Теория расчета строительных конструкций. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура
Advanced numerical modelling of geogrid-reinforced rockfall protection embankments
Статья научная
Currently, empirical or simplified analytical methods are used to design such embankments. In order to assess behaviour of rockfall protection embankments in more detail, Opus carried out 3D numerical simulation using the finite element software ABAQUS. In the simulation process rock blocks were thrown onto a geogrid reinforced embankment at different impact angles. The effects of geogrid spacing, the presence of the steel facing mesh and impact angle have been investigated. The numerical simulation procedure can be used to develop and optimise the design of geogrid-reinforced rockfall protection embankments.
Бесплатно
Centrifuge modeling of large diameter underground pipes subjected to heavy traffic loads
Статья научная
Large diameter pipes, as well as heavy vehicles, have been becoming increasingly prevalent, which impose uncertainties on pipe design. This paper describes the procedure and results of a series of geotechnical centrifuge tests performed on a large 1400 mm-diameter reinforced concrete pipe with a footing subjected to heavy traffic loading. The influence of soil cover depth, as well as the positions and magnitude of traffic loads, on the bending moments of the pipe were investigated. A heavy truck with a maximum load of 850 kN was simulated in the majority of the tests, and a medium truck of 252 kN was also simulated. The centrifuge test results were found to be in reasonable agreement with those from full-scale tests. The pipe would experience the most unfavorable conditions when the heaviest axis of the traffic vehicle was located directly above the pipe crown. A deeper soil cover would lead to higher initial stresses in the pipe, as well as reduced influence of traffic load. However, even for a soil cover depth of 4 m, there is significant bending moment induced by the heavy truck loading, which could not be ignored during the pipeline design. Comparison was made between the centrifuge test results and several widely adopted design methods, and unconservative calculation results were noticed for large diameter rigid pipes lying at a shallow soil cover depth subjected to heavy traffic loading.
Бесплатно
Статья научная
Designed by Opus, Double Tracking and Electrification Works between MacKay’s Crossing and Waikanae at Kapiti Coast north of Wellington, New Zealand required 14 km length of up to 4 m high new railway embankments, ground improvement, up to 30 m high cut slopes and slope stabilisation works to be built alongside the existing North Island Main Trunk Railway embankment. Approximately 4 km length of the new railway embankments had to be built over a very soft peat within a narrow designation corridor located between the high steep eastern hills and State Highway 1. The project had to be built within a short timeframe and the existing Main Trunk Railway Line had to remain operational during the construction. The design and construction techniques used had to address a number of geotechnical challenges: construction on peat with undrained shear strength of 7 kPa to 15 kPa, insufficient room for stabilising berms, large (up to 1.5 m) settlements of the new railway embankments and frequent re-levelling of the existing railway tracks during construction, construction of upslope protection works to stabilise steep cuttings. Finite element modelling of the new and existing railway embankments was undertaken to predict the settlements and the required frequency of re-levelling of the existing railway tracks. Lateral and vertical deformations of the new and existing embankments as well as pore pressures in the peat were closely monitored during the construction phase. The project was successfully completed in February 2011.
Бесплатно
The assessment of liquefaction and lateral spreading effects on bridges
Статья научная
This paper presents a summary of the outcomes from a research project commissioned by the NZ Transport Agency to develop design guidance for bridges in New Zealand for liquefaction and lateral spreading effects. The purpose of this research is to prepare design guidelines that will give clear design methodology and enable cost-efficient design of bridges, reducing the need for costly ground improvements on sites subject to these hazards. The current stage of the project is a review of the available design methods and the development of design principles and methods for liquefaction and lateral spreading effects on bridges appropriate for New Zealand conditions. Once finalised, the proposed design requirements and guidelines will be incorporated in the NZ Transport Agency’s Bridge Manual and disseminated to the wider New Zealand engineering community.
Бесплатно
Анализ колебаний конструкций с выключающимися связями
Статья научная
В рамках теории временного анализа изложен подход к интегрированию уравнения движения дискретной диссипативной системы, основанный на исследовании характеристического матричного квадратного уравнения. Приведены математические модели колебаний и алгоритм расчёта упругой системы и системы с внезапно выключающимися связями. При выводе выражения динамической реакции учтено влияние статической нагрузки. Исследован характер колебаний диссипативной системы, связанный с эффектом выключения связей. Рассмотрены примеры анализа динамической реакции двухпролётной стальной балки при упругих колебаниях и внезапном разрушении промежуточной опоры от статического воздействия и при колебаниях.
Бесплатно
Статья научная
Проведены натурные испытания образцов сборно-монолитного перекрытия с новым вариантом шпоночного стыка, отличающегося наличием каркасов в опорной зоне многопустотной плиты, имеющих выпуски продольной арматуры. Проведен сравнительный анализ работы образцов фрагментов перекрытий со шпоночными стыками, из плит с каркасами в опорной зоне и без. В результате анализа установлено, что наличие выпусков продольной арматуры каркасов многопустотных плит позволяет повысить прочность и жесткость сборно-монолитного перекрытия. Сделан вывод о том, что жесткость нового варианта шпоночного стыка выше, чем у аналогов и уменьшается с увеличением нагрузки, при малых нагрузках она близка к жесткой заделке. На основе экспериментальных данных выделены три этапа работы перекрытия. На первом этапе перекрытие работает как упругая система. На втором этапе перекрытие работает как статически неопределимая система в условиях ограниченных деформаций. Ригели работают на изгиб с кручением, что приводит к повышению жесткости сборно-монолитного перекрытия на изгиб в пролете многопустотных плит. На третьем этапе наблюдается рост пластических деформаций. В заключение сделан вывод, что анкеровка в ригель выпусков продольной арматуры каркасов многопустотной панели обеспечивает совместную работу элементов сборно-монолитного перекрытия.
Бесплатно
Статья научная
Исследована степень анизотропии механических свойств материала стеклопластиковых конструкций, изготовленных намоткой с применением ровинга, и температурная зависимость его модуля упругости, даны рекомендации по нормированию свойств. Установлено, что снижение характеристик стеклопластика в направлении образующей по сравнению с тканевым армированием не приводит к увеличению толщины стенок заглубленных резервуаров. Повышение температуры существенно снижает модуль упругости стеклопластика, намотанного ровингом, особенно в направлении образующей, что следует учитывать при проектировании дымовых труб.
Бесплатно
Статья научная
На основании исследования напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов стержней из равнополочных уголков, соединенных в тавр, получены закономерности изменения коэффициентов концентрации упругих напряжений по обушку и перу с торца уголков в зависимости от конструктивных параметров свариваемых элементов. Установлено, что величина коэффициента концентрации упругих напряжений с торца уголков со стороны обушка и пера определяется длиной, катетом сварных швов, шириной полки уголков и не зависит от толщины полки уголков и фасонки. Заведение фланговых швов на торец уголков на 20 мм не сказывается на концентрации напряжений. Наложение лобового шва снижает концентрацию упругих напряжений по обушку и перу в 1,62-2,45 раза.
Бесплатно
Влияние перегрузок на скорость роста усталостных трещин
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований роста усталостных трещин в зависимости от условий нагружения. Установлено существенное влияние интервала между растягивающими выбросами на процесс развития усталостных трещин.
Бесплатно
Влияние ползучести горных пород на нагрузки обсадной колонны
Статья научная
Согласно практическому строительству скважин и механическим основам, создана правильная механическая модель взаимодействия между обсадной колонной и стратиграфической ползучестью. При отсутствии стратиграфической ползучести напряжение в грунте не действует на ОК; при наличии напряжений в грунте и долгого действия внешняя нагрузка на ОК в самом деле представляет собой давление перекрывающего отложения.
Бесплатно
Статья научная
Изложены некоторые вопросы теории динамического расчета дискретных диссипативных конструкций с односторонними связями. Дано практическое приложение этой теории к проблеме аэродинамической неустойчивости надземных газопроводов.
Бесплатно
Статья обзорная
Изложен аппарат технической реализации метода временного анализа диссипативных конструкций из идеально упругопласти-ческого материала при нестационарном процессе. Рассмотрен пример неупругих колебаний плоского трехэтажного каркаса под действием кратковременной нагрузки большой интенсивности
Бесплатно
Газоотводящие стволы из полимерных композитов в дымовых трубах большой энергетики
Статья научная
Дымовые газы на крупных энергетических предприятиях России отводятся в основном через монолитные железобетонные трубы высотой 100…370 м и их количество превышает 800 шт. Изменение структуры топливного баланса, современные тенденции в энерго- и ресурсосбережении, а также требования экологии изменяют условия эксплуатации труб и ведут к ускоренному их износу. Кардинальный путь повышения ресурса железобетонных дымовых труб в большой энергетике - установка внутренних газоотводящих стволов из полимерных композитов, главным образом стеклопластиков. По сравнению со стальными стволами применение стеклопластиков позволяет получать более долговечные, легкие и быстро монтируемые газоотводящие стволы, собираемые из получаемых намоткой бесшовных элементов (царг), что дает ярко выраженный экономический эффект. Приводимые в статье и опробованные технические решения по укрупнительной сборке стеклопластиковых царг позволяют существенно удешевить конструкцию подвесов и ствола и сократить сроки монтажа. Предлагаемая разработанная и внедренная конструкция лепесткового конфузора, элементы которого изготавливаются намоткой (переход от нижней части газоотводящего тракта дымовой трубы к стеклопластиковому стволу) является простым и экономически эффективным техническим решением по сравнению с традиционными конструкциями конфузоров. Наибольший эффект может дать изготовление внутренних стволов из полимерных композитов вертикальной намоткой с подращиванием и с размещением намоточного устройства непосредственно внутри дымовой трубы, что позволит исключить операции кантовки царг и их укрупнительной сборки. Приведена оценка эффективности предлагаемого варианта по сравнению с установкой металлического газоотводящего ствола.
Бесплатно
Геометрическое построение оптимальной конструкции стального спирального каната
Статья научная
Представлено теоретическое обоснование геометрического построения оптимальной конструкции стального спирального каната с линейным касанием проволок. Рассмотрена корреляция стальных спиральных канатов и составных винтовых пружин по принципу оптимального конструирования. Сформулирован канонический закон геометрического построения поперечного сечения стального спирального каната.
Бесплатно
Динамический расчет композитных стержневых систем при кинематических воздействиях
Статья научная
Рассмотрены способы построения решений задач динамики произвольных плоских композитных стержневых систем при термосиловом и кинематическом воздействиях с учетом геометрических начальных несовершенств. Кинематическое воздействие задано в форме динамических смещений части узлов системы и изменении обобщенных деформаций стержней. Решения построены с использованием тригонометрических рядов Фурье. Выполнены постановки задач регулирования состояния системы путем варьирования жестких и податливых обобщенных регуляторов.
Бесплатно
Динамический расчет многоэтажного каркасного здания на действие импульсов синусоидальной формы
Статья научная
Проводится анализ колебании многоэтажного каркасного здания, моделируемого дискретной расчетной схемой и деформирующегося по форме сдвига, на действие синусоидального периодического импульса. Динамическая задача решается с помощью временного анализа, обеспечивающего надежную оценку реакции системы при сложном характере демпфирования и внешнего воздействия
Бесплатно
Динамический расчет подкрановой фермы при конструктивно нелинейной работе ее элементов
Статья научная
Рассматривается временной анализ конструктивно нелинейных систем при действии динамических нагрузок. Приведены теоретические основы метода, представлена система разрешающих уравнений задачи. Приведен пример динамического расчета двухпролетной металлической подкрановой фермы при ее полном разрушении от действия аварийной нагрузки от мостового крана вследствие обрыва стропа груза. Произведено сравнение предложенной методики с традиционными методами расчета. Обоснована точность решения задачи с помощью метода временного анализа.
Бесплатно
Динамический расчёт фермы покрытия при свободных конструктивно нелинейных колебаниях
Статья научная
Приведена математическая модель построения полной механической энергии дискретной статически нагруженной диссипативной системы в процессе свободных колебаний в форме метода временного анализа, основанного на исследовании характеристического матричного квадратного уравнения. Также даны выражения для определения кинематических (перемещений, скоростей, ускорений) и силовых (восстанавливающих, диссипативных, инерционных сил) параметров реакции конструкции. Показаны особенности поведения динамических параметров реакции при переходе упругой конструктивно нелинейной системы в новое состояние. Предложены критерии для оценки несущей способности конструкции при нелинейной работе. Использование математической модели иллюстрируется на примере расчёта плоской стальной статически неопределимой фермы покрытия в процессе свободных колебаний, вызванных внезапным отказом одного из несущих элементов. Выключение элемента вызвано потерей прочности вследствие химического растрескивания при коррозионном воздействии.
Бесплатно
Диффузоры дымовых труб в виде оболочки вращения с криволинейной образующей
Статья научная
Показано, что общие закономерности влияния формы образующей диффузора при его работе в сети могут быть применены и при оценке работы диффузоров на выходе из дымовой трубы. Проведены численные исследования внутренней и наружной аэродинамики диффузоров при их различной относительной длине и форме образующей. Рассмотрены материалоемкость и технологичность изготовления стеклопластиковых криволинейных диффузоров, отмечается их преимущество перед металлическими диффузорами.
Бесплатно
Изучение причин деформаций вновь построенного здания
Статья научная
Приведены результаты изучения причин деформаций вновь построенного здания больницы в г. Кусе. С целью определения причин разрушения проведены: анализ расположения здания и дополнительные инженерно-геологические изыскания. По результатам дополнительных инженерно-геологических изысканий уточнено положение кровли скального грунта, выявлены «карман выветривания» и новые, ранее не встречавшиеся грунты, в том числе и специфический (просадочный), определены грунты, на которые опирается часть здания с разрушенными стенами. Выполнены необходимые расчеты по определению показателей физико-механических свойств этих грунтов. Показано, что в качестве несущего слоя использованы разносжимаемые грунты. Указаны причины появления деформаций юго-восточной части здания больницы. Особо отмечена необходимость соблюдения строительных правил.
Бесплатно
