N 2 за 2024 год
Динамические расчеты
Нелинейные расчеты
Nonlinear calculations
УДК: 69.04 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.2.13
Г.А. СМОЛЯГО1,2, д.т.н., А.Е. ЖДАНОВ2, к.т.н., Я.Л. ОБЕРНИХИНА1, Н.В. ФРОЛОВ1, к.т.н. 1БГТУ им.В.Г. Шухова; e-mail: yana.ishuk@yandex.ru, 2ООО«Строительная экспертиза»
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕРАЗРЕЗНОЙ БАЛКИ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ МЕТОДОМ ЗАДАННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ...2
В данной статье представлена методика статического расчета неразрезной двухпролетной балки переменной жесткости, основанная на методе заданных деформаций, при котором в качестве внешнего воздействия используется один из параметров изогнутой оси, например, кривизна в сечении на промежуточной опоре, а решение уравнения изогнутой оси осуществляется относительно величины нагрузки. При решении задач, связанных с физической нелинейностью, потребуется организация итерационного процесса, и использование рассматриваемого метода в сочетании с учетом изменения параметров жесткости сечений на различных этапах работы в дальнейшем позволит организовать устойчивый итерационный процесс, с помощью которого можно решать задачи расчета неразрезных балок на всех стадиях их работы, включая закритические. Кроме этого, предлагаемая методика позволяет учитывать осадки опор балки при определении параметров НДС. На основе представленной методики разработан алгоритм и программа для ЭВМ по статическому расчету неразрезной двухпролетной балки переменной. В качестве воздействующего параметра на балку задается кривизна в сечении на промежуточной опоре. Результатами расчета балки являются величина нагрузки, воспринимаемая балкой, изгибающие моменты, прогибы, кривизны, жесткости в сечениях каждого из пролетов балки. Для апробации разработанной методики был проведен компьютерный расчет неразрезных двухпролетных балок с переменной жесткостью и различными схемами нагружения. Получены аналитические и графические результаты выполненного расчета.
Ключевые слова: неразрезная балка, переменная жесткость, нагрузка, изгибающий момент, прогиб, кривизна.
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕРАЗРЕЗНОЙ БАЛКИ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ МЕТОДОМ ЗАДАННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ...2
В данной статье представлена методика статического расчета неразрезной двухпролетной балки переменной жесткости, основанная на методе заданных деформаций, при котором в качестве внешнего воздействия используется один из параметров изогнутой оси, например, кривизна в сечении на промежуточной опоре, а решение уравнения изогнутой оси осуществляется относительно величины нагрузки. При решении задач, связанных с физической нелинейностью, потребуется организация итерационного процесса, и использование рассматриваемого метода в сочетании с учетом изменения параметров жесткости сечений на различных этапах работы в дальнейшем позволит организовать устойчивый итерационный процесс, с помощью которого можно решать задачи расчета неразрезных балок на всех стадиях их работы, включая закритические. Кроме этого, предлагаемая методика позволяет учитывать осадки опор балки при определении параметров НДС. На основе представленной методики разработан алгоритм и программа для ЭВМ по статическому расчету неразрезной двухпролетной балки переменной. В качестве воздействующего параметра на балку задается кривизна в сечении на промежуточной опоре. Результатами расчета балки являются величина нагрузки, воспринимаемая балкой, изгибающие моменты, прогибы, кривизны, жесткости в сечениях каждого из пролетов балки. Для апробации разработанной методики был проведен компьютерный расчет неразрезных двухпролетных балок с переменной жесткостью и различными схемами нагружения. Получены аналитические и графические результаты выполненного расчета.
Ключевые слова: неразрезная балка, переменная жесткость, нагрузка, изгибающий момент, прогиб, кривизна.
UDC: 69.04 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.2.13. STATIC ANALYSIS OF A CONTINUOUS BEAM OF VARIABLE STIFFNESS BY THE METHOD OF GIVEN DEFORMATIONS. G.A. Smolyago1,2, A.E. Zhdanov2, Ya.L. Obernikhina1, N.V. Frolov1, 1Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,2 OOO Stroitelnaya ekspertiza; e-mail: yana.ishuk@yandex.ru
Abstract. This article presents a methodology for a static calculation of an uncertain two-span beam of a variable stiffness, based on the method of specified deformations, in which one of the parameters of a curved axis is used as external exposure, for example, curvature in a section on an intermediate support, and the solution of the equated axis is carried out relative to the load size . When solving problems associated with physical non-linearity, the organization of the iteration process is required, and the use of the method under consideration allows you to organize a stable iteration process with which it is possible to solve the problems of calculating uncertain beams at all stages of their work, including crickets. On the basis of the presented methodology, an algorithm and a computer for computers on a static calculation of an uncertain two-span beam variable stiffness have been developed. As the acting parameter, curvature in the section on an intermediate support is set on the beam. The results of calculating the beam are the value of the load perceived by the beam, bending moments, deflection, curvatures, rigidity in the sections in each of the spans of the beam. To test the developed methodology, a computer calculation of unreasonable two-span beams with variable stiffness and various loading schemes was carried out. The analytical and graphic results of the completed calculation are presented.
Keywords: continuous beam, variable stiffness, load, bending moment, deflection, curvature.
Keywords: continuous beam, variable stiffness, load, bending moment, deflection, curvature.
УДК: 69.04 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.14.19
П.А. АЛЕКСЕЕВ, В.А. МЕЛЕШКО, к.т.н., доцент, А.В. ТРОФИМОВ, к.т.н., доцент СПбГАСУ; e-mail: p.alekseev00@mail.ru
НЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ КИРПИЧНЫХ СВОДЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИСТОРИЧЕСКИХ ЗДАНИЙ...14
Сложность в расчете конструкций из кирпичной кладки заключается в учете анизотропных свойств кладки. Данная проблема особо остро ощущается при анализе НДС исторических каменных конструкций при обследовании их технического состояния. В данной статье приводится анализ сводчатого перекрытия особняка, возведенного в первой половине XVIII века. Для численного моделирования кирпичной кладки можно применить билинейную модель материала с изотропным упрочнением. Она является наиболее простой в практическом применении, но в данной модели учитывается только одно предельное сопротивление. Поэтому для расчета каменных конструкций было предложено использовать нелинейную модель материала Ранкина, которая учитывает различное поведение кладки при растяжении и сжатии, в том числе и разупрочнение. В статье представлены результаты численного моделирования кирпичной кладки с разными моделями материалов. Проведено сравнение и оценка прочности конструкции.
Ключевые слова: нелинейный расчет, кирпичный свод, исторические конструкции, численный анализ, образование трещин, модель Ранкина, билинейная диаграмма.
П.А. АЛЕКСЕЕВ, В.А. МЕЛЕШКО, к.т.н., доцент, А.В. ТРОФИМОВ, к.т.н., доцент СПбГАСУ; e-mail: p.alekseev00@mail.ru
НЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ КИРПИЧНЫХ СВОДЧАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИСТОРИЧЕСКИХ ЗДАНИЙ...14
Сложность в расчете конструкций из кирпичной кладки заключается в учете анизотропных свойств кладки. Данная проблема особо остро ощущается при анализе НДС исторических каменных конструкций при обследовании их технического состояния. В данной статье приводится анализ сводчатого перекрытия особняка, возведенного в первой половине XVIII века. Для численного моделирования кирпичной кладки можно применить билинейную модель материала с изотропным упрочнением. Она является наиболее простой в практическом применении, но в данной модели учитывается только одно предельное сопротивление. Поэтому для расчета каменных конструкций было предложено использовать нелинейную модель материала Ранкина, которая учитывает различное поведение кладки при растяжении и сжатии, в том числе и разупрочнение. В статье представлены результаты численного моделирования кирпичной кладки с разными моделями материалов. Проведено сравнение и оценка прочности конструкции.
Ключевые слова: нелинейный расчет, кирпичный свод, исторические конструкции, численный анализ, образование трещин, модель Ранкина, билинейная диаграмма.
UDC: 69.04 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.14.19. NONLINEAR ANALYSIS OF BRICK VAULTED STRUCTURES OF HISTORICAL BUILDINGS. P.A. Alekseev, V.A. Meleshko, A.V. Trofimov, St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; e-mail: p.alekseev00@mail.ru
Abstract. The difficulty in calculating masonry structures lies in taking into account the anisotropic properties of masonry. This problem is particularly acute when analyzing the VAT of historical stone structures during the examination of their technical condition. This article provides an analysis of the vaulted ceiling of the mansion, built in the first half of the XVIII century. For numerical modeling of brickwork, a bilinear model of the material with isotropic hardening can be applied. It is the simplest in practical application, but only one limiting resistance is taken into account in this model. Therefore, for the calculation of stone structures, it was proposed to use a nonlinear Rankine material model, which takes into account the different behavior of masonry under tension and compression, including softening. The article presents the results of numerical modeling of brickwork with different models of materials. The comparison and evaluation of the structural strength were carried out.
Keywords: nonlinear calculation, brick vault, historical structures, numerical analysis, crack formation, Rankine model, bilinear diagram.
Abstract. The difficulty in calculating masonry structures lies in taking into account the anisotropic properties of masonry. This problem is particularly acute when analyzing the VAT of historical stone structures during the examination of their technical condition. This article provides an analysis of the vaulted ceiling of the mansion, built in the first half of the XVIII century. For numerical modeling of brickwork, a bilinear model of the material with isotropic hardening can be applied. It is the simplest in practical application, but only one limiting resistance is taken into account in this model. Therefore, for the calculation of stone structures, it was proposed to use a nonlinear Rankine material model, which takes into account the different behavior of masonry under tension and compression, including softening. The article presents the results of numerical modeling of brickwork with different models of materials. The comparison and evaluation of the structural strength were carried out.
Keywords: nonlinear calculation, brick vault, historical structures, numerical analysis, crack formation, Rankine model, bilinear diagram.
Численные расчеты
Numerical calculations
УДК 691.421:666.72::691:620 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.20.25
В.И. ОБОЗОВ1, д.т.н., проф., А.Ф. БЕЛЯЕВ2, ведущий инженер-конструктор 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; е-mail: obozov@yandex.ru 2ООО«Проектное Бюро «Крупный План»; e-mail: ustie2012@gmail.com
К ПРЕДЕЛЬНОМУ РАВНОВЕСИЮ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ, ПРИВОДЯЩИХ К ПРОГРЕССИРУЮЩЕМУ ОБРУШЕНИЮ КОНСТРУКЦИЙ...20
Приведен краткий анализ использования действующих норм в расчетах сопротивляемости каркасных зданий прогрессирующему обрушению конструкций в аварийных ситуациях. Рассмотрены два способа расчета на сопротивляемость прогрессирующему обрушению перекрытий монолитных каркасных зданий при выходе из строя одной из колонн: прямой метод, при котором рассчитывается все здание с измененной расчетной схемой с последующей проверкой прочности конструкций с увеличившимися усилиями, и расчет перекрытия над разрушенной колонной методом предельного равновесия с определением разрушающей перекрытие нагрузки. Показано, что разрушающая перекрытие нагрузка существенно зависит от характера его разрушения. Записано общее уравнение предельного равновесия перекрытия, включающее не только образование пластических шарниров в плите, но и продавливание плиты расположенной на ней колонной. Возможны три варианта разрушения перекрытия в аварийной ситуации: только от образования в плите пластических шарниров, только при продавливании плиты колонной и при одновременном образовании пластических шарниров и продавливания плиты колонной. Предложен критерий, определяющий вариант разрушения. Приведен пример расчета.
Ключевые слова: каркасные здания, монолитные перекрытия, железобетон, предельное равновесие, разрушение, аварийная ситуация, работа внутренних усилий, работа внешней нагрузки, критерий характера разрушения, пример расчета.
В.И. ОБОЗОВ1, д.т.н., проф., А.Ф. БЕЛЯЕВ2, ведущий инженер-конструктор 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство»; е-mail: obozov@yandex.ru 2ООО«Проектное Бюро «Крупный План»; e-mail: ustie2012@gmail.com
К ПРЕДЕЛЬНОМУ РАВНОВЕСИЮ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ, ПРИВОДЯЩИХ К ПРОГРЕССИРУЮЩЕМУ ОБРУШЕНИЮ КОНСТРУКЦИЙ...20
Приведен краткий анализ использования действующих норм в расчетах сопротивляемости каркасных зданий прогрессирующему обрушению конструкций в аварийных ситуациях. Рассмотрены два способа расчета на сопротивляемость прогрессирующему обрушению перекрытий монолитных каркасных зданий при выходе из строя одной из колонн: прямой метод, при котором рассчитывается все здание с измененной расчетной схемой с последующей проверкой прочности конструкций с увеличившимися усилиями, и расчет перекрытия над разрушенной колонной методом предельного равновесия с определением разрушающей перекрытие нагрузки. Показано, что разрушающая перекрытие нагрузка существенно зависит от характера его разрушения. Записано общее уравнение предельного равновесия перекрытия, включающее не только образование пластических шарниров в плите, но и продавливание плиты расположенной на ней колонной. Возможны три варианта разрушения перекрытия в аварийной ситуации: только от образования в плите пластических шарниров, только при продавливании плиты колонной и при одновременном образовании пластических шарниров и продавливания плиты колонной. Предложен критерий, определяющий вариант разрушения. Приведен пример расчета.
Ключевые слова: каркасные здания, монолитные перекрытия, железобетон, предельное равновесие, разрушение, аварийная ситуация, работа внутренних усилий, работа внешней нагрузки, критерий характера разрушения, пример расчета.
UDC 691.421:666.72::691:620 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.20.25. TO THE ULTIMATE EQUILIBRIUM OF MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE SLABS OF FRAME BUILDINGS IN EMERGENCY SITUATIONS LEADING TO PROGRESSIVE COLLAPSE. V.I. Obozov1, A.F. Belyaev2, 1Research Institute of Building Construction (TSNIISK) named after V.A. Koucherenko, JSC Research Center of Construction; e-mail: obozov@yandex.ru, 2LLC KPLN; e-mail: ustie2012@gmail.com
Abstract. A brief analysis of current standards concerning calculations of the resistance to progressive structural collapse of frame buildings in case of an accidental destruction is presented. Two analysis methods concern the resistance to progressive collapse of the slabs of monolithic frame buildings in case of accidental failure of one column are considered: direct method in which the entire building is calculated with a modified analysis scheme followed by checking the strength of structures with increased efforts, and calculating the slab located over the destroyed column by the ultimate equilibrium method with determination the slab destroying load. It is shown that the slab destroying load greatly depends on the model of its destruction. General equation of the ultimate equilibrium of the slab is written down. It includes not only the formation of plastic hinges in the slab, but also taking in account pushing through the slab by the column located on it. There are three possible options for an emergency destruction of the slab: from the formation of plastic hinges in the plate only, the slab pushing through by a column and formation of plastic hinges at the same time and situation when the slab is pushed through by the column. A criterion of the destruction option determination is offered. An example of calculation is given.
Keywords: frame buildings, monolithic slabs, reinforced concrete, ultimate equilibrium, collapse, accidental situation, internal efforts, applied load, criterion of the destruction, example of calculation.
Abstract. A brief analysis of current standards concerning calculations of the resistance to progressive structural collapse of frame buildings in case of an accidental destruction is presented. Two analysis methods concern the resistance to progressive collapse of the slabs of monolithic frame buildings in case of accidental failure of one column are considered: direct method in which the entire building is calculated with a modified analysis scheme followed by checking the strength of structures with increased efforts, and calculating the slab located over the destroyed column by the ultimate equilibrium method with determination the slab destroying load. It is shown that the slab destroying load greatly depends on the model of its destruction. General equation of the ultimate equilibrium of the slab is written down. It includes not only the formation of plastic hinges in the slab, but also taking in account pushing through the slab by the column located on it. There are three possible options for an emergency destruction of the slab: from the formation of plastic hinges in the plate only, the slab pushing through by a column and formation of plastic hinges at the same time and situation when the slab is pushed through by the column. A criterion of the destruction option determination is offered. An example of calculation is given.
Keywords: frame buildings, monolithic slabs, reinforced concrete, ultimate equilibrium, collapse, accidental situation, internal efforts, applied load, criterion of the destruction, example of calculation.
УДК: 624.071.322:531.62 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.26.32
Д.А. ТАРАСОВ, к.т.н. Пензенский государственный университет; e-mail: tda82@list.ru
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА БУБНОВА - ГАЛЕРКИНА ДЛЯ АНАЛИЗА ПОВЕДЕНИЯ ИЗГИБНО-ЖЕСТКОЙ НИТИ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ УДАРЕ...26
Используя метод Бубнова – Галеркина, решена задача об определении напряженно-деформированного состояния изгибно-жесткой нити, испытывающей поперечный удар телом с заданной массой и скоростью движения. Выполнен сравнительный анализ с данными, полученными другим методом расчета. Установлено незначительное расхождение в предельных значениях критериев, принятых для оценки адекватности результатов.
Ключевые слова: изгибно-жесткая нить, нить конечной жесткости, поперечный удар, динамическое воздействие, напряженно-деформированное состояние, напряжения, деформации.
Д.А. ТАРАСОВ, к.т.н. Пензенский государственный университет; e-mail: tda82@list.ru
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА БУБНОВА - ГАЛЕРКИНА ДЛЯ АНАЛИЗА ПОВЕДЕНИЯ ИЗГИБНО-ЖЕСТКОЙ НИТИ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ УДАРЕ...26
Используя метод Бубнова – Галеркина, решена задача об определении напряженно-деформированного состояния изгибно-жесткой нити, испытывающей поперечный удар телом с заданной массой и скоростью движения. Выполнен сравнительный анализ с данными, полученными другим методом расчета. Установлено незначительное расхождение в предельных значениях критериев, принятых для оценки адекватности результатов.
Ключевые слова: изгибно-жесткая нить, нить конечной жесткости, поперечный удар, динамическое воздействие, напряженно-деформированное состояние, напряжения, деформации.
UDC: 624.071.322:531.62 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.26.32. APPLICATION OF THE BUBNOV-GALERKIN METHOD TO ANALYZE THE BEHAVIOR OF A FLEXURALLY RIGID THREAD UNDER TRANSVERSE IMPACT. D.A. Tarasov, Penza State University; e-mail: tda82@list.ru
Abstract. Using the Bubnov – Galerkin method, the problem of determining the stress-strain state of a bending-rigid thread experiencing a transverse impact by a body with a given mass and speed of movement is solved. A comparative analysis was performed with data obtained by another calculation method. A slight discrepancy was found in the limit values of the criteria adopted to assess the adequacy of the results.
Keywords: flexurally rigid thread, thread of finite stiffness, transverse impact, dynamic impact, stress-strain state, stress, deformation.
Abstract. Using the Bubnov – Galerkin method, the problem of determining the stress-strain state of a bending-rigid thread experiencing a transverse impact by a body with a given mass and speed of movement is solved. A comparative analysis was performed with data obtained by another calculation method. A slight discrepancy was found in the limit values of the criteria adopted to assess the adequacy of the results.
Keywords: flexurally rigid thread, thread of finite stiffness, transverse impact, dynamic impact, stress-strain state, stress, deformation.
Dynamic calculations
УДК 624.07 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.33.42
И.И. ИВАНЧЕНКО, д.т.н., профессор Российский университет транспорта (МИИТ); e-mail: ivaii011@mtu-net.ru
К РАСЧЕТУ ПЛИТНЫХ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ИНЕРЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ ПРИ ДВИЖЕНИИ В РЕЖИМЕ ТОРМОЖЕНИЯ...33
Рассмотрен метод расчета пластин при действии инерционных нагрузок при их движении с переменной скоростью. Решается задача о взаимодействии аэродромного покрытия с авиационной нагрузкой в момент ее движения, в режиме торможения, при приземлении на поверхность в виде протяженной прямоугольной свободно опертой пластины, лежащей на упругом основании. При учете нелинейных контактов колес шасси с пластиной используются кусочно-линейные характеристики контактной жесткости. Вертикальная динамика пространственной модели самолета при пробеге моделируется системой жестких тел с упруговязкими связями. Для построения методики применяются предложенные ранее автором статьи методы: шаговый для решения задач неустановившейся динамики сооружений и метод расчета сооружения на действие инерционной и подвижных силовых нагрузок (метод узловых ускорений).
Ключевые слова: подвижная инерционная нагрузка, пластины на упругом основании, шаговые процедуры, переменная скорость, метод узловых ускорений.
И.И. ИВАНЧЕНКО, д.т.н., профессор Российский университет транспорта (МИИТ); e-mail: ivaii011@mtu-net.ru
К РАСЧЕТУ ПЛИТНЫХ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ИНЕРЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ ПРИ ДВИЖЕНИИ В РЕЖИМЕ ТОРМОЖЕНИЯ...33
Рассмотрен метод расчета пластин при действии инерционных нагрузок при их движении с переменной скоростью. Решается задача о взаимодействии аэродромного покрытия с авиационной нагрузкой в момент ее движения, в режиме торможения, при приземлении на поверхность в виде протяженной прямоугольной свободно опертой пластины, лежащей на упругом основании. При учете нелинейных контактов колес шасси с пластиной используются кусочно-линейные характеристики контактной жесткости. Вертикальная динамика пространственной модели самолета при пробеге моделируется системой жестких тел с упруговязкими связями. Для построения методики применяются предложенные ранее автором статьи методы: шаговый для решения задач неустановившейся динамики сооружений и метод расчета сооружения на действие инерционной и подвижных силовых нагрузок (метод узловых ускорений).
Ключевые слова: подвижная инерционная нагрузка, пластины на упругом основании, шаговые процедуры, переменная скорость, метод узловых ускорений.
UDC 624.07 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.33.42. TO THE CALCULATION OF PLATE AIRFIELD COVERINGS IN THEIR INTERACTION WITH THE INERTIAL LOAD WHEN DRIVING IN BRAKING MODE. I.I. Ivanchenko, Russian University of Transport (MIIT); e-mail: ivaii011@mtu-net.ru
Abstract. The method of calculating plates under the action of inertial loads during their movement with variable velocity is considered. The problem of the interaction of the airfield surface with the aircraft load is solved, at the moment of its movement, in braking mode, when landing on the surface in the form of an extended rectangular freely operable plate lying on an elastic base. When taking into account the nonlinear contacts of the chassis wheels with the plate, piecewise linear characteristics of contact stiffness are used. The vertical dynamics of the spatial model of the aircraft during the run is modeled by a system of rigid bodies with elastic-viscous bonds. To construct the methodology, the methods proposed earlier by the author of the article are used: a step-by-step method for solving problems of the relentless dynamics of structures and a method for calculating structures for the action of inertial and mobile force loads (the method of nodal accelerations).
Keywords: movable inertial load, plates on an elastic base, step procedures, variable velocity, nodal acceleration method.
Abstract. The method of calculating plates under the action of inertial loads during their movement with variable velocity is considered. The problem of the interaction of the airfield surface with the aircraft load is solved, at the moment of its movement, in braking mode, when landing on the surface in the form of an extended rectangular freely operable plate lying on an elastic base. When taking into account the nonlinear contacts of the chassis wheels with the plate, piecewise linear characteristics of contact stiffness are used. The vertical dynamics of the spatial model of the aircraft during the run is modeled by a system of rigid bodies with elastic-viscous bonds. To construct the methodology, the methods proposed earlier by the author of the article are used: a step-by-step method for solving problems of the relentless dynamics of structures and a method for calculating structures for the action of inertial and mobile force loads (the method of nodal accelerations).
Keywords: movable inertial load, plates on an elastic base, step procedures, variable velocity, nodal acceleration method.
Нормирование
Standardization
УДК 624.072.2.014 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.43.51
Д.Ю. КОНЯШИН, инж., ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: dkon10@yandex.ru
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ УНИКАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ...43
В настоящее время сотрудниками Лаборатории нормирования, реконструкции и мониторинга уникальных зданий и сооружений Отдела Металлических конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко готовится к печати стандарт организации СТО 36554501-073-2023 «Техническая эксплуатация стальных конструкций покрытий уникальных зданий и сооружений» в соответствии с Федеральным законом от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Настоящий СТО 36554501-073-2023 составлен с учетом требований Федеральных законов: от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании»; от 22 июня 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». СТО 36554501-073-2023 распространяется на стальные конструкции покрытий уникальных, в том числе большепролетных, зданий и сооружений для осуществления технического обслуживания, обеспечивающего безопасное функционирование зданий и сооружений. В стандарте приведено разъяснение понятия «уникальные здания и сооружения»: к ним относятся здания и сооружения с высотой, превышающей 100 м, или с величиной пролета более 100 м, или с вылетом консоли более 20 м, или если заглубление подземной части относительно планировочной отметки земли более чем на 15 м, или сооружения, где используются конструкции и конструктивные схемы с применением нестандартных или специально разработанных методов расчета или требующих проверки на физических моделях, а также спортивно-зрелищные, культовые сооружения, выставочные павильоны, общественные здания, торговые и развлекательные комплексы с расчетным пребыванием внутри более 1000 человек или более 10 000 человек вблизи объекта. В статье представлены материалы, послужившие основанием для создания СТО по эксплуатации стальных конструкций в покрытиях уникальных сооружений.
Ключевые слова: научно-техническое сопровождение, специальные технические условия, мониторинг напряженно-деформированного состояния, обследование, стальные конструкции, покрытия, элементы, узлы.
Д.Ю. КОНЯШИН, инж., ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: dkon10@yandex.ru
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ УНИКАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ...43
В настоящее время сотрудниками Лаборатории нормирования, реконструкции и мониторинга уникальных зданий и сооружений Отдела Металлических конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко готовится к печати стандарт организации СТО 36554501-073-2023 «Техническая эксплуатация стальных конструкций покрытий уникальных зданий и сооружений» в соответствии с Федеральным законом от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Настоящий СТО 36554501-073-2023 составлен с учетом требований Федеральных законов: от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании»; от 22 июня 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». СТО 36554501-073-2023 распространяется на стальные конструкции покрытий уникальных, в том числе большепролетных, зданий и сооружений для осуществления технического обслуживания, обеспечивающего безопасное функционирование зданий и сооружений. В стандарте приведено разъяснение понятия «уникальные здания и сооружения»: к ним относятся здания и сооружения с высотой, превышающей 100 м, или с величиной пролета более 100 м, или с вылетом консоли более 20 м, или если заглубление подземной части относительно планировочной отметки земли более чем на 15 м, или сооружения, где используются конструкции и конструктивные схемы с применением нестандартных или специально разработанных методов расчета или требующих проверки на физических моделях, а также спортивно-зрелищные, культовые сооружения, выставочные павильоны, общественные здания, торговые и развлекательные комплексы с расчетным пребыванием внутри более 1000 человек или более 10 000 человек вблизи объекта. В статье представлены материалы, послужившие основанием для создания СТО по эксплуатации стальных конструкций в покрытиях уникальных сооружений.
Ключевые слова: научно-техническое сопровождение, специальные технические условия, мониторинг напряженно-деформированного состояния, обследование, стальные конструкции, покрытия, элементы, узлы.
UDC 624.072.2.014 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.43.51. OPERATION OF UNIQUE STEEL COATINGS STRUCTURES. D.Yu. Konyashin, TSNIISK named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction; e-mail: dkon10@yandex.ru
Abstract. Currently, employees of the Laboratory for Standardization, Reconstruction and Monitoring of Unique Buildings and Structures of the Department of Metal Structures of the V.A. Kucherenko Central Research Institute are preparing to print the standard of the organization STO 36554501-073-2023 “Technical operation of steel structures for coatings of unique buildings and Structures” in accordance with Federal Law No. 162-FZ dated June 29, 2015 “On Standardization in the Russian Federation Federation”. This SRT 36554501-073-2023 is compiled taking into account the requirements of Federal Laws: dated December 27, 2002 No. 184-FZ “On Technical Regulation”; No. 123-FZ dated June 22, 2008 “Technical Regulations on Fire Safety Requirements” and No. 384-FZ dated December 30, 2009 “Technical Regulations on the Safety of Buildings and Structures”. SRT 36554501-073-2023 applies to steel structures of unique coatings, including including large-span buildings and structures for maintenance, ensuring the safe functioning of buildings and structures. The standard provides an explanation of the concept of “unique buildings and structures”: these include buildings and structures with a height exceeding 100 m, or with a span of more than 100 m, or with a console departure of more than 20 m, or, if the depth of the underground part, relative to the planning mark of the ground, is more than 15 m, or structures where structures and structural schemes are used with the use of non-standard or specially developed calculation methods, or requiring verification on physical models, as well as sports and entertainment, religious buildings, exhibition pavilions, public buildings, shopping and entertainment complexes with an estimated stay of more than 1,000 people inside or more than 10,000 people near the facility.
The article presents the materials that served as the basis for the creation of a service station for the operation of steel structures in the coatings of unique structures.
Keywords: scientific and technical support, special technical conditions, stress-strain state monitoring, inspection, steel structures, coatings, elements, assemblies.
Abstract. Currently, employees of the Laboratory for Standardization, Reconstruction and Monitoring of Unique Buildings and Structures of the Department of Metal Structures of the V.A. Kucherenko Central Research Institute are preparing to print the standard of the organization STO 36554501-073-2023 “Technical operation of steel structures for coatings of unique buildings and Structures” in accordance with Federal Law No. 162-FZ dated June 29, 2015 “On Standardization in the Russian Federation Federation”. This SRT 36554501-073-2023 is compiled taking into account the requirements of Federal Laws: dated December 27, 2002 No. 184-FZ “On Technical Regulation”; No. 123-FZ dated June 22, 2008 “Technical Regulations on Fire Safety Requirements” and No. 384-FZ dated December 30, 2009 “Technical Regulations on the Safety of Buildings and Structures”. SRT 36554501-073-2023 applies to steel structures of unique coatings, including including large-span buildings and structures for maintenance, ensuring the safe functioning of buildings and structures. The standard provides an explanation of the concept of “unique buildings and structures”: these include buildings and structures with a height exceeding 100 m, or with a span of more than 100 m, or with a console departure of more than 20 m, or, if the depth of the underground part, relative to the planning mark of the ground, is more than 15 m, or structures where structures and structural schemes are used with the use of non-standard or specially developed calculation methods, or requiring verification on physical models, as well as sports and entertainment, religious buildings, exhibition pavilions, public buildings, shopping and entertainment complexes with an estimated stay of more than 1,000 people inside or more than 10,000 people near the facility.
The article presents the materials that served as the basis for the creation of a service station for the operation of steel structures in the coatings of unique structures.
Keywords: scientific and technical support, special technical conditions, stress-strain state monitoring, inspection, steel structures, coatings, elements, assemblies.
Экспериментальные исследования
Experimental studies
УДК 624.13 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.52.62
М.И. ГУКОВА1, к.т.н., Д.В. КОНДРАШОВ, инж.,1, М.И. ФАРФЕЛЬ1,2, к.т.н., доцент 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство» 2НИУ МГСУ; e-mail: farfelmi@yandex.ru
ОПЫТ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДВУХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ТРУБОСВАРОЧНОГО ЦЕХА ОАО «ТАГМЕТ»...52
В течение продолжительной работы на металлургическом заводе ОАО «Тагмет» после 1995 г., произошла авария в цеху ТСЦ-3 и дирекция завода озаботилась состоянием других цехов, Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко проводил обследования даже небольших зданий и сооружений, выполнявших серьезные функции в процессе производства завода. Проводилась экспертиза промышленной безопасности с целью выдачи заключений и рекомендаций по ремонту и усилению поврежденных строительных конструкций для возможности их дальнейшей безопасной эксплуатации. В статье приведены результаты обследования зданий двух насосных станций, построенных из смешанных конструкций и обслуживающих трубосварочный цех № 3 завода. Обнаружены недопустимые повреждения конструкций здания и приведен способ усиления этих конструкций, который может служить примером для его использования при аналогичных мероприятиях.
Ключевые слова: стены, перекрытия, стальная конструкция, лестничная клетка, балка, плиты покрытия, ребра жесткости.
М.И. ГУКОВА1, к.т.н., Д.В. КОНДРАШОВ, инж.,1, М.И. ФАРФЕЛЬ1,2, к.т.н., доцент 1ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ«Строительство» 2НИУ МГСУ; e-mail: farfelmi@yandex.ru
ОПЫТ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДВУХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ТРУБОСВАРОЧНОГО ЦЕХА ОАО «ТАГМЕТ»...52
В течение продолжительной работы на металлургическом заводе ОАО «Тагмет» после 1995 г., произошла авария в цеху ТСЦ-3 и дирекция завода озаботилась состоянием других цехов, Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко проводил обследования даже небольших зданий и сооружений, выполнявших серьезные функции в процессе производства завода. Проводилась экспертиза промышленной безопасности с целью выдачи заключений и рекомендаций по ремонту и усилению поврежденных строительных конструкций для возможности их дальнейшей безопасной эксплуатации. В статье приведены результаты обследования зданий двух насосных станций, построенных из смешанных конструкций и обслуживающих трубосварочный цех № 3 завода. Обнаружены недопустимые повреждения конструкций здания и приведен способ усиления этих конструкций, который может служить примером для его использования при аналогичных мероприятиях.
Ключевые слова: стены, перекрытия, стальная конструкция, лестничная клетка, балка, плиты покрытия, ребра жесткости.
UDC 624.13 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.52.62. THE EXPERIENCE OF STRENGTHENING STRUCTURES BASED ON THE RESULTS OF THE INDUSTRIAL SAFETY EXAMINATION OF TWO PUMPING STATIONS OF THE PIPE WELDING WORKSHOP OF JSC TAGMET. M.I. Gukova1, D.V. Kondrashov1, M.I. Farfel1,2, 1TSNIISK named after V.A.Koucherenko JSC
Research Center of Construction, 2Department of Metal and Wooden Structures of the Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: farfelmi@yandex.ru
Abstract. During long-term work at the “Tagmet” metallurgical plant after 1995, when there was an accident in the workshop no. 3, and the plant Management took care of the condition of other workshops, the Central Research Institute of Building Structures named after V.A. Kоucherenko conducted surveys of even small buildings and structures that performed serious functions in the production process the plant. An industrial safety examination was carried out in order to issue Conclusions and Recommendations on repairing and strengthening damaged building structures for the possibility of further safe operation. The article presents the results of a survey of the buildings of two pumping stations built of mixed structures and serving the pipe welding workshop No. 3 of the plant. Significant damage to the building structures was found and a method of strengthening these structures was given, which can serve as an example for its use in similar events.
Keywords: walls, ceilings, steel structure, stairwell, beam, coating plates, stiffeners.
Research Center of Construction, 2Department of Metal and Wooden Structures of the Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: farfelmi@yandex.ru
Abstract. During long-term work at the “Tagmet” metallurgical plant after 1995, when there was an accident in the workshop no. 3, and the plant Management took care of the condition of other workshops, the Central Research Institute of Building Structures named after V.A. Kоucherenko conducted surveys of even small buildings and structures that performed serious functions in the production process the plant. An industrial safety examination was carried out in order to issue Conclusions and Recommendations on repairing and strengthening damaged building structures for the possibility of further safe operation. The article presents the results of a survey of the buildings of two pumping stations built of mixed structures and serving the pipe welding workshop No. 3 of the plant. Significant damage to the building structures was found and a method of strengthening these structures was given, which can serve as an example for its use in similar events.
Keywords: walls, ceilings, steel structure, stairwell, beam, coating plates, stiffeners.
УДК 624.078.41 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.63.71
Д.В. КОНИН, к.т.н., А.Р. ОЛУРОМБИ, к.т.н., Н.А. ТУВАЕВ, инж., ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ «Строительство»; e-mail: tuvaev.nikita@mail.ru
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХСТОРОННИХ УЗЛОВЫХ ПРИМЫКАНИЙ «БАЛКА – КОЛОННА», ВОСПРИНИМАЮЩИХ ДЕЙСТВИЕ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА В ДВУХ ПЛОСКОСТЯХ...63
В статье рассмотрены четырехсторонние фланцевые узлы примыкания балок к колонне двутаврового сечения. В рассмотренных узлах отсутствуют дополнительные элементы усиления в виде ребер жесткости, обратных фланцев и вутов. Проанализированы численные модели таких «облегченных» фланцевых узлов и представлены результаты экспериментальных исследований. Установлено, что фланцы, примыкающие к стенке колонны, оказывают подкрепляющий эффект, дана оценка деформативности и жесткости четырехсторонних фланцевых соединений, отмечена необходимость учета реальной жесткости таких узлов при расчете каркаса здания.
Ключевые слова: болтовые соединения, четырехсторонние жесткие узлы, фланцевые соединения, несущая способность, деформативность, жесткость.
Д.В. КОНИН, к.т.н., А.Р. ОЛУРОМБИ, к.т.н., Н.А. ТУВАЕВ, инж., ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО«НИЦ «Строительство»; e-mail: tuvaev.nikita@mail.ru
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХСТОРОННИХ УЗЛОВЫХ ПРИМЫКАНИЙ «БАЛКА – КОЛОННА», ВОСПРИНИМАЮЩИХ ДЕЙСТВИЕ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА В ДВУХ ПЛОСКОСТЯХ...63
В статье рассмотрены четырехсторонние фланцевые узлы примыкания балок к колонне двутаврового сечения. В рассмотренных узлах отсутствуют дополнительные элементы усиления в виде ребер жесткости, обратных фланцев и вутов. Проанализированы численные модели таких «облегченных» фланцевых узлов и представлены результаты экспериментальных исследований. Установлено, что фланцы, примыкающие к стенке колонны, оказывают подкрепляющий эффект, дана оценка деформативности и жесткости четырехсторонних фланцевых соединений, отмечена необходимость учета реальной жесткости таких узлов при расчете каркаса здания.
Ключевые слова: болтовые соединения, четырехсторонние жесткие узлы, фланцевые соединения, несущая способность, деформативность, жесткость.
UDC 624.078.41 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.63.71. EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF END-PLATE 4-WAY BEAMS TO COLUMN CONNECTION. D.V. Konin, A.R. Olurombi, N.A Tuvaev, TSNIISK named after V.A.Koucherenko JSC Research Center of Construction; e-mail: tuvaev.nikita@mail.ru
Abstract. The paper considers the 4-way end-plate I-beams to the I-column connections. Сonsidered joints do not have additional members such as stiffeners and haunches. Numerical models of such «lightweight» end-plate connections are analyzed and the results of experimental studies are presented. It was found that the end-plates adjacent to the column wall have a reinforcing effect, the deformability and stiffness of the 4-way end-plate joints were evaluated, and the need to take into account the real stiffness of such joints in analysis of building frame was noted.
Keywords: bolt connections, 4-way moment connections, end-plate connections, strength, deformability, stiffness.
Abstract. The paper considers the 4-way end-plate I-beams to the I-column connections. Сonsidered joints do not have additional members such as stiffeners and haunches. Numerical models of such «lightweight» end-plate connections are analyzed and the results of experimental studies are presented. It was found that the end-plates adjacent to the column wall have a reinforcing effect, the deformability and stiffness of the 4-way end-plate joints were evaluated, and the need to take into account the real stiffness of such joints in analysis of building frame was noted.
Keywords: bolt connections, 4-way moment connections, end-plate connections, strength, deformability, stiffness.
В помощь проектировщику
To help the designer
УДК 624.012.2 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.72.77
О.И. ПОНОМАРЕВ, к.т.н., А.Ю. ДОЗОРОВА инж., Е.А. ПАВЛОВА, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: 1701088@mail.ru
О НЕКОТОРЫХ ОШИБКАХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, ОБСЛЕДОВАНИИ И УСИЛЕНИИ КИРПИЧНЫХ ЗДАНИЙ С НЕСУЩИМИ СТЕНАМИ...72
В данной статье приведен анализ некоторых ошибок, которые встречаются при проектировании новых зданий и сооружений, а также при реконструкции существующих объектов. Проведен анализ трех ошибок, включающих неправильную оценку деформативных свойств различных кладочных материалов, неправильное применение метода шлифования при оценке прочности керамического кирпича пластического формования. В статье также указано на необходимость оценки прочности конструкций как на верхних этажах, так и на нижних этажах при проведении перепланировки зданий с демонтажем несущих конструкций.
Ключевые слова: проектирование зданий, обследование зданий, усиление зданий, кирпичная кладка.
О.И. ПОНОМАРЕВ, к.т.н., А.Ю. ДОЗОРОВА инж., Е.А. ПАВЛОВА, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: 1701088@mail.ru
О НЕКОТОРЫХ ОШИБКАХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, ОБСЛЕДОВАНИИ И УСИЛЕНИИ КИРПИЧНЫХ ЗДАНИЙ С НЕСУЩИМИ СТЕНАМИ...72
В данной статье приведен анализ некоторых ошибок, которые встречаются при проектировании новых зданий и сооружений, а также при реконструкции существующих объектов. Проведен анализ трех ошибок, включающих неправильную оценку деформативных свойств различных кладочных материалов, неправильное применение метода шлифования при оценке прочности керамического кирпича пластического формования. В статье также указано на необходимость оценки прочности конструкций как на верхних этажах, так и на нижних этажах при проведении перепланировки зданий с демонтажем несущих конструкций.
Ключевые слова: проектирование зданий, обследование зданий, усиление зданий, кирпичная кладка.
UDC 624.012.2 DOI 10.37538/0039-2383.2024.2.72.77. SOME ERRORS IN THE ENGINEERING, INSPECTION AND REINFORCEMENT OF MASONRY BUILDINGS WITH LOAD-BEARING WALLS. O.I. Ponomarev, A.Yu. Dozorova, E.A. Pavlova, Research Institute of Building Constructions (TSNIISK) named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction; e-mail: 1701088@mail.ru
Abstract. This paper analyses some of the errors that are encountered in the design of new buildings and structures, as well as in the renovation of existing facilities. Three errors are analysed, including incorrect assessment of the deformation properties of different masonry materials, incorrect application of the grinding method when assessing the strength of plastic moulded ceramic bricks. The article also points out the need to assess the strength of structures on both upper floors and lower floors when carrying out the redevelopment of buildings with the removal of load-bearing structures.
Keywords: building design, building survey, building reinforcement, masonry.
Abstract. This paper analyses some of the errors that are encountered in the design of new buildings and structures, as well as in the renovation of existing facilities. Three errors are analysed, including incorrect assessment of the deformation properties of different masonry materials, incorrect application of the grinding method when assessing the strength of plastic moulded ceramic bricks. The article also points out the need to assess the strength of structures on both upper floors and lower floors when carrying out the redevelopment of buildings with the removal of load-bearing structures.
Keywords: building design, building survey, building reinforcement, masonry.