Строительная механика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура
Анализ колебаний железобетонного каркаса при внезапном удалении колонны
Статья научная
Приведены физический закон, математические модели колебаний и алгоритм расчёта дискретной диссипативной системы (ДДС) при выключении конструктивного элемента, вызванном запроектной (ударной) нагрузкой. В рамках теории временного анализа записаны разрешающие уравнения реакции конструктивно-нелинейной системы для двух состояний: до выключения несущего элемента (при t t1) и после выключения (при t > t1). Учет внутреннего трения материала осуществлен на основе теории упруговязкого сопротивления по модели непропорционального демпфирования. Результаты иллюстрируются на примере колебаний модели 2-этажного железобетонного каркасного здания при разрушении угловой колонны нижнего этажа при случайном (внезапном) наезде на нее транспортного средства. Приведены осциллограммы колебаний параметров динамической реакции расчетных моделей каркаса: базовой (исходной) модели (БМ) и поврежденной модели (ПМ). Осциллограммы ускорений и силовых параметров реакции ПМ в момент удаления колонны при t1 содержат скачки. Кроме того, для вектора внешних динамических сил в компоненте крутящего момента 1-го этажа ПМ обнаружен эффект скачка, явившийся следствием изменения положения координат центра жесткости (ц. ж.) этажа в момент внезапного удаления колонны.
Бесплатно
Анализ колебаний надземного газопровода при ветровом резонансе
Статья научная
Рассмотрен активный способ гашения ветровых автоколебаний модели надземного газопровода, позволяющий отстраивать систему от резонансной частоты путем изменения ее расчетной схемы. Способ заключается в установке в одном из пролетов расчетной модели устройства гашения колебаний, работающего по принципу односторонней связи (ОС). Предложена новая математическая модель колебаний с симметричной формой деформирования оси надземного газопровода. Реализация нестационарного динамического процесса выполнена в рамках теории временного анализа. Интегрирование уравнения движения проведено в матричной форме для системы с конечным числом степеней свободы и учетом внутреннего трения. На численном примере дано сравнение расчетных моделей с симметричной и кососимметричной собственной формой колебания и показана эффективность предложенного подхода с симметричной формой.
Бесплатно
Анализ колебаний плиты перекрытия с двумя источниками вибрации
Статья научная
В данной работе приведена математическая модель колебаний плиты перекрытия с несколькими устройствами с вращающимися массами, вызывающими колебательные процессы. Уравнения Лагранжа 2-го рода лежат в основе математической модели перемещений связанных между собой твердых тел. Аналитическое решение выполняется при допущении, что угловые скорости источников вибрации постоянны. Колебания плиты перекрытия складываются из трех составляющих: затухающего колебания и двух вынужденных колебаний. Результаты наглядно представлены на примере колебаний двутавровой балки длиной 3 м с несколькими источниками вибрации с неуравновешенными массами. Выяснено, что в некоторых случаях прогибы могут превышать допустимые значения. Выведена схематичная структура строительных конструкций с перемещающимися массами и устройствами снижения колебательного влияния. Используя данную структурную модель, можно детально отобразить конструкцию в общих чертах, не принимая во внимание внутреннее наполнениестроительной конструкции. Из эмпирического опыта можно сделать заключение, что различные причины вибраций возможно отобразить как конструкцию с перемещающимися массами. Вопрос анализа воздействия перемещающихся масс на динамические свойства объектов является актуальным, что следует из полученных результатов. Особое внимание следует уделить одновременному воздействию нескольких источников вибрации.
Бесплатно
Анализ конструктивно-нелинейных колебаний железобетонного каркаса
Статья научная
Приведены математические модели колебаний и алгоритм расчёта дискретной диссипативной системы (ДДС) при выключении конструктивного элемента, вызванном ударной или импульсной нагрузкой. В рамках теории временного анализа дан вывод разрешающих уравнений реакции ДДС, находящейся до начала действия динамической нагрузки P(t) (при t = t0) как в состоянии движения, так и в положении статического равновесия. При колебаниях системы, представляемой конструктивно нелинейной системой, учет внутреннего трения материала осуществлен на основе теории упруговязкого сопротивления по модели непропорционального демпфирования. При записи уравнений динамической реакции модели конструкции учтены параметры ее статической составляющей. Результаты иллюстрируются на примере колебаний модели 3-этажного железобетонного каркасного здания при разрушении угловой колонны нижнего этажа от импульсной нагрузки типа взрыва (за пределами здания). Проведён детальный анализ разрушения угловой колонны каркаса с определением разрушающей нагрузки. Для вариантов разрушения исходной и поврежденных моделей (с угловой и соседней с ней колоннами) построены поверхности напряжений при вариативном характере параметров импульсных сил: изменении угла направления взрыва к горизонтали и его продолжительности во времени.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлен детальный анализ возможных вертикальных перемещений плиты перекрытия в программе СтаДиКон. Данное программное обеспечение позволяет проводить расчеты с высокой степенью точности и надежности, что особенно важно для проектирования современных строительных конструкций. В процессе работы был проведен расчет армирования плиты, в ходе которого была подобрана необходимая арматура, которая эффективно воспринимает заданные нагрузки, включая как статические, так и динамические воздействия. Особое внимание уделено методам определения необходимых параметров армирования, в том числе выбор типа и диаметра арматуры, а также расчет расстояний между стержнями. В результате исследования были разработаны схемы, иллюстрирующие результаты расчета вертикальных перемещений плиты перекрытия, что позволяет визуализировать поведение конструкции под воздействием внешних факторов. Также представлены данные о необходимой площади сечения дополнительного армирования при условии заданного основного армирования. Эти вычисления играют ключевую роль в выявлении слабых мест конструкции и позволяют оптимизировать расположение и размеры несущих элементов. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего проектирования и анализа других конструктивных элементов зданий и сооружений, таких как балки и колонны. Таким образом, работа не только способствует более глубокому пониманию поведения плит перекрытия под воздействием нагрузок, но и предоставляет практические рекомендации для инженеров-строителей, стремящихся повысить надежность и долговечность строительных конструкций. В конечном итоге результаты данного исследования могут служить основой для разработки более эффективных методов проектирования и строительства, что имеет важное значение в условиях современного строительства, требующего высокой степени безопасности и устойчивости к внешним воздействиям.
Бесплатно
Моделирование ветровой нагрузки при аэродинамической неустойчивости дымовой трубы
Статья научная
Анализ колебаний дымовых труб при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки основан на использовании численных методик с учетом проведения аэродинамических модельных испытаний. При этом параметры ветрового воздействия обычно моделируют с помощью эксперимента в аэродинамической трубе в однородном потоке для регулярного режима с квадратичным законом подъемной силы во времени. В статье приведены результаты аналитического подхода к моделированию пульсационной составляющей ветровой нагрузки в виде периодических знакопеременных импульсов квадратичной зависимости. Разрешающие уравнения реакции расчетной модели железобетонной дымовой трубы (РМДТ), представляемой дискретной диссипативной системой (ДДС), получены в рамках теории временного анализа. Эффект рассеяния энергии учтен с помощью модели непропорционального демпфирования. Представлен анализ поперечных колебаний РМДТ при резонансном вихревом возбуждении. Рассмотрены варианты периодичности ветровых пульсаций, соответствующие трем низшим частотам собственных колебаний ДДС, и дана оценка точности решения динамической задачи.
Бесплатно
Полуобратный метод конструирования функции прогибов при расчёте плит
Статья научная
В работе определены основные проблемы, связанные с известными методами расчета плит. Предложен метод расчета, позволяющий решить проблемы, возникающие при расчёте плит. Приведён пример конструирования функции прогиба предложенным методом, основанный на анализе формы деформации, для плиты, защемлённой по двум смежным торцам и свободной - по другим, нагруженной сосредоточенной силой, приложенной к свободному углу. Приведён пример конструирования одной из составляющих функции прогиба предложенным методом, основанный на анализе статического расчёта условной балки, для плиты, шарнирно опёртой по трём торцам и свободной с четвертого, нагруженной распределённой по всей площади нагрузкой.
Бесплатно
Сейсмический анализ дымовой трубы
Статья научная
Сейсмический анализ дымовых труб в настоящее время выполняется конечноэлементными подходами в сочетании с методами теории вероятности. В статье приведены результаты по анализу сейсмостойкости расчетной модели дымовой трубы (РМДТ) с использованием акселерограммы движения грунта. На основе теории временного анализа построена математическая модель колебаний дымовой трубы, рассматриваемая как дискретная диссипативная система (ДДС). В рамках этой модели дифференциальные уравнения движения сведены к системе 2n алгебраических уравнений рекуррентного вида, где n – число степеней свободы. В уравнениях реакции значения перемещений и скоростей на текущем шаге оцифрованной акселерограммы определяются по значениям этих же параметров на предыдущем шаге, принимаемых в качестве начальных условий. Эффект рассеяния энергии учтен моделью непропорционального демпфирования. Приведен анализ сейсмических колебаний железобетонной РМДТ при n = 100 по акселерограмме Иранского землетрясения (1978). Получены параметры динамической реакции дымовой трубы и дана оценка точности решения динамической задачи.
Бесплатно
