Том 19, № 1 (2023)

Представлена уточненная методика определения момента трещинообразования в железобетонных стержневых конструкциях с использованием диаграммы деформирования бетона, построенной на основе деформационной теории пластичности Г.А. Гениева, в которой инварианты напряженного и деформированного состояния бетона связаны между собой нелинейными зависимостями. В полученных определяющих уравнениях использованы гипотеза плоских сечений, а также предпосылка о достижении на растянутых волокнах поперечного сечения предельных значений деформаций бетона. Напряжения в бетоне определяются через значения деформаций в соответствии с нелинейной диаграммой деформирования бетона. На основе принятых предпосылок получены аналитические зависимости для определения момента трещинообразования в сечениях изгибаемых элементов с вариантами одиночного и двойного армирования. Полученные формулы применялись при анализе влияния различных факторов на трещиностойкость изгибаемых железобетонных элементов. Установлено, что при изменении процента армирования продольной растянутой или сжатой арматуры момент образования трещин практически не меняется. Наиболее эффективным методом повышения трещиностойкости является увеличение прочности бетона. Предложенная методика верифицирована сравнением с экспериментальными результатами на железобетонных опытных образцах. Сделан вывод о том, что использование диаграммы нелинейного деформирования бетона на основе теории пластичности Г.А. Гениева позволяет более строго оценить трещиностойкость железобетонных стержневых элементов.

Рассматриваются теоретические предпосылки для создания программного обеспечения для оперативного (на месте испытаний) экспериментального определения возможности безопасного пропуска тяжеловесных транспортных средств по автодорожным мостам с учетом их фактического эксплуатационного состояния с экспериментальными подтверждениями. Раскрыты особенности, условия применения, положительные стороны разрабатываемого программного обеспечения. Создание программного обеспечения обусловлено, с одной стороны, необходимостью обеспечения безопасности водителя транспортного средства и мостового сооружения, а с другой стороны - оценки грузоподъемности пролетных строений автодорожных мостов по параметрам их напряженно-деформированного состояния для обеспечения гарантированного безопасного пропуска тяжеловесных транспортных средств. Разработанное программное обеспечение для оперативного определения возможности безопасного пропуска тяжеловесных транспортных средств по автодорожным мостовым сооружениям с учетом их фактического эксплуатационного состояния реализовано с использованием персонального компьютера. Оно обеспечивает оценку возможности пропуска тяжеловесных транспортных средств с любыми по длине пролетами разрезных и неразрезных систем с учетом их фактического эксплуатационного состояния, позволяя при этом безопасно использовать любую подвижную нагрузку в виде эталонной. Представленное программное обеспечение будет использовано в составе модернизированной системы экспресс-оценки грузоподъемности автодорожных мостов, разрабатываемой на основе системы измерений СИ-ППМ с добавлением технических устройств, повышающих возможность оперативной оценки грузоподъемности автодорожных мостов.

Исследование нацелено на решение задачи напряженно-деформированного состоянии тонкого кольца при радиальных и кольцевых нагрузках с учетом радиальной неоднородности кольца, а также на сравнение двух методов расчета на примере решения задачи, когда нагрузки неравномерно распределены вдоль внешней поверхности кольца при одномерной неоднородности. В двумерной плоской задаче теории упругости в полярных координатах для неоднородного тела используются аналитические или численно-аналитические решения. В большинстве таких задач рассматриваются центрально симметричные круглые тела. Как правило, это возможно, когда все неизвестные функции зависят от радиуса. Эти задачи соответствуют большинству кольцевых и цилиндрических сооружений. Трубы пригодны для трубопроводных систем и строительства, применяются для газопроводов, в тепловых сетях и водопроводах. Особенность работы в рассмотрении задачи, когда радиальные и кольцевые нагрузки неравномерно распределены вдоль внешней поверхности кольца. Сравнение результатов расчета, полученных двумя методами, позволяет с достаточной точностью определить напряженное и деформированное состояния, показателем чего является получение кольцевых напряжений.

Описывается и подробно обосновывается метод расчета статики и динамики криволинейных стержней, основанный на соотношениях для прямолинейного стержня. Используются гипотезы Бернулли и вариационный метод. Основное достоинство и особенность используемых соотношений состоит в том, что для расчетов криволинейных стержней применяются простейшие формулы, справедливые для прямолинейных стержней. В эти формулы не входят параметры, характеризующие кривизны продольной оси стержня. Данная особенность является существенным фактором при расчете криволинейных стержней, информация о продольной оси которых задается дискретно, так как не требуется использование специальных методов аппроксимации дискретно заданных данных, позволяющих получать информацию о радиусе-векторе продольной оси стержня и его производных с требуемой высокой точностью. Представлены решения тестовых статических и динамической задач. Рассмотрены изгиб стержня с продольной осью в виде окружности, естественно закрученного стержня и колебания пружины. Сравнение результатов расчета с опубликованными в литературе данными иллюстрирует достоверность и высокую точность получаемых решений.

Представлены результаты изучения геометрии и напряженно-деформированного состояния поверхности с каркасом из трех плоских кривых в координатных плоскостях, нашедших на сегодняшний день применение в основном в судостроительной промышленности. Цель исследования - выявление с точки зрения напряженно-деформированного состояния от действия постоянной равномерно распределенной нагрузки оптимальной оболочки диагонального переноса велароидального типа с одинаковым главным каркасом из трех суперэллипсов. Статический расчет выполнен с помощью программы SCAD на базе метода конечных элементов, предназначенной для выполнения прочностных расчетов различного вида и назначения конструкций. Показано влияние параметрических уравнений задания поверхности в зависимости от образующего семейства однотипных сечений на картину распределения нормальных напряжений и изгибающих моментов. Полученные результаты могут помочь архитекторам и конструкторам с выбором формы оболочек для новых проектов.

В 1950-е годы началось строительство гидроузлов в районах Сибири и Дальнего Востока, характеризующихся суровыми климатическими условиями, с учетом которых нужно уметь прогнозировать напряженное состояние плотин. Цель исследования - оценка условий формирования температурных трещин в бетонных плотинах и их влияния на дальнейшую работу сооружения, а также мероприятий и технологии по борьбе с трещинообразованием в массивном бетоне. Температурные напряжения нередко по величине превышают напряжения, вызванные действием внешних нагрузок, и приводят к появлению в бетоне трещин. Температурному трещинообразованию и сегодня подвержены практически все современные бетонные плотины. Необходимо предусматривать соответствующие конструктивные и технологические мероприятия. При изучении термонапряженного состояния облегченных бетонных плотин применяют метод непосредственного воспроизведения температурных деформаций на моделях из хрупких материалов и расчетные методы, ориентированные на компьютерные методы решения задач. Представлены результаты модельных и расчетных исследований массивных контрфорсных плотин, рассмотрено влияние основных воздействующих факторов c учетом влияния трещинообразования на работу таких плотин.