Том 16, № 1 (2020)

В статье отмечено, что программное обеспечение комплекса, используемого в российских войсках для решения в короткие сроки актуальной задачи определения возможности безопасного пропуска сверхтяжелых нагрузок по балочным автодорожным мостам, имеет следующие недостатки: 1) оно может быть использовано только для разрезных железобетонных мостов; 2) решение о возможности пропуска по мосту сверхтяжелой нагрузки принимается только по значению прогиба в середине пролетного строения без учета возникающих напряжений в пролетных строениях, а также без учета несущей способности опор моста. С целью исключения этих недостатков в статье: 1) получена строгая формула для вычисления прогиба в середине балочных пролетных строений из любых конструкционных материалов от угла поворота их опорных сечений; 2) на основе использования фундаментальной связи между относительными высотами балочных пролетных строений, относительными деформациями кромок их попе- речных сечений и относительными их прогибами доказана возможность вычисления значения максимальных напряжений в кромках поперечных сечений балочных пролетных строений из любых конструкционных материалов по значению максимального прогиба в середине их пролетов; 3) установлен способ определения возможности опор балочных мостов обеспечить безопасный пропуск тяжеловесного средства по характеру изменения углов поворота опорных поперечных сечений пролетных строений под воздействием движения макета тяжеловесного средства. Учет трех этих результатов при модернизации программного обеспечения измерительного комплекса обеспечивает достижение цели работы.

Актуальность. Соединение балки с колонной является критической областью в любой рамной конструкции, которая передает усилия в конце элементов в зоне контакта. Соединение между элементами может быть принято как жесткое, или прикрепленное, и оно не является идеальным для прогнозирования фактического поведения прикрепляемой зоны элемента, о котором необходимо позаботиться при проектировании конструкции. Методы. В данной работе гибкость железобетонных соединений была изучена в рамках двух различных случаев: 1) железобетонное здание, состоящее из трех этажей, включая цокольный этаж, было исследовано с использованием программы SAP 2000; 2) обшивка стены третьего этажа из пустотелых бетонных ячеек с секцией колонн была также смоделирована в SAP 2000. Гибкость соединений была протестирована с точки зрения напряжений и перемещений с использованием различных подходов, таких как связь массивов, длина зоны смещения, прочностная жесткость элементов при кручении. Результаты , полученные в обоих случаях, были проанализированы, и на их основе построены графики изменения напряжений с перемещениями.

Актуальность. В настоящее время в связи с все более широким распространением большепролетных тонкостенных конструкций типа оболочек актуальным вопросом является разработка вычислительных алгоритмов по прочностному расчету такого рода объектов в геометрически нелинейной постановке. Несмотря на значительное количество публикаций по данной проблематике достаточно важным аспектом остается необходимость совершенствования конечно-элементных моделей таких оболочек, которые совмещали бы в себе относительную простоту разрешающих уравнений, учет сдвиговых деформаций, компактность формируемой матрицы жесткости, облегченную возможность моделирования и изменения граничных условий и т. д. Цели. Целью работы была разработка конечно-элементного алгоритма расчета тонкой оболочки с учетом сдвиговых деформаций в геометрически нелинейной постановке при использовании конечного элемента с ограниченным числом узловых варьируемых параметров. Методы . В качестве инструментов исследования выбран численный метод конечных элементов. Основные геометрические соотношения между приращениями деформаций и приращениями компонент вектора перемещения и компонент вектора угла наклона нормали получены в двух вариантах отсчета угла наклона нормали. Матрица жесткости и столбец узловых усилий четырехугольного конечного элемента на шаге нагружения получены минимизацией функционала Лагранжа. Результаты. На примере расчета жестко защемленной по краям цилиндрической панели, находящейся под действием сосредоточенной силы, показана эффективность разработанного алгоритма в геометрически нелинейной постановке с учетом деформации поперечного сдвига.

Актуальность. При проектировании и расчете строительных конструкций традиционно используются несколько стандартных коммерческих пакетов программного обеспечения, которые успешно применяются для решения повседневных инженерных задач. Однако, когда необходимо разра- ботать модели структур оболочек сложной формы с заданием поверхностей с помощью параметрических уравнений, такие программы зачастую имеют определенные недостатки. Цель исследования - проанализировать существующие типы коммерческих вычислительных программных пакетов с целью определения позволяющих проектировать конечно-элементные модели для конструкций оболочек со срединными поверхностями сложной геометрии, заданными параметрическими уравнениями. Методы. Анализ коммерческих вычислительных программных пакетов выполнялся путем изучения руководств по программному обеспечению, а также построения и расчета модели в форме прямого геликоида в качестве тестового примера. Для оценки результатов напряженно-деформированного состояния оболочки со срединной поверхностью в форме прямого геликоида использовался аналитический метод расчета, основанный на уравнениях Рейсснера и разложении решения в ряды Фурье. Результаты. Проведен обзор современных коммерческих вычислительных программных пакетов применительно к моделям, задаваемым параметрическими уравнениями. Построена модель оболочки со срединной поверхностью в форме прямого геликоида. Численные результаты напряженно-деформированного состояния этой оболочки получены и проанализированы в сравнении с аналитическими решениями, вычисленными с использованием уравнений Рейсснера с разложением решения в ряды Фурье. Представлены плюсы и минусы нескольких популярных программных комплексов.

Актуальность. Для исследования переходных волновых процессов деформации в стержнях на основе теории С.П. Тимошенко необходимо иметь точные аналитические решения нестационарных задач в общем виде. Каждое точное решение в рамках данной аналитической модели является точным описанием реального процесса и служит критерием при оценке точности приближенных решений. При использовании операционного исчисления для анализа бегущих волн наибольшие трудности представляет именно этап перехода от изображения к начальной функции (оригиналу). Из опубликованных работ следует, что имеющиеся решения некоторых частных задач либо имеют структуру, которая не позволяет судить об основных чертах исследуемого процесса, либо их эффективность при вычислениях достигается только в некоторых довольно ограниченных областях значений координаты и времени. Эта проблема, требующая разрешения, определила цель настоящей статьи. Цель. Статья посвящена разработке новых операционных соотношений и их применению к построению точных аналитических решений нестационарных задач теории С.П. Тимошенко для стержней в общем виде в физически наглядной и удобной для практических расчетов форме. Методы. В работе использованы методы теории функций комплексного переменного, операционное исчисление на основе интегрального преобразования Лапласа - Карсона, методы динамики сооружений. Результаты. В общем виде сформулированы три типа нестационарных задач для полубесконечного стержня на основе теории Тимошенко. Получены новые операционные соотношения. На основе этих соотношений разработан способ нахождения оригиналов без использования общей формулы обращения. Решения задач записываются в виде интегралов от бесселевых функций и в отличие от решений, имеющихся в литературе, ясно показывают волновой характер изучаемых процессов, имеют наглядный и компактный вид. В статье рассмотрен пример расчета.

Актуальность. Увеличение плотности городского населения требует применения оптимальных конструктивных систем многоэтажных гражданских зданий, однако, несмотря на большое количество исследований о рациональности их применения, вопрос о выборе оценки сейсмостойкости конструктивных систем многоэтажных гражданских зданий остается открытым. Цель исследования - определение преимуществ и недостатков конструктивных систем многоэтажных зданий в сейсмических районах. Методы. В статье представлены результаты сравнительного анализа сейсмостойкости пяти различных конструктивных систем многоэтажных гражданских зданий (сетка колонн - 6×6 м, высота этажа - 3 м, количество этажей - 20): каркасно-стеновой, каркасноствольной, ствольно-стеновой, каркасно-ствольно-диафрагмовой, каркасноствольно-оболочковой. Для реализации поставленной задачи использовался программный комплекс SCAD Office. Расчет был произведен в соответствии с СП 14.13330.2018 для расчетного землетрясения интенсивностью 8 баллов по шкале MSK-64. Сумма эффективных модальных масс, учтенных в расчете, составила не менее 90 % общей массы системы, возбуждаемой по направлению действия сейсмического воздействия для горизонтальных воздействий, и не менее 75 % - для вертикального воздействия. Результаты. Сравнение проводилось по следующим критериям: максимальные перемещения, максимальные сжимающие и растягивающие напряжения, максимальные периоды собственных колебаний, максимальные ускорения.