N 3 за 2025 год
Расчеты на прочность
Strength calculation
УДК 624.075.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.2.13
И.И. ВЕДЯКОВ1 , д.т.н., проф., чл.-корр. РААСН, О.В. КОРЖОВ1 , к.т.н., Е.А. КОЛОСОВА1 , Ю.В. ЛУНЁВ2 , к.т.н., Д.В. ГЕРАСИМОВ2, 1ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: o.korzhov@mail.ru, 2ООО «Несущие системы»
ИССЛЕДОВАНИЕ ЖЕСТКОСТИ И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФЛАНЦЕВЫХ УЗЛОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ (ТР. 300Х150Х10Х6 ММ, ТР. 260Х75Х6Х4 ММ)...2
Статья посвящена изучению работы узлов алюминиевых элементов прямоугольного сечения. Исследована жесткость и несущая способность фланцевых узлов. Определена оптимальная разделка кромок приварки фланца. Назначены расчетные сопротивления сварных швов.
Ключевые слова: алюминиевый профиль, жесткость и несущая способность фланцевых узлов, разделка кромок стыковых швов, расчетное сопротивление сварных швов.
UDC 624.075.2 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.2.13. INVESTIGATION OF RIGIDITY AND BEARING CAPACITY OF FLANGE ASSEMBLIES OF ALUMINUM ELEMENTS OF RECTANGULAR CROSS-SECTION (TR. 300X150X10X6 MM, TR. 260X75X6X4 MM). I.I. Vedyakov1 , O.V. Korzhov1 , E.A. Kolosova1 , Yu.V. Lunev2 , D.V. Gerasimov2 , 1TSNIISK named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction, 2Space Frame Structures LLC; e-mail: o.korzhov@mail.ru
Abstract. The article is devoted to the study of the operation of aluminum components of rectangular crosssection. The rigidity and bearing capacity of flange assemblies are investigated. The optimal cutting of the flange welding edges has been determined. The calculated resistance of the welds has been assigned.
Keywords: aluminum profile, rigidity and bearing capacity of flange assemblies, cutting edges of butt joints, calculated resistance of welds.
Численные расчеты
Numerical calculations
УДК 624.131 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.14.24
Д.К. СИЗОВ1 , Э.Н. ЕГЕРЕВА2 , А.Ю. ЕГЕРЕВ3, 1ООО «Вибросейсмозащита», 2НИУ МГСУ; e-mail: egerevaen@mail.ru, 3Российская экономическая школа; e-mail: artemegerev1998@yandex.ru
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ В СЛОИСТОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ МЕТОДОМ СЕТОК...14
Статья содержит в себе решение задачи распространения волн в грунтовом массиве, возникающих от движения поездов метрополитена. Задача рассматривается в двухмерной постановке с учетом действительного расположения слоев грунта с различными физико-механическими свойствами. Грунт моделируется с использованием предположения о его линейной деформируемости. Для решения задачи используется метод конечных разностей, позволяющий учитывать различные физические свойства отдельных слоев грунта и конструкции тоннелей метрополитена. Для получения решения используется метод прямого интегрирования с использованием явной схемы. В качестве результатов приводятся графики виброперемещений, полученные в различные моменты времени.
Ключевые слова: волновое поле, слоистое грунтовое основание, метод сеток, метрополитен, вибрации, конечные разности, линейная деформируемость.
UDC 624.131 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.14.24. MODELING OF THE WAVE FIELD IN A LAYERED SOIL FOUNDATION USING THE GRID METHOD. D.K. Sizov1, E.N. Egereva2 , A.Yu. Egerev3, 1Vibroseismoprotection LLC, 2Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), 3New Economic School; e-mail: egerevaen@mail.ru, e-mail: artemegerev1998@yandex.ru
Abstract. This paper presents a solution to the problem of wave propagation in a soil mass caused by metro train movement. The problem is considered in a two-dimensional setting, taking into account the actual layout of soil layers with different physical and mechanical properties. The soil is modeled assuming its linear deformability. The problem is solved using the finite difference method, which allows for accounting for the varying physical properties of individual soil layers and metro tunnel structures. The solution is obtained using the direct integration method with an explicit scheme. Results are presented in the form of vibration displacement graphs obtained at different time intervals.
Keywords: wave field, layered soil foundation, grid method, subway, vibrations, finite differences, linear deformability
Теория оптимизации
Optimization theory
УДК 69.04; 692.115; 624.151.5; 624.156.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.25.31
В.И. ТРАВУШ1 , д.т.н., проф., С.О. ШУЛЯТЬЕВ2 , к.т.н., 1ЗАО «Горпроект», 2НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: shulyatevs@yandex.ru
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПОИСКА ЯДРА МОДЕЛИ ОСНОВАНИЯ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ЗАДАННОЙ ФУНКЦИИ ПРОГИБА КОНСТРУКЦИИ НА ПОДАТЛИВОМ ОСНОВАНИИ...25
В практике проектирования выбор конструкции фундамента и метода устройства основания производится перебором. Для расчета конструкции на деформируемом основании и определения прогибов и усилий используется ряд моделей (полупространство Е. Винклера, П.Л. Пастернака и др.). Предлагается другой подход, в соответствии с которым изначально определяется функция прогибов, и для нее подбирается ядро основания с использованием известных решений из теории балок и плит на упругом основании. Задавшись функцией прогибов, данная система сводится к интегральному уравнению Фредгольма 1-го рода, которое решается с использованием аппарата некорректно поставленных задач. Далее задача сводится к методу подготовки основания и конструкции фундамента, приводящего исходное ядро модели основания к полученному при заданном прогибе. В качестве иллюстрации в статье приведено решение для случая определения ядра основания в центральной части фундаментной плиты (бесконечная балка и плита), а также случай воздействия нагрузки на краевую часть протяженной фундаментной плиты (полубесконечная балка). В результате вычисления прогибов они получились идентичными с предварительно заданными, что подтверждает эффективность метода.
Ключевые слова: балка на упругом основании, плита на упругом основании, ядро модели основания, дифференциальное уравнение изгиба, упругое основание, модель основания, модель Винклера.
UDC 69.04; 692.115; 624.151.5; 624.156.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.25.31. SOLVING PROBLEM OF FINDING CORE SOIL MODEL USING PREDETERMINED DEFLECTION FUNCTION OF CONSTRUCTION ON COMPRESSIBLE BASE. V.I. Travush1 , S.O. Shulyatyev2 , 1Gorproject CJSC, 2NIIOSP named after N.M. Gersevanov JSC Research Center of Construction; e-mail: shulyatevs@yandex.ru
Abstract. In construction design practice, choice of foundation construction is made by trying different options. To calculate foundation construction and they determine deflections and bending moments used different soil models (half-space, E. Winkler, P.L. Pasternak, etc.). Another approach is proposed initially determined deflection function and soil model core is selected for it using known solutions from theory of beams and plates on elastic base. Given the deflection function, this system is reduced to Fredholm integral equation of the 1st kind, which is solved using apparatus of ill-posed problems. Next, problem comes down to the method of preparing base and foundation construction, bringing original core to one obtained at a given deflection. As an illustration, article provides a solution for case of determining soil core in central part of foundation slab (infinite beam and slab), as well as case of impact of load on the edge part of foundation slab (semi-infinite beam). As a result of calculating deflections they turned out to be identical to preset ones, which confirms effectiveness of presented method.
Keywords: beam on elastic base, slab on elastic base, base model core, differential bending equation, elastic base, base model, Winkler model.
Нелинейные расчеты
Nonlinear calculations
УДК 624.04 : 69.04 : 531.011 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.32.41
Л.Ю. СТУПИШИН, д.т.н., К.Е. НИКИТИН, к.т.н. ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ»; e-mail: niksbox@yandex.ru
ПРИНЦИПЫ МИНИМУМА ПОЛНОЙ ЭНЕРГИИ ДЕФОРМАЦИИ И КРИТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ ЭНЕРГИИ КАК ОСНОВА МЕТОДИК РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ...32
Постановка задачи строительной механики определяет не только методику ее решения, но и результат. Наиболее распространенным подходом при решении задач строительной механики является использование принципа минимума полной энергии деформации конструкции (постановка Лагранжа). Построенные на ее основе методики оказываются эффективными не для всех случаев расчетных ситуаций и применяемых моделей несущих систем. В предлагаемой статье выполнен сравнительный анализ различных подходов, основанных как на постановке Лагранжа, так и на развиваемой авторами теории критических уровней энергии деформации несущей системы. Показываются основные отличия в идеях рассматриваемых подходов и вытекающих из них методик расчета. Демонстрируются результаты приложения вариационного принципа критических уровней энергии деформации к решению ряда задач строительной механики.
Ключевые слова: вариационные методы строительной механики, предельные состояния, критические уровни энергии деформации, однородные задачи, самонапряжение.
UDC 624.04 : 69.04 : 531.011 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.32.41. THE PRINCIPLE OF MINIMUM TOTAL STRAIN ENERGY AND CRITICAL ENERGY LEVELS AS THE BASIS OF THE METHODOLOGY FOR SOLVING PROBLEMS OF STRUCTURAL MECHANICS. L.Yu. Stupishin, K.E. Nikitin, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); e-mail: niksbox@yandex.ru
The formulation of the problem of structural mechanics determines not only the methodology of its solution, but also the result. The most common approach to solving problems of structural mechanics is to use the principle of minimizing the total strain energy of the structure (Lagrange formulation). The methods based on Lagrange formulation are not effective for all cases of design situations and applied models of loadbearing systems. The proposed article provides a comparative analysis of various approaches based on both the Lagrange formulation and the theory of critical strain energy levels developed by the authors. The main differences in the ideas of the approaches under consideration and the calculation methods resulting from them are shown. The results of applying the variational principle of critical strain energy levels to solving a number of problems in structural mechanics are demonstrated.
Keywords: variational methods of structural mechanics, limiting states, critical strain energy levels, homogeneous problems, self-stress.
Динамические расчеты
Dynamic calculations
УДК 69.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.42.54
Ю.А. КОЛОТОВИЧЕВ1, к.т.н., В.И. УСКОВ2, 1ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ»; e-mail: ykol@sodislab.com, 2ООО «СОДИС ЛАБ»; e-mail: info@sodislab.com.
РАЗЛОЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ НА ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ...42
В статье представлены результаты применения метода сингулярного разложения (Singular Value Decomposition, SVD) матрицы перемещений для декомпозиции синтезированных свободных колебаний линейной неконсервативной консольной динамической модели и реального высотного здания — башни «Евразия» в ММДЦ «Москва-Сити». На примере синтезированных данных изучены особенности идентификации основных характеристик динамических систем: форм собственных колебаний, частот и параметров демпфирования. Анализ натурных данных, полученных в ходе измерений горизонтальных ускорений башни «Евразия» в различных условиях ветрового воздействия, подтвердил эффективность метода SVD для автоматизированного выделения ключевых модальных характеристик. Результаты продемонстрировали способность метода выделять формы собственных колебаний даже при наличии шумов и «поврежденных» данных, что подчеркивает его устойчивость. Вместе с тем указано, что определение частотного состава колебаний и параметров демпфирования требует дальнейших исследований. Полученные результаты подтверждают универсальность метода SVD для анализа как аналитических моделей, так и данных реальных конструкций. Работа демонстрирует перспективность автоматизированного использования SVD в системах динамического мониторинга высотных зданий, включая оценку эксплуатационных характеристик, диагностику и проектирование систем сейсмического и ветрового мониторинга.
Ключевые слова: Динамика сооружений, операционный модальный анализ, сингулярное разложение матриц, SVD, собственные вектора, собственные частоты, демпфирование, система мониторинга конструкций, СМИК, динамический мониторинг.
UDC 69.04 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.42.54. SINGULAR DECOMPOSITION OF HIGH-RISE BUILDING DYNAMIC RESPONSE. Yu.A. Kolotovichev1, V.I. Uskov2, 1Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), 2SODIS LAB LLC; e-mail: ykol@sodislab.com, e-mail: info@sodislab.com
The paper presents the application of the Singular Value Decomposition (SVD) method for analyzing the dynamic response of high-rise buildings. The study includes results obtained from a synthesized model of a cantilever beam with distributed mass and from monitoring data of the Eurasia Tower (MIBC “Moscow City”). The method demonstrated its capability to extract key modal characteristics, including eigenmodes and modal amplitudes. Two datasets recorded under different wind conditions were analyzed. The results demonstrated the method’s robustness to noise and its applicability for automated monitoring of complex engineering structures. It was noted that further research is required for analyzing the frequency composition and damping parameters.
Keywords: structural dynamics, operational modal analysis, singular value decomposition, SVD, eigenvectors, eigenfrequencies, damping, structural health monitoring, SHM, dynamic monitoring.
УДК 699.84+624.04+004.942+539.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.55.66
П.Б. ЗАБИРОХИН, Д.Е. БОНДАРЕВ, к.т.н. ООО «ЦКТИ-ВИБРОСЕЙСМ»; e-mail: 89523684328@mail.ru
РАСЧЕТ НАГРУЗОК ПРИ ПАДЕНИИ ГРУЗА И ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО РОССИЙСКИМ НОРМАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ANSYS EXPLICIT И SСAD...55
В статье предлагается методика расчета нагрузок и оценки прочности перекрытия при падении груза, основанная на совместном использовании явного решателя программного комплекса ANSYS с моделями, описывающими нелинейные характеристики как металла, так и бетона, возможность их разрушения, а также системы прочностного анализа и проектирования строительных конструкций SCAD Office. Исследования показали, что на основании расчетов в ANSYS может быть сделан вывод о сохранении целостности строительного перекрытия, подверженного падению на него груза. В ПК ANSYS могут быть определены нагрузки на перекрытие в виде зависимости силы от времени, которые впоследствии могут быть использованы в ПК SCAD. Методика предполагает использование полученной в ПК ANSYS нагрузки в ПК SCAD с целью оценки прочности несущих конструкций согласно российским нормам. Исследования показали, что использование ANSYS в связке со SCAD Office позволяет существенно снизить консерватизм расчета – до 10 раз, что может позволить исключить необоснованное увеличение толщины и армирования перекрытия в процессе проектирования несущих конструкций.
Ключевые слова: прочность перекрытия, падение груза, расчет нагрузки, явный решатель, ANSYS, SCAD.
UDC 699.84+624.04+004.942+539.4 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.55.66. CALCULATION OF LOADS WHEN A LOAD FALLS AND ASSESSMENT OF THE STRENGTH OF THE OVERLAP BY RUSSIAN STANDARDS USING ANSYS EXPLICIT AND SCAD. P.B. Zabirokhin, D.E. Bondarev, CKTI-VIBROSEISM LTD; e-mail: 89523684328@mail.ru
Abstract. The article proposes a methodology for calculating loads and estimating the strength of a ceiling when a load falls, based on the combined use of an explicit solver of the ANSYS software package with models describing the nonlinear characteristics of both metal and concrete, the possibility of their destruction, as well as the SCAD Office strength analysis and structural design system. Studies have shown that based on calculations in ANSYS, it can be concluded that the integrity of the building floor is preserved, which is susceptible to falling on it. In the ANSYS PC, overlap loads can be determined as a function of force versus time, which can subsequently be used in the SCAD PC. The methodology involves using the load obtained in the ANSYS PC in the SCAD PC in order to assess the strength of load-bearing structures in accordance with Russian standards. Research has shown that using ANSYS in conjunction with SCAD Office can significantly reduce the calculation conservatism – up to 10 times, which can eliminate an unjustified increase in the thickness and reinforcement of the floor during the design of load-bearing structures.
Keywords: overlap strength, load drop, load calculation, explicit solver, ANSYS, SCAD
Экспериментальные исследования
Experimental studies
УДК 699.812 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.67.77
М.О. ПАВЛОВА, к.т.н., С.Ю. РОЕВ, В.А. ЗАХАРОВ, С.В. КУШНИР, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: roev85@yandex.ru
ВЛИЯНИЕ ОГНЯ НА УЗЕЛ ЗАДЕЛКИ СВЯЗЕЙ В КЛАДОЧНОМ ШВЕ...67
Представлены результаты экспериментальных огневых испытаний малых образцов кладки с установленными связями. Получены первичные данные о состоянии узла заделки гибкой связи в кладочный шов после огневого воздействия. Построены графики зависимостей перемещения от нагрузки связей в шве. Основной проблемой, затрагиваемой в статье, является отсутствие в нормативно-технической документации Российской Федерации правил освидетельствования состояния навесных облицовок из штучных кладочных изделий толщиной менее 85 мм с применением гибких связей после пожара.
Ключевые слова: разрушение кладочного шва, огневое воздействие, узел заделки связи в кладочный шов, усилие вырыва, устойчивость облицовки, кирпичная облицовка.
UDC 699.812 DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.67.77. THE EFFECT OF FIRE ON THE SEALING SITE IN THE MASONRY JOINT. M.O. Pavlova, S.Yu. Roev, V.A. Zakharov, S.V. Kushnir, TSNIISK named after V.A. Koucherenko JSC Research Center of Construction; e-mail: roev85@yandex.ru
Abstract. The results of experimental firing tests of small samples of masonry with established connections are presented. Primary data on the condition of the flexible coupling assembly in the masonry seam after fire exposure has been obtained. Graphs of the dependence of displacement on the load of the joints in the seam are constructed. The main problem addressed in the article is the lack of rules in the regulatory and technical documentation of the Russian Federation for examining the condition of hinged linings made of piece masonry products with a thickness of less than 85 mm using flexible connections after a fire.
Keywords: destruction of the masonry seam, fire impact, the node of sealing the connection in the masonry seam, the tearing force, the stability of the cladding, brick cladding.