Том 16, № 3 (2020)

Актуальность. При расчете строительных конструкций на динамические воздействия традиционно используется метод разложения искомого решения в ряд по формам собственных колебаний. В зависимости от сложности решаемых задач требуется учитывать разное число форм - от нескольких первых мод до десятков или сотен форм. Получаемые результаты тем более точны, чем больше форм учитывает расчет. Вклад в искомые параметры напряженно-деформированного состояния сооружения неучтенных высших форм колебаний, как правило, никак не оценивается, хотя в ряде случаев это делать необходимо. Кроме того, появляется важный вопрос выполнения расчета при уменьшенном числе учитываемых форм, так чтобы получать достаточно точный результат. Цель. Настоящая работа посвящена способу статического учета высших форм колебаний в задачах динамики строительных конструкций. Приведено описание основных положений метода, рассмотрено его использование на пространственной стержневой системе, нагруженной несколькими гармоническими силами с разными частотами. Методы. Изучаемый в работе метод статического учета высших форм колебаний требует решения одной динамической задачи с небольшим числом форм и вспомогательной статической задачи. Важным обстоятельством подхода является то, что статическая задача должна быть решена двумя способами: точным и методом разложения по собственным формам колебаний, после чего вычисляется статическая поправка к динамическому решению. Результаты. Предлагаемый в статье подход позволяет значительно снизить вычислительные затраты на динамический расчет в сравнении с классическим подходом при сравнимой точности результатов. Этот может иметь значение при решении задач на сложные динамические воздействия и для неоднородных по жесткости конструкций.

Цель исследования - проанализировать теорию, имеющую массовое применение в расчетах различных конструкций и сооружений, состоящую из пяти не соответствующих друг другу (либо ошибочных) теорий, отвергающих фундаментальные свойства конструкционного бетона и принципы Еврокода. Методы. Исследование показывает, что теория расчета железобетона содержит набор отвергающих друг друга теорий различного назначения (в том числе ошибочных), физически невозможные перескоки одной теории в другую, перескоки различных расчетных схем конструкции, недопустимые в упругопластической стадии. По мнению авторов, в ней присутствуют математические ошибки, искажаются фундаментальные понятия классической и общей теорий расчета, отвергаются принцип проектирования несущей способности по предельным состояниям, процесс непрерывного загружения конструкций, установленный Еврокодом, фундаментальные по Еврокоду свойства конструкционного бетона подменяются, заявляется, что теория определяется не свойствами материалов, а мнением разработчиков, даются ссылки на абстрактные результаты экспериментов. Результаты. Анализируемая в статье теория расчета массового применения сопровождается необходимыми математическими выкладками и экспериментальными оценками.

Цель исследования - изучить тенденцию развития строительных норм по стальным конструкциям и практического подхода к проектированию стальных каркасов от ныне действующих стандартов Американского института стальных конструкций до расчетов по методам более высокого порядка, поскольку развитие теории расчета стальных конструкций заключается в переходе от упруго-линейного расчета первого порядка к нелинейному расчету второго порядка. Методы. В работе представлено сравнение зависимостей нагрузки от перемещения, полученных по различным теориям расчета. Проводятся расчет конкретных примеров конструкций различными методами и сопоставление практического метода высокого порядка с программой PROKON. Конкретные примеры включают в себя двухэтажную однопролетную стальную раму и двенадцатиэтажную четырехпролетную раму. Результаты. Выполнено сравнение результатов упруго-линейного расчета первого порядка, расчета устойчивости по упругой схеме, расчета второго порядка и нелинейного расчета стальных рам и показано их различие. Предложенное программное обеспечение для расчета по методам высокого порядка демонстрирует точность и вычислительную эффективность в определении нелинейного поведения стальных конструкций.

Цель исследования - изучение изменения динамической жесткости свайного фундамента от расстояния между сваями при вертикальных колебаниях с использованием экспериментальных данных из литературных источников и решения волновых моделей, описывающих вертикальные колебания тонкой пластины с круглыми вырезами. Методы. Для проверки достоверности решений волновых моделей, описывающих изменение динамических жесткостей при вертикальных колебаниях свайных фундаментов, используются данные, полученные в экспериментах по определению собственных частот связанных ростверками групп 3×3 висячих свай с различными расстояниями между ними. Также использованы данные, полученные при вынужденных вертикальных колебаниях связанных ростверками групп свай 2×2 при различных нагрузках и расстояниях между сваями. При обработке имеющихся амплитудно-частотных кривых решается обратная задача с использованием теории нелинейных колебаний для определения динамической жесткости. Оценивается соответствие между измеренными и прогнозируемыми данными при описании поведения свайно-грунтовой системы. Результаты. Установлено, что соотношения, учитывающие взаимное влияние висячих свай в кусте, полученные в рамках решений волновых моделей и применяемые для расчета динамических жесткостей при вертикальных колебаниях свайных фундаментов, позволяют получать удовлетворительные результаты по точности. Отклонение результатов расчетов от данных экспериментальных исследований не превышает 15 %.

Актуальность. Древесина является одним из наиболее широко используемых строительных материалов на протяжении всей истории и, благодаря своим физико-механическим свойствам, в основном применяется в изгибаемых и сжатых элементах. Эвкалипт был завезен в Латинскую Америку в середине XIX в. и в настоящее время является наиболее востребованной древесиной для строительства в Андском регионе Эквадора. Для расчета стержней при осевом сжатии обычно используется формула Эйлера, но она применима, лишь если напряжение сжатия не превышает величины предела пропорциональности. Один из способов определить, находится ли напряжение ниже предела пропорциональности, заключается в сравнении гибкости элемента с предельной гибкостью его материала, что позволяет узнать, будет ли расчет на устойчивость проводится в упругой зоне, где применима формула Эйлера. Цель исследования - определить величину предельной гибкости эвкалипта, так как, хотя эта древесина была предметом нескольких исследований, по-прежнему нет сведений о величине ее предельной гибкости для расчета центрально-сжатых элементов на устойчивость. Методы. Проводились лабораторные испытания для установления величины модуля упругости, предела пропорциональности, допустимого напряжения сжатия и предельной гибкости. Результаты. Экспериментальное исследование показывает, что величина предельной гибкости для эвкалипта шаровидного равна 59.

В настоящее время возвращается интерес к проектированию и применению оболочечных конструкций в архитектуре и строительстве. В связи с появлением современных компьютеров, уточненных методов расчета оболочек, новых строительных материалов, развитием дифференциальной геометрии и бурным ростом численных методов расчета возникла возможность создавать архитектурные шедевры из оболочек канонических и неканонических форм, которые становятся визитной карточкой города или страны. Эта проявляющаяся тенденция у молодых российских и зарубежных специалистов внушает оптимизм ученым, чьи исследования связаны с тонкостенными оболочками. В статье рассмотрены некоторые итоги работы департамента строительства Инженерной академии Российского университета дружбы народов по привлечению студентов к архитектурному проектированию и вовлечению магистрантов в научные исследования по архитектуре, теории расчета тонкостенных пространственных конструкций и их применению в строительстве и архитектуре. Приводятся публикации студентов по рассматриваемому направлению.