Том 20, № 2 (2024)

Выполнен расчет по определению характера изменения значений усилий в элементах треугольной фермы типа «ножницы» в зависимости от положения точек примыкания ветвей её нижнего пояса к элементам верхнего пояса. Изыскание эффективных конструктивных решений ферм в контексте гармоничного сочетания максимальной прочности и минимального веса конструкции является устойчивым подходом к более рациональному использованию строительных материалов и развитию зеленого строительства. Это обуславливает актуальность данного направления исследований. Анализ вариантов конфигурации треугольной исследуемой фермы выполнен с помощью параметризованной диаграммы Максвелла - Кремоны, которая является наглядным инструментом в представлении результатов расчета и полноценно отражает зависимость усилий в элементах конструкции от ее параметров. Процесс исследований был воплощен с помощью табличного процессора MS Excel, что сложилось в программное средство для поиска эффективных конструктивных решений ферм типа «ножницы», которое в полной мере обладает потенциалом к дальнейшему совершенствованию и развитию. Функционал программы может быть расширен до возможности проектирования ферм типа «ножницы» из различных конструкционных материалов, а также для различных форм поперечного сечения ее элементов. Предлагаемый подход к расчёту таких конструкций может послужить основой для параметризации ферм с другими типами стержневой решётки.

Большинство сооружений в Непале, включая административные и жилые здания, выполнены из камня. Их конструкции уязвимы во время землетрясений, о чем свидетельствуют масштабные повреждения и человеческие жертвы из-за отсутствия надлежащей оценки и соответствующих мер по укреплению. Представлен анализ сейсмической уязвимости существующих зданий из кирпича в традиционном стиле Ньюари, находящихся в долине Покхара. Эти здания были построены с использованием методов и технологий коренного населения. Исследование основано на аналитических расчетах, при этом некоторые свойства материалов были получены в результате полевых испытаний. Эффективное моделирование каменной кладки имеет решающее значение в проектировании надежной и сейсмостойкой конструкции. Однако моделирование реальной каменной конструкции является неординарной и затратной в вычислительном плане задачей из-за сложной структуры, требующей углубленного анализа, реалистичных свойств материала и актуальных данных. Целью данного исследования является определение сейсмических характеристик старых кирпичных зданий в стиле Ньюари с использованием кривых пределов напряжений и сейсмоустойчивости. Задачи исследования решаются с помощью линейного динамического анализа с использованием программного обеспечения на основе конечных элементов Sap 2000 v20. Конечно-элементные модели зданий были испытаны на трех землетрясениях. Дана оценка эксплуатационного состояния здания на основе различных уровней нагрузки и выявлены слабые участки. Проанализирована кривая предела сейсмоустойчивости конструкции с учетом параметров движения грунта в данной местности. Функция предела сейсмоустойчивости построена с вероятностью разрушения с интервалом 0,10 g. Результаты расчетов подтверждают, что исследуемая конструкция уязвима в сравнении с положениями строительных норм и правил.

Даны метод образования ортогональной криволинейной системы координат в плоскости и методика построения новых форм поверхностей на заданных криволинейно-трапециевидных планах. Приведены рисунки криволинейно трапециевидных планов на основе различных направляющих плоских кривых и рисунки поверхностей на заданных криволинейно-трапециевидных планах, в том числе комбинации поверхностей с сопряженными различными направляющими кривыми. Предложенная методика формообразования поверхностей может использоваться в архитектуре и строительстве для разработки тонкостенных пространственных конструкций как в градостроительстве, так и в конструкциях промышленных зданий. Но при расчете напряженно-деформированного состояния тонких оболочек в большинстве методов использованы геометрические характеристики срединных поверхностей оболочек. На основе векторного уравнения поверхностей на криволинейно-трапециевидных планах получены формулы коэффициентов квадратичных форм и кривизн поверхностей. Приведены примеры поверхностей и вычисления коэффициентов квадратичных форм и кривизн поверхностей с конкретными направляющими кривыми и функциями вертикальной координаты поверхности.

Показано и проиллюстрировано, что, взяв каркас поверхности, состоящий из трех плоских кривых, расположенных в трех координатных плоскостях, можно спроектировать три различные алгебраические поверхности с одним и тем же жестким каркасом. Рассмотрена одна тройка новых линейчатых поверхностей в семействе из пяти троек линейчатых поверхностей, сформированных на основе некоторых форм корпусов речных и морских судов, которые, в свою очередь, проецируются в виде алгебраических поверхностей с основным каркасом из трех суперэллипсов или из трех других плоские кривые подробно рассматриваются с точки зрения дифференциальной геометрии. Приводятся геометрические свойства линейчатых поверхностей, взятых в качестве средних поверхностей тонких оболочек для промышленного и гражданского строительства. Предложены аналитические формулы для определения результирующих сил с использованием приближенной безмоментной теории оболочек нулевой гауссовой кривизны, заданных неортогональными сопряженными криволинейными координатами. Результаты, полученные с использованием этих формул, помогут скорректировать результаты, полученные численными методами.

Исследованы физико-механические характеристики сталефибробетона при сжатии, в том числе модуль упругости, коэффициент Пуассона, значения предельных деформаций при сжатии, величина прочности с различным процентом дисперсного армирования. Разработана и проведена программа экспериментальных исследований, которая включала в себя изготовление образцов-кубов, размером 100×100×100 мм, а также испытание на сжатие при статическом нагружении с учетом разгрузки из области неупругих деформаций. В качестве дисперсного армирования было выбрано два вида стальной фибры: анкерного и волнового профиля. Объемное содержание стального волокна в образцах кубах составляло 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 %. Получены прочностные и деформационные характеристики сталефибробетона при сжатии. На основе экспериментальных данных построены действительные диаграммы деформирования сталефибробетона с учетом типа армирующих волокон и процентного содержания армирующего волокна. На основе полученных диаграмм предложен закон деформирования сталефибробетона, который можно описать полиномиальной функцией четвертой степени с постоянными коэффициентами, определяющими вид кривой «напряжение - деформация». Приведенные результаты исследования могут быть использованы при разработке методики физически нелинейных расчетов сталефибробетонных элементов с процентом дисперсного армирования от 0,5 до 2,0 %.