Том 17, № 2 (2021)

Цель исследования - построение точных аналитических решений задач статики анизотропных пластин, находящихся под действием циклически симметричных воздействий и лежащих на упругом основании. Для решения поставленных в работе задач используется метод компенсирующих нагрузок, определяются основное и компенсирующие решения. Для нахождения решений используется новый прием, связанный с применением уравнения Нильсена. С помощью метода компенсирующих нагрузок впервые получены точные аналитические решения для задач об анизотропных пластинах, очерченных круговым контуром, лежащих на упругом основании при различных условиях опирания и при действии циклически симметричных нагрузок, распределенных вдоль окружности и по площади кольца. Также рассматривается задача о расчете неограниченной пластины, лежащей на упругом основании и имеющей круговое отверстие. Решения получены в замкнутом виде и выражены в функциях Бесселя.

Актуальность. Опыт построенных ячеистых сооружений и результаты расчетных и модельных исследований, выполненных в нашей стране и за рубежом, по оценке совместной работы сложного комплекса «ячеистый каркас - грунт засыпки ячеек - основание» указывают на достаточную надежность таких гидротехнических сооружений. Основная сложность при проектировании ячеистых конструкций состоит в воспроизведении объемной работы комплекса «ячеистый каркас - грунт засыпки - грунт основания» для выявления резервов конструкции. Цели. Изучение путем проведения лабораторных исследований взаимодействия каркаса, грунта засыпки ячейки и основания при различной влажности грунта с учетом таких факторов, как гранулометрический состав грунта засыпки, роль поверхностного натяжения влаги, содержащейся в грунте, геометрические параметры самой конструкции и ряда других. Методы. Экспериментальные исследования на модели работы ячеистой конструкции без днища на нескальном (песчаном) основании на устойчивость при соблюдении критериев подобия, а также исследования ячеек, различающихся геометрией и размерами при изменениях влажности и гранулометрического состава грунта ячеек. Результаты. По результатам модельных исследований предложена зависимость по учету влияния сил поверхностного натяжения принимая во внимание гидравлический радиус поперечного сечения ячейки, смоченный периметр, площадь поперечного сечения ячейки и др. Рассмотрено взаимодействие ячеистой конструкции с основанием согласно указанным выше параметрам. Представлены результаты лабораторных исследований по учету взаимодействия каркаса, грунта засыпки ячейки при различной влажности заполнителя принимая в расчет гранулометрический состав грунта засыпки, поверхностное натяжение влаги, содержащейся в грунте, геометрические параметры самой конструкции и ряд других факторов.

Представлено продолжение оптимизации швеллерных и двутавровых гнутозамкнутых профилей (ГЗП) с трубчатыми полками из листового проката разных толщин. Такие профили предназначены для легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), которые отличаются высокими технико-экономическими показателями и массовым спросом в промышленно-гражданском строительстве, что подтверждает актуальность их дальнейшей проработки. Приведены основные итоги расчета оптимальной на изгиб компоновки составных сечений двутавровых ГЗП из листовых заготовок разных толщин, включая унифицированные по оптимальным параметрам швеллерных ГЗП. Цель исследования - показать, что характеристики ЛСТК можно дополнительно улучшить при помощи формообразования профилей, сочетающего в составном сечении прямые и круглые очертания замкнутых и открытых контуров. Методы. Посредством опытно-конструкторских проработок, решения оптимизационных задач и вариантного проектирования двутавровых профилей уточнены их составные сечения из листовых заготовок разных толщин, в том числе заготовок швеллерных профилей. Оригинальность двутавровых и швеллерных ГЗП подтверждена патентной экспертизой. Результаты. Двутавровый ГЗП состоит из двух трубчатых полок и одной стенки двойной толщины. Расчет оптимальной компоновки двутаврового ГЗП из листового проката разных толщин на изгиб показал, что несущая способность лимитирована отношением толщин полок и стенки его составного сечения. В частности, когда толщина полок в 2 раза больше толщины стенки, прочность максимальна при отношении размеров ширины и высоты 1/11, а когда толщина полок составляет 0,6 толщины стенки, прочность максимальна при отношении размеров 1/3,3. При отношениях размеров ширины и высоты двутавровых ГЗП 1/2,68…1/3 и швеллерных ГЗП 1/5,36…1/6 их составные сечения оптимально компоновать из унифицированных заготовок.

Рассматриваются новые кинематические поверхности, которые можно отнести к классу поверхностей конгруэнтных сечений. Поверхности конгруэнтных сечений впервые были выделены в отдельный класс профессором И.И. Котовым. В качестве направляющей поверхности принимаются круговой, эллиптический и параболический цилиндры, а за образующие плоские кривые - окружности и параболы, которые могут быть расположены в плоскости образующей кривой направляющего цилиндра или в плоскости параллельной его продольной оси. Решению поставленных геометрических задач помогло введение нового независимого параметра. Формулы приведены в обобщенном виде, поэтому форма плоской образующей кривой может быть произвольной. Рассматриваются два типа поверхностей: когда местные оси образующих кривых остаются параллельными при движении и когда они поворачиваются. Полученные поверхности могут быть интересны архитекторам, найти применение в машиностроительных тонкостенных конструкциях или при изучении траекторий движения тел при их колебательно-поступательном движении.

Актуальность. Балочные клетки наиболее распространенный тип перекрытий рабочих площадок зданий и сооружений. По результатам критического анализа существующих методов расчета и компоновки размеров балочных клеток установлено отсутствие четких рекомендации по рациональной области выбора размеров балочных клеток в зависимости от поверхностной нагрузки. Цель исследования - представить области рациональной работы стальных прокатных балок, закрепленных от потери устойчивости, исходя из требований расчета по методу предельных состояний. Методы. Поставленные в работе задачи, направленные на достижения цели исследования, решены аналитическими методами, опираясь на основные закономерности строительной механики и существующие знания о действительной работе стальных прокатных балок под нагрузкой. Для построения основных зависимостей, представленных на номограммах, применены методы математической статистики. Результаты. Определены области рациональной работы стальных прокатных балок, закрепленных от потери устойчивости. Область рациональной работы балок представлена в виде номограмм, позволяющих на стадии проектирования применить ячейку балочной клетки максимальных размеров. В качестве критерия рационализации выбран критерий одновременного удовлетворения принятого сечения балки требованиям двух групп предельных состояний с минимальными запасами. Предложен уточненный алгоритм компоновки балочных клеток и уточненная методика расчета сечения прокатных балок, позволяющие компоновать размеры балочной клетки с минимальным расходом стали. Обосновано увеличение габаритных размеров ячеек рабочих площадок.

В последние несколько десятилетий появилась технология информационного моделирования зданий (BIM), которая может использоваться в сочетании с различными методологиями в области архитектуры, проектирования и строительства в качестве цифровой модели для облегчения процесса планирования и проектирования, строительства и технического обслуживания. Используя инструменты, заинтересованные стороны генерируют цифровые модели, способствующие определению проблемы. Опираясь на актуальность и направление исследований были проанализированы в общей сложности 24 доклада конференций, ссылки на журнальные статьи и другие академические источники. Представлен обзор интеграции информационного моделирования зданий с различными методологиями сейсмического переоснащения как структурных, так и неструктурных компонентов зданий. Предсейсмические и постсейсмические приложения информационного моделирования зданий с интеграцией различных методологий были рассмотрены в течение жизненного цикла зданий с целью решения проблем и рекомендации будущих перспектив исследований. Предполагая возможность интеграции инструментов BIM с различными методологиями, в основном использующими основанную на производительности сейсмотехнику (PBEE) в качестве парадигмы, которая является полностью вероятностной, делается вывод о том, что следствием информационного моделирования зданий с интеграцией различных методологий является не только включение определенных условий, но и численное интегрирование всех возможных неопределенностей.

Актуальность. Для обеспечения безопасности атомной станции на основании требований норм и правил в области использования атомной энергии для трубопроводов первого контура ядерного реактора в проекте должна применяться концепция «течь перед разрушением». Ее основная идея - предотвращение внезапного разрыва трубопроводов контура теплоносителя реактора - состоит в обосновании того факта, что разрыву предшествует образование стабильной сквозной трещины, выявляемой предусмотренными средствами контроля течи. При обосновании концепции предполагается, что «разрушение без течи» - невозможное событие. В статье приводится метод определения вероятности события разрушения без течи. Цель - оценить вероятность существования дефекта, который может привести к разрушению сосуда или трубопровода давления без возникновения течи, а также вероятность разрушения без течи за известное количество циклов нагружения. Методы. Для систематизации данных, полученных разными методами неразрушающего контроля, использовались консервативные допущения, позволяющие установить площадь обнаруженных дефектов. На основании полученных размеров дефектов вычислялись области размеров дефектов, которые могут определить сценарии подроста трещин. Используя методы математической статистики, определялась вероятность существования дефекта, который может привести к разрушению без течи. На основе методов теории надежности проведено сравнение полученной вероятности разрушения с допускаемым значением. Результаты. Разработан метод обработки данных неразрушающего контроля на основе оценки площади обнаруженных дефектов для систематизации данных, полученных разными методами неразрушающего контроля. Определен критерий развития трещин по сценарию «течь перед разрушением». Разработан метод определения вероятности существования дефекта, который может привести к разрушению без течи. Рассмотрен пример расчета на основе трубопроводов питательной воды.