of steel structures. In particular, detailed requirements for the design of flange bolted connections are given. The Appendix on materials of building structures contains clarifications regarding the use of new steels, as well as requirements for the normalization of impact strength, including for steels with a yield strength of more than 590 MPa. Specific changes to the JV chapters are listed below with explanations.
Key word: steel, steel structure, bearing capacity, stiffness, frame, truss, crossbar, bolt, horizontal connection, bolted connection, flanged connection, rolled, pipe, impact strength.
Abstract. The Changes №2 made in 2020 in SP 16.13330.2017 «Steel structures» are given and justified to help designers. Changes №2 included 15 sections and Appendices A, B, С, D, and G. The code of rules for steel structures includes relevant references to the codes of rules for the design of steel-reinforced concrete structures and structures made of thin-walled cold-curved profiles. An important definition has been clarified that explains the term «open structures» to prevent double interpretation in the design of public buildings and structures in terms of the need for access. In section 13 «Design of steel structures with regard to the prevention of brittle destruction» specified risk factors depending on the group structures on SP 16. 13330 and class structures according to GOST 27751, which applied roll that meets the requirements of its quality group. The most significant are the changes made to section 15 to the requirements for the design of structures of buildings and structures, including requirements for joints of steel structures. In particular, detailed requirements for the design of flange bolted connections are given. The Appendix on materials of building structures contains clarifications regarding the use of new steels, as well as requirements for the normalization of impact strength, including for steels with a yield strength of more than 590 MPa. Specific changes to the JV chapters are listed below with explanations.
Key word: steel, steel structure, bearing capacity, stiffness, frame, truss, crossbar, bolt, horizontal connection, bolted connection, flanged connection, rolled, pipe, impact strength.