Том 16, № 4 (2020)

Актуальность. Нагрузки на сооружения представляют собой сложные стохастические структуры, включающие в себя несколько типов неопределенностей одновременно. В статье разработан подход к вероятностному моделированию нагрузки на покрытие сооружений с учетом неполной статистической информации, когда параметры функций распределения представлены в интервальной форме. Цель исследования - разработка подхода к моделированию вероятностного распределения случайной нагрузки на покрытие сооружений в условиях ограниченной (неполной) статистической информации о нагрузке. Методы. Распределение вероятностей отдельного вида нагружения представлено в виде p-блоков (probability boxes). На численном примере показан алгоритм определения p-блока, состоящего из суммы p-блоков, характеризующих различные нагружения с различными граничными функциями распределения. Результаты. На основе предложенного подхода можно определить интервалы нормативной и расчетной нагрузки с заданной обеспеченностью, рассчитать вероятность безотказной работы элемента сооружений, произвести оценку риска аварии рассматриваемого элемента сооружений, а также подбор сечения элемента по заданному уровню надежности.

Актуальность. Численные статические и сейсмические (динамические) расчеты напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтовых плотин обычно выполняются с применением различных вычислительных программ, в которых используются разные, часто сложные математические модели грунтов. Однако правильный выбор этих моделей остается за пользователем программы, обычно не имеющим достаточного опыта, поэтому результаты расчетов часто бывают непонятными и ошибочными. Таким образом, цели настоящего исследования - разработка рекомендаций по выбору достоверных математических моделей грунтов в численных расчетах грунтовых плотин и их сравнение с наиболее распространенными моделями в современной практике применения. Методы. Глубокий сравнительный анализ многих моделей грунтов проводился по результатам их применения в расчетах грунтовых плотинах во время работы в Комитете СИГБ (ICOLD) по численным расчетам и проектированию плотин. Результаты. На основе оценки достоверности моделей грунтов получены рекомендации по выбору и применению моделей в численных расчетах НДС грунтовых плотин при статических и сейсмических воздействиях; определены взаимодействия между результатами расчетов и данными мониторинга поведения плотин.

В статье объясняется актуальность разделения зонтичных поверхностей и поверхностей зонтичного типа на два разных класса. Раньше зонтичные поверхности и поверхности зонтичного типа входили в один класс поверхностей, так как состоят из тождественных фрагментов, лежащих на поверхности вращения. Учитывая способ построения этих поверхностей, а именно то, что зонтичные поверхности - составные поверхности на базовой поверхности вращения, а поверхности зонтичного типа - кинематические поверхности, образованные непрерывным движением изменяющейся кривой, они были разделены на два отдельных класса. Цель статьи - собрать воедино основные публикации по всем разделам исследований оболочек зонтичного типа. Методы. Для получения основных результатов исследований оболочек зонтичного типа были изучены сведения о дифференциальной геометрии поверхностей, строительной механике оболочек и подходах, используемых в архитектуре пространственных структур. Результаты. Представлены основные научные работы по геометрии, расчету и предложениям по применению тонкостенных оболочек зонтичного типа в строительстве и для рефлекторов зонтичного типа космических аппаратов. Приведены уточненные параметрические уравнения некоторых рассматриваемых поверхностей. Продемонстрированы аппроксимационные компьютерные модели срединных поверхностей существующих зонтичных оболочек, но в форме поверхностей зонтичного типа. Показаны примеры определения напряженно-деформируемого состояния тонкостенных оболочек зонтичного типа без разбиения целой оболочки на тождественные фрагменты. Полученные новые и уже известные сведения об оболочках зонтичного типа дают основания предполагать, что оболочки этого типа будут востребованы инженерами и архитекторами.

Цель исследования - экспериментальное изучение особенностей трещинообразования и деформирования сложно напряженных балок круглого поперечного сечения из высокопрочного фиброжелезобетона для развития практических методов расчета трещиностойкости, жесткости и прочности таких конструкций при кручении с изгибом, а также для накопления новых опытных данных о сложном силовом сопротивлении. Метод исследования - экспериментально-теоретический. Результаты. Экспериментально определены опытные значения и построены графики прогибов и углов поворота, зависимостей деформаций бетона от нагрузки для сложнонапряженных балок круглого поперечного сечения из высокопрочного фиброжелезобетона. Определены главные деформации удлинения и укорочения бетона для опытных конструкций балок с высоким уровнем соотношения крутящего и изгибающего моментов. Установлено, что для железобетонных конструкций из высокопрочного фиброжелезобетона круглого сечения, как правило, наблюдается развитие дискретных одной-двух трещин, следовательно, круглая форма поперечного сечения несколько снижает концентрацию, обусловленную структурой высокопрочного бетона. На основании проведенных испытаний железобетонных конструкций из высокопрочного фиброжелезобетона круглого сечения получены новые экспериментальные данные о сложном напряженно-деформированном состоянии в исследуемых областях сопротивления, такие как: значения обобщенной нагрузки трещинообразования и разрушения, ее уровень относительно предельной нагрузки; расстояние между трещинами на разных уровнях трещинообразования; ширина раскрытия трещин на уровне оси рабочей арматуры и на удалении двух диаметров от осей арматуры, а также вдоль всего профиля трещины на различных ступенях нагружения; координаты точек образования пространственных трещин; схемы образования, развития и раскрытия трещин железобетонных конструкций при рассматриваемом сложном напряженном состоянии - кручении с изгибом.

Актуальность. Исследование особенностей взаимодействия зданий и сооружений с основанием при землетрясении является одной из наиболее важных задач теории сейсмостойкости. Реакция сооружения на сейсмическое воздействие в значительной степени зависит от соотношения жесткостных характеристик грунта, фундамента и надфундаментного строения. При этом, учитывая достаточно высокую степень статистической изменчивости характеристик грунтового основания, обеспечить необходимый уровень безопасности сооружения можно только на основе применения вероятностных моделей и количественной оценки надежности системы «сооружение - основание» в целом. В настоящее время для расчета системы «сооружение - основание» на сейсмические нагрузки преимущественно применяются детерминированные дискретные модели метода конечных элементов. Но эти модели плохо приспособлены для вероятностных расчетов и требуют обширных статистических данных, которых сегодня недостаточно. Поэтому в задачах оценки надежности целесообразно применение упрощенных аналитических моделей, позволяющих при сравнительно небольшой исходной информации о системе получить величину статистической изменчивости ее реакции. Цель статьи - на основе известного решения для одномассовой модели представить аналитическое решение в матричной форме задачи свободных горизонтальных колебаний многомассового консольного стрежня на основании, заданном моделью упругого полупространства. Методы. Проведено исследование влияния податливости грунтового основания на частоты и формы горизонтальных колебаний сооружения. Дано сравнение результатов с расчетом, выполненным методом конечных элементов. Результаты. Полученное решение предназначено для проведения вероятностного расчета системы «сооружение - основание» при сейсмических нагрузках и оценки ее надежности.

Актуальность. При расчете многослойных оснований, когда материал одного слоя или нескольких имеет выраженную анизотропию, характер распределения перемещений и напряжений в основании зависит от направления осей анизотропии в каждом слое. Поэтому при проектировании и анализе работы многослойных сред необходимо иметь оценку влияния данного фактора. Цель - исследовать напряженное состояние в полосе, составленной из двух с разными физическими характеристиками анизотропных плоскопараллельных слоев, лежащей без трения на жестком основании. Методы. Интегрирование уравнений плоской задачи теории упругости анизотропного тела проводится символическим методом в сочетании с методом начальных функций. Начальные функции на линии контакта полосы и основания определяются из условий жесткого сцепления между слоями, условий плотного контакта и отсутствия трения между полосой и основанием, характера нагрузки, приложенной к верхней плоскости полосы. После преобразований функции перемещений и напряжений в каждом слое записываются через нормальную поверхностную нагрузку в виде несобственных интегралов. Результаты. Представлены графики изменения напряжений в полосе от значений характеристик анизотропных материалов, толщины слоев. Максимальные значения напряжений на линии сопряжения слоев и на линии контакта с основанием, в зависимости от направления осей анизотропии в каждом слое, приведены в таблицах и показаны в виде графиков. Дана оценка влияния модулей упругости материалов на характер распределения напряжений в полосе, составленной из двух изотропных материалов.