Том 15, № 4 (2019)

Цели. Статья посвящена актуальным вопросам расчетных исследований напряженно-деформированного состояния (НДС), прочности и устойчивости основания и несущих конструкций при основных и особых сочетаниях нагрузок и воздействий, сравнительного анализа результатов альтернативных расчетов уникального проектируемого объекта строительства - общественно-делового центра «Конгресс-холл» в Челябинске. Описаны природные условия района расположения здания, устройство комбинированного основания, фундаментов и несущих конструкций объекта, основные и особые нагрузки (расчетные и нормативные) и их сочетания, постановка задач расчетных исследований, инструментарий их решения и полученные результаты. Методы. Дискретизация по пространству и решение результирующих задач математического (численного) моделирования состояния объекта осуществлялись методом конечных элементов в перемещениях. Построены, разработаны и проверены подробные конечноэлементные модели системы «комбинированное основание - несущие конструкции здания» и отдельных подсистем, адекватно отражающие геометрико-жесткостные, инерционные и нагрузочные характеристики объекта и результирующее НДС, проанализирована устойчивость против прогрессирующего обрушения. Все основные расчеты проведены с использованием лицензионного конечноэлементного программного комплекса ANSYS Mechanical, верифицированного в Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН). Результаты. Рассмотрены результирующие параметры НДС, прочности и динамики основания и несущих конструкций объекта при нормативно-регламентированных сочетаниях вертикальных и ветровых нагрузок, а также результаты расчетов на устойчивость против прогрессирующего обрушения. В заключении делается обоснованный вывод о достоверности полученных расчетами критериальных параметров, определяющих прочность, устойчивость и динамику несущих конструкций объекта.

Цели. В статье ставится задача применить современные критерии прочности анизотропных материалов для расчета многослойных стен из ячеистобетонных и силикатных крупных кладочных материалов, отличающихся точными размерами и допускающих тонкошовную кладку с клеевыми швами. Предложения для включения в нормы проектирования указаний, учитывающих работу стеновых материалов в сложных напряженных состояниях, будут представлены посредством серии публикаций. Методы. Для решения поставленной задачи используются критерии прочности Г.А. Гениева в достаточно упрощенной форме. Рассматривается объемное напряженное состояние стен из ортотропных материалов. В основу построения критериев прочности положены три возможных различных механизма разрушения - отрыв, сжатие и сдвиг. Для современных тонкостенных кладок характерно сочетание сжимающих (вертикальных) и сдвигающих (горизонтальных) нагрузок. Особый интерес представляет работа кладки на сдвиг, поскольку плоское напряженное состояние изучено недостаточно. Построению критерия прочности кладки при сдвиге и посвящена статья. Особенностью предлагаемых расчетов является сравнительная простота критериев прочности, обусловленная принятыми гипотезами. Результаты. Представлены окончательное выражение критерия прочности при сдвиге и последовательность поверочного расчета на сдвиговую прочность в случае простого нагружения. Статья является предварительной для серии расчетов и результатов экспериментальных исследований стен при различных условиях эксплуатации и различных нагрузках.

Цели исследования - определение критической нагрузки, при которой оболочка, взаимодействующая с окружающим основанием, теряет устойчивость равновесия, и нахождение форм потери устойчивости оболочки в линейной и нелинейной постановках задачи. Методы. Проблема решена численным методом с использованием конечно-элементного комплекса, который позволяет исследовать напряженно-деформированное состояние и оценить устойчивость стержневых и плоских систем. Составлено три расчетных случая стержневой модели и два расчетных случая плоской модели круговой цилиндрической оболочки, взаимодействующей с основанием. Выполнен сбор нагрузок, действующих на оболочку. Расчеты проведены в линейной и геометрически нелинейной постановках с использованием линейно-упругой модели материала. Применены контактные элементы двустороннего и одностороннего действия. Критические нагрузки определены относительно действующей нагрузки от собственного веса. Результаты. Выявлены критические нагрузки и найдены формы потери устойчивости круговой цилиндрической оболочки, взаимодействующей с окружающим основанием. Проведен сравнительный анализ полученных результатов. Дана оценка запаса устойчивости оболочки относительно действующей нагрузки.

Цели. Применение, проектирование и расчет архитектурно-строительных конструкций в форме гладких и составных поверхностей стали актуальными и востребованными в последнее время, что обусловило цель данной статьи - проанализировать применение аналитических поверхностей, за данных векторными, параметрическими или явными уравнениями, в реальных конструкциях. Методы. Определяется связь между исследованиями по геометрии поверхностей вращения и переноса и созданием новых форм тонкостенных сооружений и зданий. По каждой поверхности приведен пример реального сооружения. В статье не рассматриваются составные, многогранные, фрактальные поверхности, а также поверхности, не задаваемые аналитически. Результаты. Выяснилось, что в мире нашли применение только небольшое число рассматриваемых поверхностей этих двух классов. В конце статьи приведена библиография, в которой изложены математическая сторона проектирования аналитических поверхностей, их компьютерное моделирование, более подробные сведения о реальных сооружениях в форме рассматриваемых поверхностей.

Актуальность. Проблемы снижения материалоемкости объектов строительства и машиностроения диктуют необходимость рассмотрения процессов деформирования конструкций при упруго-пластическом состоянии. Широко используемой теорией учета пластических свойств материала является деформационная теория пластичности. Целью данной работы является разработка вариантов получения определяющих соотношений на шаге нагружения при деформировании материала за пределами упругости. Методы. Приводятся алгоритмы получения определяющих соотношений теории малых упругопластических деформаций на шаге нагружения в двух вариантах. В первом варианте они получаются дифференцированием выражений напряжений как функций деформаций на основе деформационной теории пластичности; во втором варианте определяющие соотношения получаются на основе гипотезы о пропорциональности компонент девиаторов приращений напряжений компонентам девиаторов приращений деформаций. Результаты. На тестовом примере расчета защемленной цилиндрической оболочки представлена реализация полученных определяющих соотношений.

Актуальность исследования обусловлена произошедшими за последние 10 лет тяжелыми авариями на крупных ГЭС и плотинах в РФ (СаяноШушенская ГЭС, 2009), США (плотина Оровилл, 2018), Бразилии (дамба Брумадиньо, 2019), Колумбии (ГЭС Итуанго, 2018) и других странах, в связи с чем возникла необходимость совершенствования программ обеспечения безопасности гидротехнических сооружений (ГТС) и плотин. Методы этой важной работы заключаются в разработке современной методики анализа и оценок риска аварий ГТС и плотин. Внедрение этого метода в программы обеспечения безопасности ГТС (плотин) в передовых в строительстве ГТС странах (Китай, Бразилия, Канада, США, Россия, Колумбия, Норвегия, Испания и др.) показывает, что, несмотря на ряд трудностей в применении анализа оценок риска аварий ГТС, этот подход приносит большую пользу при контроле безопасности ГТС и плотин. Цель статьи - ознакомить специалистов и инженеров-гидротехников с современной методикой анализа и оценки риска аварий ГТС и плотин и практическим ее применением в РФ.