Устойчивость равновесия упругих арок с учетом искривления оси
Автор: Дмитриев Андрей Николаевич, Семенов Александр Александрович, Лалин Владимир Владимирович
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 4 (67), 2018 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены результаты теоретических, численных и экспериментальных исследований устойчивости равновесия металлических арок, работающих в упругой стадии. Представлен обзор литературных источников по проблеме устойчивости равновесия арок. Произведены натурные испытания трех образцов при действии различных вариантов нагружения до наступления критического состояния. Выполнена обработка результатов и сравнение со значениями критических нагрузок, полученных при аналитическом и численном решениях задач. Предложена методика по определению критической нагрузки в ПК SCAD Office 21.1 с учетом геометрической нелинейности и моментности в виде серии линейных расчетов. Установлена удовлетворительная сходимость полученных значений (погрешность не превышает 9%).
Металлическая арка, устойчивость, аналитическое решение, эксперимент, численное решение, критическая нагрузка, деформированная схема
Короткий адрес: https://sciup.org/143163599
IDR: 143163599 | DOI: 10.18720/CUBS.67.2
Список литературы Устойчивость равновесия упругих арок с учетом искривления оси
- Тимошенко С. П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М.: Наука, 1971. 807 с.
- Тимошенко С. П. Устойчивость упругих систем. М.: Гостехиздат, 1946. 567 с.
- Динник А. Н. Устойчивость упругих систем. М.: ОНТИ НКТП СССР, 1939. 187 с.
- Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука, Физматгиз, 1970. 940 с.
- Николаи Е. Л. Труды по механике. М.: Гостехтеориздат, 1955. 582 с.
- Вольмир А. С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967. 985 с.
- Корноухов Н. В. Исследование устойчивости пространственного каркаса по типу высотной части Дворца Советов. М.: АН УССР, 1938. 241 с.
- Корноухов Н. В. Прочность и устойчивость стержневых систем. М.: Госстройиздат, 1949. 376 с.
- Власов В. З. Избранные труды. Том 2. Тонкостенные упругие стержни. М.: АН СССР, 1963. 356 с.
- Алфутов H. A. Основы расчета на устойчивость упругих систем. М.: Машиностроение, 1991. 334 с.
- Алфутов H. A., Колесников К. С. Устойчивость движения и равновесия: учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ, 2003. 253 с.
- Болотин B. B. О вариационных принципах теории упругой устойчивости.//Проблемы механики твердого деформируемого тела. Л.: Судостроение, 1970. С. 83-88.
- Болотин В. В. Динамическая устойчивость упругих систем. М.: Гостехиздат, 1956. 600 с.
- Болотин В. В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. М.: Физматгиз, 1961. 339 с.
- Болотин В. В. О понятии устойчивости в строительной механике.//Проблемы устойчивости в строительной механике: труды Всесоюз. конференции по проблемам устойчивости в строительной механике. М.: Стройиздат, 1965. С. 6-27.
- Пановко Я. Т., Губанова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем. Современные концепции, парадоксы и ошибки. М.: Наука, 1987. 352 с.
- Смирнов А. Ф. О выборе алгоритма решения системы перекрестных балок с большим числом неизвестных//Строительная механика. 1962. № 155. С. 167-170.
- Смирнов А. Ф. Устойчивость и колебания сооружений. М.: Трансжелдориздат, 1958. 571 с.
- Смирнов А. Ф. Статическая и динамическая устойчивость сооружения. М.: Стройиздат, 1947. 340 с.
- Циглер Г. Основы теории устойчивости конструкций. М.: Мир, 1971. 192с.
- Ржаницин А. Р. Устойчивость равновесия упругих систем. М.: Гостеортехиздат, 1955. 475с.
- Феодосьев В. И. Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов. М.: Наука, 1975. 174с.
- Броуде Б. М. Потеря устойчивости как предельное состояние. Строительная механика и расчет сооружений. 1970. № 6. С. 4-7.
- Папкович П. Ф. Труды по строительной механике корабля. Т.4. Устойчивость стержней, перекрытой и пластин. Л.: Судостроение, 1963. 552 с.
- Динник А. Н. Устойчивость арок. М.: Гостехтеориздат, 1946. 128 с.
- Колоколов С. Б. Методика подбора сечения стальной арки при помощи деформационного расчета//Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. №5 (180). С. 151-154.
- Колоколов С. Б. Исследования устойчивости стальной параболической арки деформационным методом//Строительная наука -2014: теория, образование, практика, инновации: сборник трудов международ. научно-техн. конф. Архангельск: Изд-во ООО «Типография ТОЧКА», 2014. С. 213-217.
- Колоколов С. Б. Исследование процесса деформирования арочной конструкции как способ оценки ее устойчивости//Вестник Оренбургского государственного университета. 2010. №2 (108) С.150-153.
- Колоколов С. Б. Деформирование и устойчивость стальных арок//Эффективность строительных конструкций: теория и практика: сборник статей X Международной научно-практической конференции. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. С. 92-95
- Колоколов С. Б. Деформационный расчет и устойчивость стальных арок//Инновационные строительные технологии, теория и практика: материалы научно-техн. конф. Оренбург: Изд-во ОГУ, 2013. С. 82-86.
- Грудев И. Д. Устойчивость стержневых элементов в составе стальных конструкций. М.: МИК, 2005. 319 с.
- Грудев И. Д., Симон Н. Ю., Дворников В. А. Форма оси, конструкция и расчет устойчивости арок//Промышленное и гражданское строительство. 2008. №5. С. 22-24.
- Улитин В. В. Физически нелинейный анализ устойчивости конструкций. СПб.: ГИОРД, 2007. 96 с.
- Улитин В. В., Егоров В. В., Серов Е. В. Анализ устойчивости при сложном напряженном состоянии и физической нелинейности//Вестник гражданских инженеров. 2016. №6 (59). С. 121-122.
- Мануйлов Г. А., Косицын С. Б., Бегичев М. М. Исследование устойчивости круговых двухшарнирных арок с учетом влияния начальных несовершенств//Строительная механика и расчет сооружений. 2009. №1. С.17-23.
- Мануйлов Г. А., Косицын С. Б., Бегичев М. М. Численное исследование пространственной устойчивости упругих круговых защемленных арок//INTERNATIONAL JOURNAL FOR COMPUTATIONAL CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING. 2013. №1. С.78-84.
- Мануйлов Г. А., Косицын С. Б., Бегичев М. М. Экспериментальное и численное исследования устойчивости равновесия преднапряженных двухшарнирных арок с учетом начальных несовершенств//Инженерные системы 2012: Труды V международной научно-практической конференции. М.: Издательство РУДН, 2012. С. 124-130.
- Юнусов А. С. Арочные конструкции, востребованные времени, в строительной науке и технике//Инженерный вестник Дона. 2016. №1 (40). С. 44.
- Камалов А. З., Хамидуллина А. А. К вопросу исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости арочных сооружений//Известия КГАСУ. 2012. №4. С. 130-138.
- Yongjun Xu, Xiaoming Gui, Bin Zhao, Ruiqi Zhou. In-plane elastic stability of arches under a radial concentrated load. Engineering. 2014. No. 6. Pp. 572-583.
- Qinghua Han, Yuhao Cheng, Yan Lu, Tao Li, Peng Lu. Nonlinear buckling analysis of shallow arches with elastic horizontal supports. Thin walled Structures. 2016. No. 109. Pp. 88-102.
- Wen-Liang Qiu, Chin-Sheng Kao, Chang-Huan Kou, Jeng-Lin Tsai, Guang Yang. Stability analysis of special-shape arch bridge. Tamkang Journal of Science and Engineering. 2010. No. 4. Pp. 365-373.
- Yue Geng, Gianluca Ranzi, Yu-Tao Wang, Yu-Yin Wang. Out-of-plane creep buckling analysis on slender concrete-filled steel tubular arches. Journal of Constructional Steel Research. 2018. No. 140. Pp. 174-190.
- Ricardo A.M. Silveira, Christianne L. Nogueira, Paulo B. Gonçalves. A numerical approach for equilibrium and stability analysis of slender arches and rings under contact constraints. International Journal of Solids and Structures. 2013. No. 50. Pp. 147-159.
- Yong-Lin Pi, M. A. Bradford. Non-linear buckling and postbuckling analysis of arches with unequal rotational end restraints under a central concentrated load. International Journal of Solids and Structures. 2012. No. 49. Pp. 3762-3773.
- Chen Jen-San, Shao-Yu Hung. Exact snapping loads of a buckled beam under a midpoint force. Applied Mathematical Modelling. 2012. No. 36. Pp. 1776-1782.
- Adel Abdelgawad, Ahmed Anwar, Mohamed Nassar. Snap-through buckling of a shallow arch resting on a two-parameter elastic foundation. Applied Mathematical Modelling. 2013. No. 37. Pp. 7953-7963.
- Ai-Rong Liu, Yong-Hui Huang, Qi-Cai Yu, Rui Rao. An analytical solution for lateral buckling critical load calculation of leaning-type arch bridge. Mathematical Problems in Engineering. 2014. No. 2015. 14 p.
- Dimopoulos C. A, Gantes C. J. Nonlinear in-plane behavior of circular steel arches with hollow circular cross-section. Journal of Constructional Steel Research. 2008. No. 64. Pp. 1436-1445.
- Снитко Н.К. Устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержневых систем. М.: Госстройиздат, 1956. 207 с.
- Снитко Н. К. Устойчивость стержневых систем в упругопластической области. Л.: Стройиздат, 1968. 249 с.
- Себешев В. Г., Чаплинский И. А., Мищенко А. В. Предельное равновесие арок: учебное пособие. Новосибирск: НИСИ, 1990. 92 с.
- Мельников Б. Е., Семенов А. С. Многомодельный анализ упругопластического деформирования материалов и элементов конструкций.//НТВ СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2007. № 49. С. 86-97.
- Ткаченкова В. П., Киметова Н. Р., Лалин В. В. Решение геометрически нелинейной задачи о деформации упругого консольного стержня при внецентренном сжатии//Синергия Наук. 2017. № 11. С. 878-904
- Лалин В. В., Лалина И. И., Кузнецова Д. А. Доказательство ошибочности классических результатов в теории устойчивости стержня Тимошенко//Материалы XI международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ'2016). М.: Изд-во МАИ. 2016. С. 356-358.
- Лалин В. В., Зданчук Е. В., Кушова Д. А., Розин Л. А. Вариационные постановки нелинейных задач с независимыми вращательными степенями свободы//Инженерно-строительный журнал. 2015. № 4(56). С. 54-65.
- Лалин В. В., Судинов В. В. Реализация метода конечных элементов в задачах устойчивости тонкостенных стержней для полусдвиговой теории В. И. Сливкера//Синергия Наук. 2017. № 11. С. 858-877.
- Гарифулин М. Р., Ватин Н. И. Устойчивость тонкостенного холодногнутого профиля при изгибе -краткий обзор публикаций//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 6(21). С. 32-57.
- Nazmeeva T. V., Vatin N. I. Numerical investigations of notched C-profile compressed members with initial imperfections. Magazine of Civil Engineering. 2016. No. 2(62). Pp 92-101.
- Перельмутер A. B., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. М.: ДМК пресс, 2007. 597с.
Статья научная
