N 1 за 2025 год
Численные расчеты
Numerical calculations
УДК 693.94.056.53 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.2.8
П.Г. РОМАНОВ, к.т.н., доцент Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова; e-mail: pg.romanov@mail.ru
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ ДПК-ПАНЕЛЕЙ...2
Выполнено численное моделирование напряженно-деформированного состояния узла соединения ДПК/CLT-панелей в процессе сопротивления сдвигающим усилиям. Сравнение результатов численного эксперимента с результатами натурных испытаний выявило соответствие характера объемного деформирования стального элемента. Использованное 3D-сканирование стальных элементов до и после испытания сканером марки Artec Space Spider с точностью 0,05 мм показало перспективность данного метода для анализа деформаций испытанных образцов. Получен массив данных для разработки, корректировки анализа результатов испытания численной модели. Сделан вывод о необходимости комплекса исследований, посвященных изучению упругих свойств ДПК-конструкций, пространственной изменчивости модуля упругости относительно главных осей ДПК-конструкций.
Ключевые слова: численное моделирование, ДПК-панели, 3D-сканирование, модуль упругости ДПК-конструкций.
П.Г. РОМАНОВ, к.т.н., доцент Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова; e-mail: pg.romanov@mail.ru
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ ДПК-ПАНЕЛЕЙ...2
Выполнено численное моделирование напряженно-деформированного состояния узла соединения ДПК/CLT-панелей в процессе сопротивления сдвигающим усилиям. Сравнение результатов численного эксперимента с результатами натурных испытаний выявило соответствие характера объемного деформирования стального элемента. Использованное 3D-сканирование стальных элементов до и после испытания сканером марки Artec Space Spider с точностью 0,05 мм показало перспективность данного метода для анализа деформаций испытанных образцов. Получен массив данных для разработки, корректировки анализа результатов испытания численной модели. Сделан вывод о необходимости комплекса исследований, посвященных изучению упругих свойств ДПК-конструкций, пространственной изменчивости модуля упругости относительно главных осей ДПК-конструкций.
Ключевые слова: численное моделирование, ДПК-панели, 3D-сканирование, модуль упругости ДПК-конструкций.
UDC 693.94.056.53 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.2.8. Numerical modeling of the stress and strain state of the joint of clamped panels. P.G. Romanov, Northeastern Federal University named after M.K. Ammosov; e-mail: pg.romanov@mail.ru
Abstract. Numerical modeling of the stress-strain state of the CLT (Cross Laminated Timber) panel connection node during resistance to shear forces was performed. Comparison of the numerical experiment results with the results of full-scale tests revealed the correspondence of the nature of volumetric deformation of the steel element. 3D scanning of steel elements before and after testing with an Artec Space Spider scanner with an accuracy of 0,05 mm was used, which showed the prospects of this method for analyzing the deformations of the tested samples. An array of data was obtained for the development and correction of the analysis of the test results of the numerical model. A conclusion was made about the need for a set of studies devoted to the study of the elastic properties of CLT structures, spatial variability of the modulus of elasticity relative to the main axes of CLT structures.
Keywords: Numerical modeling, CLT panels, 3D scanning, modulus of elasticity of CLT structures.
Abstract. Numerical modeling of the stress-strain state of the CLT (Cross Laminated Timber) panel connection node during resistance to shear forces was performed. Comparison of the numerical experiment results with the results of full-scale tests revealed the correspondence of the nature of volumetric deformation of the steel element. 3D scanning of steel elements before and after testing with an Artec Space Spider scanner with an accuracy of 0,05 mm was used, which showed the prospects of this method for analyzing the deformations of the tested samples. An array of data was obtained for the development and correction of the analysis of the test results of the numerical model. A conclusion was made about the need for a set of studies devoted to the study of the elastic properties of CLT structures, spatial variability of the modulus of elasticity relative to the main axes of CLT structures.
Keywords: Numerical modeling, CLT panels, 3D scanning, modulus of elasticity of CLT structures.
УДК 694.1 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.9.12
В.Ш. ШАМСУТДИНОВ1, В.Л. СОКОЛОВ2, к.т.н., А.П. МОХИРЕВ2, д.т.н., И.В. ХРАМОВ2, А.Д. ГУЗОВАТОВА2 , 1ООО «МИП «ЭКОБЛОК», 2Сибирский федеральный университет; e-mail: igor.07.06@mail.ru
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КЛЕЕНОГО ДЕРЕВЯННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО БЛОКА С ВНУТРЕННЕЙ ПОРИЗАЦИЕЙ...9
В.Ш. ШАМСУТДИНОВ1, В.Л. СОКОЛОВ2, к.т.н., А.П. МОХИРЕВ2, д.т.н., И.В. ХРАМОВ2, А.Д. ГУЗОВАТОВА2 , 1ООО «МИП «ЭКОБЛОК», 2Сибирский федеральный университет; e-mail: igor.07.06@mail.ru
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КЛЕЕНОГО ДЕРЕВЯННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО БЛОКА С ВНУТРЕННЕЙ ПОРИЗАЦИЕЙ...9
Клееные деревянные строительные блоки с улучшенной теплоизоляцией предлагают многочисленные преимущества в строительстве из-за их прочности, устойчивости к внешним атмосферным воздействиям и эстетической привлекательности. Внутренняя поризация и создание воздушных пустот внутри блока дополнительно повышает его теплоизоляционные свойства, снижая потребление энергии и улучшая комфорт в помещении. Эта статья описывает ключевые аспекты расчета тепловых характеристик деревянных строительных блоков.
Ключевые слова: деревянный строительный блок, теплоизоляция, поризация, теплопроводность.
Ключевые слова: деревянный строительный блок, теплоизоляция, поризация, теплопроводность.
UDC 694.1 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.9.12. Calculation of thermal characteristics of glued wooden building blocks with internal porosity. V.Sh. Shamsutdinov1, V.l. Sokolov2, A.P. Mohirev2, I.V. Khramov2, A.D. Guzovatova2, 1MIP “EKOBLOK” LLC, 2Siberian Federal University; e-mail: igor.07.06@mail.ru
Abstract. Glued wooden building blocks with improved thermal insulation offer numerous advantages in construction due to their strength, resistance to external weather conditions and aesthetic appeal. Internal porization and the creation of air voids inside the unit further increases its thermal insulation properties, reducing energy consumption and improving indoor comfort. This article describes the key aspects of calculating the thermal characteristics of wooden building blocks.
Keywords: Wooden building block, thermal insulation, porization, thermal conductivity.
Abstract. Glued wooden building blocks with improved thermal insulation offer numerous advantages in construction due to their strength, resistance to external weather conditions and aesthetic appeal. Internal porization and the creation of air voids inside the unit further increases its thermal insulation properties, reducing energy consumption and improving indoor comfort. This article describes the key aspects of calculating the thermal characteristics of wooden building blocks.
Keywords: Wooden building block, thermal insulation, porization, thermal conductivity.
Расчеты на устойчивость
Stability calculations
УДК 69.07 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.13.23
И.И. ВЕДЯКОВ, д.т.н., проф., Д.В. КОНИН, к.т.н., А.Р. ОЛУРОМБИ, к.т.н., И.И. ТОМАЙЛЫ, ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: i.tomaily@bk.ru
ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕРЖНЯ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНОЙ ДИАГРАММЫ РАБОТЫ СТАЛИ...13
И.И. ВЕДЯКОВ, д.т.н., проф., Д.В. КОНИН, к.т.н., А.Р. ОЛУРОМБИ, к.т.н., И.И. ТОМАЙЛЫ, ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: i.tomaily@bk.ru
ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕРЖНЯ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНОЙ ДИАГРАММЫ РАБОТЫ СТАЛИ...13
В статье рассмотрен расчёт устойчивости стержня с учётом фактической работы стали. На основе экспериментальных данных растяжения образцов стали был сформирован массив, использованный для построения кусочно-линейной диаграммы материала. Эта диаграмма применялась при численном моделировании стержня с конечной жесткостью в ПК ANSYS Mechanical. Проведены расчёты устойчивости стержня с учётом реальной работы стали (кусочно-линейная диаграмма) и с использованием билинейной диаграммы по Прандтлю согласно СП16.13330 (далее СП16) для стержней с условной гибкостью от 1 до 7. Для сравнения: максимальная критическая нагрузка стержня была также рассчитана по аналитическим формулам СП16 как для центрального, так и внецентренно сжатого стержня. Полученные результаты показали, что учёт фактической работы стали существенно влияет на точность расчёта. Кроме того, было замечено, что расчёты по СП16 приводят к завышению критической нагрузки для центрально сжатого стержня, что требует пересмотра текущей редакции для более точной оценки общей устойчивости. Показана возможность аппроксимации области упругопластической работы стали кусочно-линейной диаграммой.
Ключевые слова: сталь, устойчивость, диаграмма работы стали, критическая нагрузка, диаграмма по Прандтлю, сжатый элемент.
Ключевые слова: сталь, устойчивость, диаграмма работы стали, критическая нагрузка, диаграмма по Прандтлю, сжатый элемент.
UDC 69.07 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.13.23. Longitudinal stability of the rod, using actual diagram of steel. I.I. Vedyakov, D.V. Konin, A.R. Olurombi, I.I. Tomaily, TSNIISK named after V.A. Koucherenko, JSC Research Center of Construction; e-mail: i.tomaily@bk.ru
Abstract. The article considers the calculation of the stability of the rod, taking into account the actual work of the steel. Based on experimental data on the stretching of steel samples, an array was formed that was used to construct a piecewise linear diagram of the material. This diagram was used in numerical modeling of a rod with finite stiffness in an ANSYS Mechanical PC. Calculations of the stability of the rod have been performed taking into account the actual work of steel (piecewise linear diagram) and using a Prandtl bilinear diagram according to SP16.13330 (hereinafter SP16) for rods with conditional flexibility from 1 to 7. For comparison, the maximum critical load of the rod was also calculated using the analytical formulas SP16 for both the central and off-center compressed rod. The results showed that taking into account the actual work of steel significantly affects the accuracy of the calculation. In addition, it was noted that the calculations for SP16 lead to an overestimation of the critical load for a centrally compressed rod, which requires a revision of the current version for a more accurate assessment of overall stability. The possibility of approximating the area of elastic plastic work of steel by a piecewise linear diagram is shown.
Keywords: steel, buckling, material stress-strain curve, critical load, Prandtl’s diagram, compressed element.
Abstract. The article considers the calculation of the stability of the rod, taking into account the actual work of the steel. Based on experimental data on the stretching of steel samples, an array was formed that was used to construct a piecewise linear diagram of the material. This diagram was used in numerical modeling of a rod with finite stiffness in an ANSYS Mechanical PC. Calculations of the stability of the rod have been performed taking into account the actual work of steel (piecewise linear diagram) and using a Prandtl bilinear diagram according to SP16.13330 (hereinafter SP16) for rods with conditional flexibility from 1 to 7. For comparison, the maximum critical load of the rod was also calculated using the analytical formulas SP16 for both the central and off-center compressed rod. The results showed that taking into account the actual work of steel significantly affects the accuracy of the calculation. In addition, it was noted that the calculations for SP16 lead to an overestimation of the critical load for a centrally compressed rod, which requires a revision of the current version for a more accurate assessment of overall stability. The possibility of approximating the area of elastic plastic work of steel by a piecewise linear diagram is shown.
Keywords: steel, buckling, material stress-strain curve, critical load, Prandtl’s diagram, compressed element.
УДК 624.01.7 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.24.32
И.И. ВЕДЯКОВ1, д.т.н., проф., А.В. ПОТАПОВ1, к.т.н., Е.В. БАЖИНА2, к.т.н., 1ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: lmk-potapov@rambler.ru, 2НИУ МГСУ
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗЕРВОВ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КАРКАСА ЗДАНИЙ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ СЖАТИЕ С ДВУХОСНЫМИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТАМИ...24
И.И. ВЕДЯКОВ1, д.т.н., проф., А.В. ПОТАПОВ1, к.т.н., Е.В. БАЖИНА2, к.т.н., 1ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: lmk-potapov@rambler.ru, 2НИУ МГСУ
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗЕРВОВ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КАРКАСА ЗДАНИЙ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ СЖАТИЕ С ДВУХОСНЫМИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТАМИ...24
Статья посвящена исследованиям резервов несущей способности элементов металлических каркасов зданий, испытывающих сжатие с двухосным эксцентриситетом. Внецентренно сжатые элементы металлического каркаса способны сохранять часть несущей способности при кратковременном действии нагрузок, превышающих критические значения. Закритическая несущая способность таких элементов оказывает существенное влияние на устойчивость каркаса. Приведены дополнительные исследования влияния пластических деформаций на поведение металлических конструкций, ведущие к усовершенствованию методик расчета на выявление резервов несущей способности. Объектом исследования является усовершенствование и корректировка инженерной методики расчета на устойчивость стержней швеллерного сечения, сжатых с двухосным эксцентриситетом. Предложены решения по актуализации нормативных технических и методических документов, в частности при подготовке изменений в свод правил СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования».
Ключевые слова: конструкции стальные, резервы несущей способности, эксцентриситет, устойчивость, численные исследования.
Ключевые слова: конструкции стальные, резервы несущей способности, эксцентриситет, устойчивость, численные исследования.
UDC 624.01.7 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.24.32. Investigation of the reserves of the bearing capacity of the elements of the metal frame in buildings experiencing compression with biaxial loading eccentricities. I.I. Vedyakov1, A.V. Potapov1, E.V. Bazhina2, 1TSNIISK named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction, 2Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: lmk-potapov@rambler.ru
Abstract. The article is devoted to the research of reserves of bearing capacity of elements of metal frames of buildings experiencing compression with biaxial eccentricity. The non-centrally compressed elements of the metal frame are able to retain part of the load-bearing capacity under the short-term action of loads exceeding critical values. The supercritical bearing capacity of such elements has a significant impact on the stability of the frame. Additional studies of the effect of plastic deformations on the behavior of metal structures are presented, leading to improved calculation methods for identifying load-bearing capacity reserves.The object of the study is the improvement and correction of the engineering calculation method for the stability of rods of channel section compressed with biaxial eccentricity.Solutions have been proposed to update regulatory technical and methodological documents, in particular, when preparing amendments to the code of rules of SP 294.1325800.2017 “Steel structures. Design rules”.
Keywords: steel structures, reserves of bearing capacity, eccentricity, stability, numerical studies, steel structures, reserves of bearing capacity, eccentricity, stability, numerical studies.
Abstract. The article is devoted to the research of reserves of bearing capacity of elements of metal frames of buildings experiencing compression with biaxial eccentricity. The non-centrally compressed elements of the metal frame are able to retain part of the load-bearing capacity under the short-term action of loads exceeding critical values. The supercritical bearing capacity of such elements has a significant impact on the stability of the frame. Additional studies of the effect of plastic deformations on the behavior of metal structures are presented, leading to improved calculation methods for identifying load-bearing capacity reserves.The object of the study is the improvement and correction of the engineering calculation method for the stability of rods of channel section compressed with biaxial eccentricity.Solutions have been proposed to update regulatory technical and methodological documents, in particular, when preparing amendments to the code of rules of SP 294.1325800.2017 “Steel structures. Design rules”.
Keywords: steel structures, reserves of bearing capacity, eccentricity, stability, numerical studies, steel structures, reserves of bearing capacity, eccentricity, stability, numerical studies.
УДК 539.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.33.44
И.Е. МАЛЫГИНА, к.т.н., Г.А. МАНУЙЛОВ, к.т.н., доцент РУТ (МИИТ); e-mail: malygina_i.e@mail.ru
КЛАССИФИКАЦИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧИ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДКРЕПЛЕННЫХ ПЛАСТИН С УЧЕТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ ФОРМ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ И ВЛИЯНИЯ НАЧАЛЬНЫХ НЕСОВЕРШЕНСТВ (ЧАСТЬ ПЕРВАЯ)...33
В настоящей статье рассмотрена задача устойчивости тонкой подкрепленной пластины с учетом взаимодействия форм и влияния начальных геометрических несовершенств, представлена полная классификация нелинейных решений задачи устойчивости, показана связь между появлением сингулярных точек и рангом расширенной матрицы Гессе, получены значения бифуркационных нагрузок в линейной постановке задачи.
Ключевые слова: подкрепленная пластина, диаграмма равновесных состояний, точка бифуркации, предельная точка, устойчивость равновесия, матрица Гессе.
В настоящей статье рассмотрена задача устойчивости тонкой подкрепленной пластины с учетом взаимодействия форм и влияния начальных геометрических несовершенств, представлена полная классификация нелинейных решений задачи устойчивости, показана связь между появлением сингулярных точек и рангом расширенной матрицы Гессе, получены значения бифуркационных нагрузок в линейной постановке задачи.
Ключевые слова: подкрепленная пластина, диаграмма равновесных состояний, точка бифуркации, предельная точка, устойчивость равновесия, матрица Гессе.
UDC 539.3 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.33.44. CLASSIFICATION OF NONLINEAR SOLUTIONS OF THE STABILITY PROBLEM OF STIFFENED PLATES TAKING INTO ACCOUNT THE INTERACTION OF TWO FORMS OF STABILITY LOSS AND THE INFLUENCE OF INITIAL IMPERFECTIONS (PART ONE). I.E. Malygina, G.A. Manuilov, Russian university of transport (MIIT); e-mail: malygina_i.e@mail.ru
Abstract. In this paper we consider the stability problem of a thin reinforced plate taking into account the interaction of shapes and the influence of initial geometrical imperfections, present a complete classification of nonlinear solutions of the stability problem, show the relationship between the appearance of singular points and the rank of the extended Hesse matrix, and obtain the values of bifurcation loads in the linear formulation of the problem.
Keywords: stiffened plate, equilibrium state diagram, bifurcation point, limit point, equilibrium stability, Hesse matrix.
Abstract. In this paper we consider the stability problem of a thin reinforced plate taking into account the interaction of shapes and the influence of initial geometrical imperfections, present a complete classification of nonlinear solutions of the stability problem, show the relationship between the appearance of singular points and the rank of the extended Hesse matrix, and obtain the values of bifurcation loads in the linear formulation of the problem.
Keywords: stiffened plate, equilibrium state diagram, bifurcation point, limit point, equilibrium stability, Hesse matrix.
Динамические расчеты
Dynamic calculations
УДК 624.07 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.45.54
И.И. ИВАНЧЕНКО, д.т.н., профессор Российский университет транспорта (МИИТ); e-mail: ivaii011@mtu-net.ru
КРИТИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПО ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛАСТИНЕ БЕСКОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ И СВОБОДНО ОПЕРТОЙ ПО КРАЯМ...45
Рассматривается методика определения пакета критических скоростей в случае движения силовой нагрузки по прямоугольной пластине бесконечной длины, свободно опертой по краям на упругом основании. Решение строится как с использованием волнового подхода к решению проблемы, так и с использованием результатов применения интегральных преобразований для случая установившегося движения колебательной системы при движении силовой нагрузки. Рассмотрено получение решения для системы с параметрами аэродромной полосы. Проведено сравнение результатов по определению прогибов и изгибающих моментов для пластинчатой полосы на упругом винклеровском основании и без него при движении силовой нагрузки.
Ключевые слова: изгибные колебания пластин, упругое основание, критическая скорость, волны, дисперсия, фазовая и групповая скорости.
И.И. ИВАНЧЕНКО, д.т.н., профессор Российский университет транспорта (МИИТ); e-mail: ivaii011@mtu-net.ru
КРИТИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПО ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛАСТИНЕ БЕСКОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ И СВОБОДНО ОПЕРТОЙ ПО КРАЯМ...45
Рассматривается методика определения пакета критических скоростей в случае движения силовой нагрузки по прямоугольной пластине бесконечной длины, свободно опертой по краям на упругом основании. Решение строится как с использованием волнового подхода к решению проблемы, так и с использованием результатов применения интегральных преобразований для случая установившегося движения колебательной системы при движении силовой нагрузки. Рассмотрено получение решения для системы с параметрами аэродромной полосы. Проведено сравнение результатов по определению прогибов и изгибающих моментов для пластинчатой полосы на упругом винклеровском основании и без него при движении силовой нагрузки.
Ключевые слова: изгибные колебания пластин, упругое основание, критическая скорость, волны, дисперсия, фазовая и групповая скорости.
UDC 624.07 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.45.54. CRITICAL SPEEDS WHEN A FORCE LOAD IS MOVING ALONG A RECTANGULAR PLATE OF INFINITE LENGTH AND FREELY SUPPORTED AT THE EDGES. I.I. Ivanchenko, Russian University of Transport (MIIT); e-mail: ivaii011@mtu-net.ru
Abstract. A technique for determining a package of critical velocities in the case of a force load moving along a rectangular plate of infinite length, freely supported along the edges on an elastic base, is considered. The solution is constructed both using a wave approach to solving the problem and using the results of applying integral transformations for the case of steady motion of an oscillatory system when a force load is moving. Obtaining a solution for a system with airfield strip parameters is considered. The results of determining deflections and bending moments for a lamellar strip on an elastic Winkler base and without it during the movement of a force load are compared.
Keywords: bending vibrations of plates, elastic base, critical velocity, waves, dispersion, phase and group velocities.
Abstract. A technique for determining a package of critical velocities in the case of a force load moving along a rectangular plate of infinite length, freely supported along the edges on an elastic base, is considered. The solution is constructed both using a wave approach to solving the problem and using the results of applying integral transformations for the case of steady motion of an oscillatory system when a force load is moving. Obtaining a solution for a system with airfield strip parameters is considered. The results of determining deflections and bending moments for a lamellar strip on an elastic Winkler base and without it during the movement of a force load are compared.
Keywords: bending vibrations of plates, elastic base, critical velocity, waves, dispersion, phase and group velocities.
Экспериментальные исследования
Experimental studies
УДК 69.07:624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.55.64
А.Р. Туснин , д.т.н., проф., И.В. Мыльников НИУ МГСУ; e-mail: miv_2499@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНОГО СТЫКА КОЛОНН В СТАЛЬНЫХ КАРКАСАХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ...55
В статье приведены результаты разработки и исследования контактного стыка колонн из квадратных стальных труб. В качестве возможного каркаса рассмотрены ранее разработанные конструктивные решения для многоэтажных зданий высотой до 5 этажей. Приводятся результаты ранее выполненных экспериментальных работ по испытанию стыковых узлов без фиксирующих элементов. Авторами рассматривается быстросборный контактный стык колонн из стальных квадратных труб. Исследуются изгибающие моменты, возникающие в крайней колонне каркаса от действия ветровой нагрузки, крепления балок, возникновения фиктивной поперечной силы, наличия случайных эксцентриситетов. Подтверждается, что контактный стык колонн можно располагать как в уровне перекрытий, так и в середине колонны. Описываются численные исследования контактного узла с использованием Femap with NX Nastran при различных эксцентриситетах действия продольной силы. Представлена конструкция экспериментальной установки и методика проведения испытаний опытных образцов для оценки прочности контактного стыка. Приводятся предположения о возможных отклонениях фактических результатов эксперимента от теоретических из-за погрешностей изготовления и монтажа. Сравнение результатов моделирования установки в расчетном комплексе и полученных экспериментальных данных позволит подтвердить возможность применения контактного стыка колонн квадратного сечения в стальных каркасах многоэтажных зданий и выявить условия, при которых колонна, состоящая из контактно взаимодействующих друг с другом частей, будет работать как единый стержень.
Ключевые слова: стальной каркас, внецентренное сжатие, начальный эксцентриситет, стык колонн, быстросборный узел, контактные напряжения.
А.Р. Туснин , д.т.н., проф., И.В. Мыльников НИУ МГСУ; e-mail: miv_2499@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНОГО СТЫКА КОЛОНН В СТАЛЬНЫХ КАРКАСАХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ...55
В статье приведены результаты разработки и исследования контактного стыка колонн из квадратных стальных труб. В качестве возможного каркаса рассмотрены ранее разработанные конструктивные решения для многоэтажных зданий высотой до 5 этажей. Приводятся результаты ранее выполненных экспериментальных работ по испытанию стыковых узлов без фиксирующих элементов. Авторами рассматривается быстросборный контактный стык колонн из стальных квадратных труб. Исследуются изгибающие моменты, возникающие в крайней колонне каркаса от действия ветровой нагрузки, крепления балок, возникновения фиктивной поперечной силы, наличия случайных эксцентриситетов. Подтверждается, что контактный стык колонн можно располагать как в уровне перекрытий, так и в середине колонны. Описываются численные исследования контактного узла с использованием Femap with NX Nastran при различных эксцентриситетах действия продольной силы. Представлена конструкция экспериментальной установки и методика проведения испытаний опытных образцов для оценки прочности контактного стыка. Приводятся предположения о возможных отклонениях фактических результатов эксперимента от теоретических из-за погрешностей изготовления и монтажа. Сравнение результатов моделирования установки в расчетном комплексе и полученных экспериментальных данных позволит подтвердить возможность применения контактного стыка колонн квадратного сечения в стальных каркасах многоэтажных зданий и выявить условия, при которых колонна, состоящая из контактно взаимодействующих друг с другом частей, будет работать как единый стержень.
Ключевые слова: стальной каркас, внецентренное сжатие, начальный эксцентриситет, стык колонн, быстросборный узел, контактные напряжения.
UDC 69.07:624.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.55.64. STUDY OF THE CONTACT JOINT OF COLUMNS IN STEEL FRAMES OF MULTI-STOREY BUILDINGS. A.R. Tusnin, I.V. Mylnikov, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: miv_2499@mail.ru
Abstract. A brief description of prefabricated buildings from lightweight metal structures (LMS) is provided. A steel frame with a typical cell of the accepted size (6,0x6,0x3,0 m) is considered. The accepted cross sections of columns and beams are described, which taken from these articles by other authors. An overview of the tests of cross-section columns with a joint without fixing elements, researched in 1949 by the Central Research Institute of Industrial Structures, is given. The bending moments arising in the extreme column of the frame from the action of wind load, beam fastening, the occurrence of a fictitious transverse force, and the presence of random eccentricities are studied. It is confirmed that the contact joint of the columns can be located both at the floor level and in the middle of the column. The quick-assembly contact joint of columns is considered. A theoretical study of a joint in Femap with NX Nastran, which is subject to the maximum permissible load, is described. The diagrams of the test facility in the laboratory are shown, and the procedure for conducting tests is given. Assumptions are given about possible deviations of the actual experimental results from the theoretical ones due to manufacturing and installation inaccuracies. A comparison of the simulation results of the installation in the calculation complex and the experimental data obtained will allow us to assert whether it is possible to use the contact joint of square columns in steel frames of multi-storey buildings. It is important to establish whether a column consisting of parts stacked on top of each other is capable of working as an entire rod.
Keywords: steel frame, off-center compression, initial eccentricity, column joint, quick assembly connection, contact pressure.
Abstract. A brief description of prefabricated buildings from lightweight metal structures (LMS) is provided. A steel frame with a typical cell of the accepted size (6,0x6,0x3,0 m) is considered. The accepted cross sections of columns and beams are described, which taken from these articles by other authors. An overview of the tests of cross-section columns with a joint without fixing elements, researched in 1949 by the Central Research Institute of Industrial Structures, is given. The bending moments arising in the extreme column of the frame from the action of wind load, beam fastening, the occurrence of a fictitious transverse force, and the presence of random eccentricities are studied. It is confirmed that the contact joint of the columns can be located both at the floor level and in the middle of the column. The quick-assembly contact joint of columns is considered. A theoretical study of a joint in Femap with NX Nastran, which is subject to the maximum permissible load, is described. The diagrams of the test facility in the laboratory are shown, and the procedure for conducting tests is given. Assumptions are given about possible deviations of the actual experimental results from the theoretical ones due to manufacturing and installation inaccuracies. A comparison of the simulation results of the installation in the calculation complex and the experimental data obtained will allow us to assert whether it is possible to use the contact joint of square columns in steel frames of multi-storey buildings. It is important to establish whether a column consisting of parts stacked on top of each other is capable of working as an entire rod.
Keywords: steel frame, off-center compression, initial eccentricity, column joint, quick assembly connection, contact pressure.
В порядке обсуждения
To the discussion
УДК 624.9, 614.838, 614.839 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.65.75
Л.С. САБИТОВ1, д.т.н., М.А ЗАКИРОВА2, К.Г. АДУШКИН5, Н.И. ФОМИН5, к.т. н., доцент, М.И. ВЕДЯКОВ1,4, Р.М. КАРПОВ3 , 1НИУ МГСУ, 2ПАО «Интер РАО», 3Министерство промышленности и торговли Республики Татарстан, 4ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО «НИЦ «Строительство», 5Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; e-mail: 79126251270@yandex.ru
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ ОТ АТАК БПЛА...65
На фоне постоянно увеличивающихся террористических атак на объекты энергетики, в том числе с использованием БПЛА, отмечается актуальность разработки технических решений по защите данных объектов. Описаны отдельные неудачные примеры защиты от БПЛА. Цель – разработка конструктивно-технологических решений по защите объектов энергетики от атак БПЛА. Делается акцент на разработку решений, которые обладают высокой технологической надежностью, выраженной возможностью размещения защитного сооружения в стесненных условиях промышленных площадок. Изучена существующая нормативная литература, отмечена важность разработки свода правил по проектированию сооружений защиты. Проанализированы аналогичные недавно возведенные защитные сооружения, отмечены их достоинства и недостатки, принят во внимание опыт обследования уже подвергшихся атаке сооружений. Предварительные расчеты и оценка напряженно-деформированного состояния конструкций выполнялись в программном комплексе семейства ЛИРА. Разработана линейка технических решений по защите объектов от атак БПЛА. Решения разработаны для объектов различной конфигурации: прямоугольной, треугольной формы и близкой к окружности. Ключевой конструктивно-технологической особенностью решений является обеспечение несущей способности, пространственной устойчивости и жесткости без использования оттяжек опор, что делает разработанные решения компактными и способными размещаться в стесненных условиях существующих промышленных площадок. На все разработанные защитные сооружения оформлены заявки на выдачу патентов на изобретения. Разработаны конструктивно-технологические решения по защите объектов от атак БПЛА. Отмечается, что последующие исследования могут быть направлены на дальнейшую детальную проработку разработанных решений, в том числе конструирование основных узлов сопряжения, а также на проведение натурных испытаний разработанных защитных сооружений для подтверждения их несущей способности.
Ключевые слова: защитные сооружения, защита от БПЛА, объекты энергетики, стесненные условия, решетчатая опора, защитная сетка, силовой трос.
Л.С. САБИТОВ1, д.т.н., М.А ЗАКИРОВА2, К.Г. АДУШКИН5, Н.И. ФОМИН5, к.т. н., доцент, М.И. ВЕДЯКОВ1,4, Р.М. КАРПОВ3 , 1НИУ МГСУ, 2ПАО «Интер РАО», 3Министерство промышленности и торговли Республики Татарстан, 4ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО «НИЦ «Строительство», 5Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; e-mail: 79126251270@yandex.ru
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ ОТ АТАК БПЛА...65
На фоне постоянно увеличивающихся террористических атак на объекты энергетики, в том числе с использованием БПЛА, отмечается актуальность разработки технических решений по защите данных объектов. Описаны отдельные неудачные примеры защиты от БПЛА. Цель – разработка конструктивно-технологических решений по защите объектов энергетики от атак БПЛА. Делается акцент на разработку решений, которые обладают высокой технологической надежностью, выраженной возможностью размещения защитного сооружения в стесненных условиях промышленных площадок. Изучена существующая нормативная литература, отмечена важность разработки свода правил по проектированию сооружений защиты. Проанализированы аналогичные недавно возведенные защитные сооружения, отмечены их достоинства и недостатки, принят во внимание опыт обследования уже подвергшихся атаке сооружений. Предварительные расчеты и оценка напряженно-деформированного состояния конструкций выполнялись в программном комплексе семейства ЛИРА. Разработана линейка технических решений по защите объектов от атак БПЛА. Решения разработаны для объектов различной конфигурации: прямоугольной, треугольной формы и близкой к окружности. Ключевой конструктивно-технологической особенностью решений является обеспечение несущей способности, пространственной устойчивости и жесткости без использования оттяжек опор, что делает разработанные решения компактными и способными размещаться в стесненных условиях существующих промышленных площадок. На все разработанные защитные сооружения оформлены заявки на выдачу патентов на изобретения. Разработаны конструктивно-технологические решения по защите объектов от атак БПЛА. Отмечается, что последующие исследования могут быть направлены на дальнейшую детальную проработку разработанных решений, в том числе конструирование основных узлов сопряжения, а также на проведение натурных испытаний разработанных защитных сооружений для подтверждения их несущей способности.
Ключевые слова: защитные сооружения, защита от БПЛА, объекты энергетики, стесненные условия, решетчатая опора, защитная сетка, силовой трос.
UDC 624.9, 614.838, 614.839 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.1.65.75. Development of engineering solutions to protect energy facilities from UAV attacks. L.S.Sabitov1, M.A.Zakirova2, K.G.Adushkin5, N.I.Fomin5, M.I.Vedyakov1,4, R.M.Karpov3, 1Moscow State University of Civil Engineering, 2PJSC Inter RAO, 3Ministry of Industry and Trade of the Republic of Tatarstan, 4JSC Research Center of Construction, 5Ural Federal University named after the first President of Russia B.N.Yeltsin; e-mail: 79126251270@yandex.ru
Abstract. With the constant increase of terrorist attacks on power engineering facilities, including those using UAVs, the article notes the urgency of developing technical solutions to protect these facilities. The article describes individual unsuccessful examples of protection against UAVs. The goal is development of constructive and technological solutions to protect energy facilities from UAV attacks. The emphasis is placed on the development of solutions with high technological reliability, expressed by the possibility of placing a protective structure in the confined nature of industrial sites. The existing regulatory literature has been studied, the importance of developing a set of rules for the design of protective structures is noted. Similar recently constructed protective structures have been analyzed, their advantages and disadvantages have been noted, and the experience of investigated structures that have already been attacked has been taken into account. Preliminary calculations and evaluation of the stress-strain state of structures were performed in the software package of the LIRA family. A range of technical solutions has been developed to protect objects from UAV attacks. The solutions are designed for objects of various configurations: rectangular, triangular and those close to a circle. The key engineering feature of the solutions is ensuring load-bearing capacity, spatial stability and rigidity without using support rods, making the developed solutions compact and capable of being placed in the confined nature of existing industrial sites. Applications for patents for inventions have been submitted for all the developed protective structures. Engineering solutions have been developed to protect objects from UAV attacks. The article suggests that subsequent studies may be aimed at further detailed elaboration of the developed solutions, including the design of the main conjugation joints, as well as conducting field tests of the developed protective structures to confirm their bearing capacity.
Keywords: protective structures, defense against UAVs, power engineering facilities, confined nature, lattice support, protective net, power cable.
Abstract. With the constant increase of terrorist attacks on power engineering facilities, including those using UAVs, the article notes the urgency of developing technical solutions to protect these facilities. The article describes individual unsuccessful examples of protection against UAVs. The goal is development of constructive and technological solutions to protect energy facilities from UAV attacks. The emphasis is placed on the development of solutions with high technological reliability, expressed by the possibility of placing a protective structure in the confined nature of industrial sites. The existing regulatory literature has been studied, the importance of developing a set of rules for the design of protective structures is noted. Similar recently constructed protective structures have been analyzed, their advantages and disadvantages have been noted, and the experience of investigated structures that have already been attacked has been taken into account. Preliminary calculations and evaluation of the stress-strain state of structures were performed in the software package of the LIRA family. A range of technical solutions has been developed to protect objects from UAV attacks. The solutions are designed for objects of various configurations: rectangular, triangular and those close to a circle. The key engineering feature of the solutions is ensuring load-bearing capacity, spatial stability and rigidity without using support rods, making the developed solutions compact and capable of being placed in the confined nature of existing industrial sites. Applications for patents for inventions have been submitted for all the developed protective structures. Engineering solutions have been developed to protect objects from UAV attacks. The article suggests that subsequent studies may be aimed at further detailed elaboration of the developed solutions, including the design of the main conjugation joints, as well as conducting field tests of the developed protective structures to confirm their bearing capacity.
Keywords: protective structures, defense against UAVs, power engineering facilities, confined nature, lattice support, protective net, power cable.