Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки
Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки

Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки

Уравнение плоских колебаний жесткого сооружения на кинематических опорах А.М. Курзанова

Авторы:     Тяпин Александр Георгиевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье выводятся уравнения плоских колебаний жесткого
сооружения на кинематических опорах качения с плоским днищем (опорах А.М. Курзанова).
И опоры, и поверхность качения принимаются жесткими; проскальзывание
отсутствует. Один из коэффициентов уравнения (координата центра вращения)
является кусочно-постоянным. Уравнение оказывается гиперболическим с
параметрическими членами. Даже линеаризация этого уравнения не приводит его к
традиционному уравнению колебаний осциллятора. Принципиальная разница состоит в
том, что период свободных колебаний зависит от амплитуды. Выведенное уравнение
движения проверяется на свободных и вынужденных колебаниях. Отмечается важность
рассмотренной задачи для оценки сейсмической реакции свободно стоящих объектов.
Для дальнейших исследований принципиально важно получить данные о демпфировании
как при поворотах опор, так и при схлопывании.


Оценка устойчивости монолитных железобетонных несущих систем к прогрессирующему обрушению на основе принципа уровня допускаемых повреждений

Авторы:     Митрович Божидар   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В работе представлена методика расчетной оценки устойчивости монолитных железобетонных несущих систем к прогрессирующему обрушению на основе учета упруго-пластических деформаций конструкций с ограничением величины пластической фазы деформирования методом применения коэффициента редукции нагрузочного фактора.

Исследованиями на основе принятой величины относительной деформации, соответствующей образованию допустимой зоны «разрушения» приопорного участка перекрытия при действии поперечных сил, как основного критерия для оценки НДС монолитных железобетонных конструкций для режима отказа вертикальной несущей конструкции, установлены величины коэффициентов допускаемых повреждений, которые отличаются относительной постоянностью величины с увеличением пролета.

Принятые деформационные критерии особого предельного состояния корректно отражают условия формирования допустимого объема повреждений элементов несущих железобетонных систем при прогрессирующем обрушении.

Полученный в рамках выполненных исследований коэффициент редукции (K1) представляет собой важнейшую деформационную характеристику особого предельного состояния монолитных железобетонных несущих систем зданий и сооружений для аварийной расчетной ситуации, связанной с отказом локального конструктивного элемента.


Суммирование модальных реакций в линейно-спектральном методе: сравнение различных формул для коэффициентов корреляции

Авторы:     Тяпин Александр Георгиевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Линейно-спектральный метод (ЛСМ) является по-прежнему основным методом для проектных расчетов на сейсмические воздействия. «Однокомпонентные одномодальные» реакции, полученные статическим расчетом по ЛСМ в его классическом варианте, при этом суммируются дважды: сначала по разным формам, но для каждой компоненты воздействия в отдельности, а потом между разными компонентами воздействия. В альтернативном варианте ЛСМ, прописанном в СП 14.13330, сначала для каждой формы выбирается «опасное направление» однокомпонентного сейсмического воздействия, вычисляется «опасная» одномодальная реакция на такое воздействие, а затем проводится суммирование полученных «опасных одномодальных» реакций по разным формам. В обоих случаях суммирование одномодальных реакций проводится по правилу полной квадратичной комбинации (CQC) с учетом корреляции между одномодальными реакциями. В различных нормативных документах даются различные формулы для вычисления коэффициентов корреляции. В работе различные формулы сравниваются между собой с целью дать рекомендации по ограничению числа вычисляемых коэффициентов корреляции и сокращению вычислений. 


К вопросу задания уровня расчетного воздействия и надежности высотного строительства

Авторы:     Жемчугов-Гитман Дмитрий Михайлович    Мозжухина Любовь Владимировна    Уздин Александр Моисеевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Рассматривается вопрос задания расчетного воздействия на здания повышенной этажности. Описаны существующие в России подходы к учету повышенной ответственности высотных зданий. Проанализировано предложение снижения допустимой вероятности отказа пропорционально числу этажей и предложения норм по увеличению коэффициента надежности и использованию карт общего сейсмического районирования. Указаны основные недостатки применяемых подходов. Показано, что действующие нормативные документы в области сейсмостойкого строительства не обеспечивают одинаковую надежность проектируемых сооружений вообще и высотных зданий в частности. Отмечено влияние ситуационной сейсмичности по картам общего сейсмического районирования на надежность проектируемых объектов. Рассмотрен подход к назначению расчетного воздействия, исходя из допустимой вероятности его превышения на примере пяти пятиэтажных зданий и одного 25-этажного здания. Оценена вероятность величины ущерба, заложенная в нормативные расчеты. Предложена оценка допустимой вероятности отказа от величины приемлемого ущерба (риска) в предположении нормального распределения ущерба при землетрясении. Показано, что вероятность допустимого отказа падает с уменьшением приемлемого ущерба только в области малых ущербов. Сформулирован подход к назначению сейсмического воздействия на основе оценки сейсмического риска. Проанализирована система расчетных коэффициентов, используемая для расчета сейсмических нагрузок на высотные здания. Отмечено, что наряду с ростом расчетного уровня сейсмического ускорения, необходимо повышать коэффициент, учитывающий малое демпфирование колебаний высотных зданий. Вместе с тем имеется возможность существенного снижения коэффициента предельных состояний за счет регулирования усилий между этажами здания.


Вероятность падения на АЭС скоростного военного самолета и задание расчетных нагрузок на строительные конструкции

Авторы:     Бирбраер Адольф Никитич    Костров Георгий Дмитриевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Статья посвящена вопросам, связанным с вероятностным обоснованием безопасности атомных электростанций (АЭС) при падении скоростного военного самолета. Случайными параметрами являются повторяемость падений и направление траектории самолета. Использовано консервативное значение повторяемости падений, приведенное в документах МАГАТЭ, которое обеспечивает высокую степень безопасности АЭС. Подлет самолета предполагается равновероятным с любой стороны. Наклон траектории задан с учетом документов МАГАТЭ и статистики авиапроисшествий.

Поскольку при ударе самолета нагрузка приложена к какой-то одной из конструкций, вероятность удара должна определяться независимо для каждой из них. Она пропорциональна эквивалентной площади строительной конструкции, зависящей от ее размеров, формы, положения в пространстве и по отношению к другим сооружениям. Приведены выражения для эквивалентных площадей конструкций различных форм, характерных для АЭС. Показано, что если падение самолета является непредумышленным (авария), то при обычных размерах сооружений вероятность удара в них меньше значения, начиная с которого по российским нормам это воздействие следует включить в проектные основы АЭС, т.е. его можно не учитывать. Приведены соотношения для вычисления вероятности удара самолета в случае преднамеренно организованной аварии (теракта), при которой он обязательно упадет на территорию ядерного острова АЭС.

Изложена процедура определения расчетных нагрузок на строительные конструкции АЭС в случае преднамеренного падения самолета исходя из допускаемой вероятности их реализации. Показано, что такой способ задания нагрузок позволяет обосновать значительное их снижение, что приводит к удешевлению АЭС при гарантии ее безопасности. Обсуждается вероятностная оценка безопасности конструкций существующих АЭС при ударе самолета.


Плоские колебания жесткого сооружения на кинематических опорах А.М. Курзанова

Авторы:     Тяпин Александр Георгиевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье проводятся параметрические исследования решения уравнения плоских колебаний жесткого сооружения на кинематических опорах качения с плоским днищем (опорах А.М. Курзанова). И опоры, и поверхность качения принимаются жесткими; проскальзывание отсутствует. В качестве переменного параметра рассматривается ширина опоры. Исследуется горизонтальное ускорение сооружения. Продемонстрировано три возможных варианта поведения системы: незначительное раскачивание с небольшим уменьшением максимального поступательного горизонтального ускорения сооружения по сравнению с ускорением воздействия; более значительное раскачивание, с более заметным уменьшением ускорения; значительное раскачивание, приводящее к опрокидыванию опор. Отмечается наличие ударов (бесконечных ускорений) по вертикали в моменты «схлопывания». Отмечается важность рассмотренной задачи для оценки сейсмической реакции свободно стоящих объектов. Формулируются предложения по экспериментам для получения данные о демпфировании как при поворотах опор, так и при схлопывании, а также данных о влиянии податливости опор и поверхности качения. 


Каркас сборный из «Н» элементов

Авторы:     Блажко Владимир Павлович    Беляев Алексей Вячеславович   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Описаны общие характеристики конструктивной системы полносборного каркаса из «Н» элементов для строительства зданий. «Н» элемент - это рама из двух стоек, каждая высотой на один этаж, соединенных монолитно с ригелем. Стык стоек располагается посредине высоты этажа. Из этих элементов собираются конструктивные ячейки с продольным, поперечным или перекрестным расположением несущих рам. Стыки стоек с ригелями жесткие.  Общая пространственная устойчивость каркаса обеспечивается за счет компоновки рамных элементов, а также применения различного рода связей. Плиты перекрытий сборные. Соединения «Н» элементов на стяжках с применением тяжей из гладкой арматуры или винтового арматурного проката. Стыки стоек рам соборно-монолитные с применением комбинированных муфт.


Об опытном определении коэффициента продольного взаимодействия грунта и трубопровода при сейсмических колебаниях

Авторы:     Исраилов Мухади Шахидович    Хасамбиев Мохаммад Вахаевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В инженерных подходах к расчету на сейсмостойкость подземных сооружений, в частности, трубопроводов важное значение имеет опытное нахождение сил взаимодействия с грунтом, посколку это освобождает от необходимости решения сложной динамической задачи для грунта (упругого или обладающего более сложными механическими свойствами). В работе исправлены неточности и дано дальнейшее развитие известной из литературы теории квазистатического опыта на определение коэффициента продольного взаимодействия грунта и подземного трубопровода в сейсмических задачах. Показано, что только второе приближение для названного коэффициента в разложении по малому параметру, равному отношению длины трубы- образца к длине сейсмической волны, учитывает продольную деформацию трубы; первое приближение соответствует опыту с абсолютно жесткой трубой.

Представлено строгое приведение сейсмической задачи к задаче для относительных движений трубопровода. Найдены условия на внешних (удаленных от трубы) границах грунта, выполнение которых обеспечивает правильность определения в опытах коэффициента продольного взаимодействия для сейсмических задач.


МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ К СКВАЖИНЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОИЗВОДНЫХ ДРОБНОГО ПОРЯДКА

Авторы:     Хворова А.Н.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье рассмотрена начальная задача Коши для дифференциального уравнения дробного порядка с переменным коэффициентом и ее численное решение, применимое в задаче разработки нефтяной скважины для определения изменения давления с увеличением расстояния от скважины. На основе экспериментальных данных идентифицирован параметр предложенной математической модели для конкретной скважины. Параметр математической модели определялся из решения задачи аппроксимации эмпирических данных методом наименьших квадратов.


ВЛИЯНИЕ НОРМАЛЬНОГО СЦЕПЛЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА, В ТОМ ЧИСЛЕ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Авторы:     Вартанов Д.Н.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье приводится описание исследований по влиянию нормального сцепления на прочность кладки из ячеистого бетона. Описываются проводимые испытания и испытательные образцы. Также изложены результаты проведенных испытаний на настоящий момент. Указываются дальнейшие мероприятия по исследованию влияния нормального сцепления на несущую способность кладки из ячеистого бетона, в т.ч. при сейсмических воздействиях. 


ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ МИНАРЕТОВ МЕЧЕТЕЙ ПРОТИВ СЕЙСМИЧЕСКОГО И ВЕТРОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЙ С ПОМОЩЬЮ ИНЕРЦИОННЫХ ДЕМПФЕРОВ

Авторы:     Альдреби Зиад Ахмад   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье выполнен
обзор использования инерционных демпферов (TMD) в некоторых наиболее известных зданиях и сооружениях
в мире в течение более трех десятилетий. Рассмотрено использование инерционных
демпферов при повышении сейсмостойкости минаретов мечетей и усиление их
устойчивости против ветрового воздействия. Приведен пример возможного использования таких
демпферов в минарете Великой мечети Алеппо в Сирии с использованием в качестве примера параметров и характеристик разрушительного землетрясения, которое
произошло в далеком 1995 году в городе Кобе в Японии. Подобраны оптимальные
характеристики составляющих инерционного демпфера, использованного для усиления
устойчивости минарета вышеназванной мечети против сейсмического и ветрового
воздействия. Получены результаты анализа и сделаны выводы. 


К расчету конструкций на сейсмические воздействия с учетом изменений конструктивной схемы в процессе колебаний

Авторы:     Чернов Ю.Т.    Кбейли Джаафар   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Предложен метод расчёта конструкций при сейсмических воздействиях с учетом изменений конструктивных схем сооружений в процессе деформирования, основанный на методе нормальных форм и представлении расчетных форм для вычисления сейсмических сил в виде разложений по формам собственных колебаний. Эти формулы близки к расчетным, приведенным в ряде нормативных документов. Решение строится шагами по времени. На каждом шаге конструктивная схема принимается из результатов статического расчета на сейсмические силы, определенные на предыдущем этапе. Метод решения строится в виде разложений по собственным формам по программе комплекса MATHCAD, численные значения сейсмических сил вычисляются на каждом шаге по времени с учётом изменений конструктивной схемы на предыдущем шаге при статическом расчете на действие сейсмических сил. Предложенный подход позволяет оценивать расчетные значения сейсмических сил с учетом изменения конструктивной схемы в процессе колебаний на каждом шаге по времени. Изменение конструктивной схемы оценивается статическим расчетом от сейсмических сил, определенных на предыдущем этапе. Оценивались значения коэффициента К1, как отношение сейсмических сил на этапе, предшествующем разрушению к сейсмическим силам на этапе, предшествующем появлению разрушения.


Плоские колебания жесткого сооружения на кинематических опорах Ю. Д. Черепинского

Авторы:     Тяпин Александр Георгиевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье выводится уравнение свободных колебаний жесткого сооружения на маятниковых кинематических опорах качения Ю. Д. Черепинского в предположении об их жесткости и об отсутствии проскальзывания при качении, а также уравнение вынужденных колебаний при двухкомпонентном сейсмическом воздействии
(одна компонента – горизонтальные ускорения, другая компонента – вертикальные
ускорения). Показано, что уравнение свободных колебаний качественно похоже на
ранее рассмотренное уравнение свободных колебаний одиночной массивной опоры. Оно является уравнением движения вращательного осциллятора, в котором центр вращения, момент инерции и жесткость меняются в каждый момент времени.
Показано, что это уравнение приводится к линейному уравнению колебаний маятника с точностью до второго порядка малости по перемещениям. Линеаризованное уравнение сейсмических колебаний является обобщенным уравнением Матье-Хилла, в котором горизонтальная компонента сейсмического воздействия отвечает за правую часть (она ненулевая, в отличие от традиционного уравнения Матье-Хилла), а вертикальная компонента сейсмического воздействия создает параметрическое возбуждение в левой части. Практически вертикальное ускорение сейсмического воздействия корректирует ускорение свободного падения g, определяющее для маятниковых опор эффективную частоту системы при малых перемещениях. Таким образом, в системе теоретически возможно появление динамической неустойчивости (не приводящее, правда, к бесконечной реакции в силу конечной продолжительности параметрического воздействия). Автор исследует этот эффект на численном примере. 


Исследование устойчивости и сейсмостойкости неоднородных двухслойных стержней в упругой среде

Авторы:     Гасанова Т. Д.    Тагиева С.А.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

При моделировании задачи считается, что после удаления основных сейсмических воздействий от конструкции, двухслойный стержень, который находится в упругой среде, подвергается действию периодических продольных сил. В исследуемой работе применен метод Бубнова-Галеркина, произведены численные расчеты. Построена и показана на рисунке главная область динамической неустойчивости, где пунктирной линией отмечено решение однородной задачи.


Использование алюмосодержащего нанотехногенного сырья нефтехимии для получения высокопрочного кирпича

Авторы:     Абдрахимов В.З.    Абдрахимова Е.С.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Сокращение запасов традиционного природного сырья заставляет искать новые способы его замещения различными видами отходов. При этом исключаются затраты на геологоразведочные работы, строительство и эксплуатацию карьеров, освобождаются значительные земельные участки от воздействия негативных антропогенных факторов. Опыт передовых зарубежных стран показал техническую осуществимость этого направления и применения еще и как инструмента защиты природной среды от загрязнения. На основе межсланцевой глины и высокоглиноземистого нанотехногенного сырья нефтехимии – отработанного катализатора ИМ-2201 Новокуйбышевского нефтехимического комбината получен керамический кирпич с высокими физико-механическими показателями без применения природного традиционного сырья. Благодаря использованию нанотехногенного сырья нефтехимии – отработанного катализатора ИМ-2201, содержащего более 70% А12О3 получен керамический кирпич, который соответствует марке М200. Из керамического кирпича марки М200 возможно возводить несущие стены нижних этажей зданий повышенной этажности (15 этажей и более). Разработаны инновационные предложения по использованию отходов производств: межсланцевой глины и отработанного катализатора в производстве керамического высокопрочного сейсмостойкого кирпича с повышенной прочностью и морозостойкостью. Безусловным достоинством использования многотоннажных отходов отработанного катализатора ИМ-2201 и межсланцевой глины ─ отхода горючих сланцев является разгрузка 
экологической обстановки.


Развитие моделей колебаний основания и нормативных подходов к расчетам ответственных сооружений на сейсмические воздействия

Авторы:     Ведяков Иван Иванович    Востров Владимир Кузьмич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Использованы и уточнены предложенные в практике сейсмостойкого строительства два принципиальных подхода к генерации расчетных сейсмических воздействий - под площадку строительства и под сооружение. Выделяются особые, аварийные и запредельные сейсмические нагрузки, создающие аварийную ситуацию - возникновение режима биений или резонансных колебаний, а также автоколебаний (острого резонанса), приводящие к нарушению либо эксплуатационных свойств, либо несущей способности сооружения. Сформулированы предложения при пересмотре российских норм сейсмостойкого строительства, основанные на трехуровневом воздействии для ответственных и уникальных сооружений с использованием предложенных уточненных подходов к генерации расчетных сейсмических воздействий.


Cвободные колебания жесткой кинематической опоры Ю.Д.Черепинского

Авторы:     Тяпин Александр Георгиевич   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

В статье выводятся уравнения свободных колебаний жесткой кинематической опоры качения Ю.Д. Черепинского в предположении о жесткости поверхности качения и об отсутствии проскальзывания при качении. Показано, что уравнения Лагранжа соответствуют уравнениям движения вращательного осциллятора, в котором центр вращения, момент инерции и жесткость меняются в каждый момент времени в зависимости от перемещений. Показано, что это уравнение приводится к линейному уравнению с точностью до второго порядка малости по перемещениям. Качественно уравнение похоже на уравнение колебаний математического маятника, но эффективная длина маятника в данном случае определяется радиусами кривизны опоры и поверхности качения, а также расположением точки приложения вертикальной нагрузки относительно центра кривизны опоры. Нелинейная характеристика является мягкой. Основную роль играет нелинейность не в жесткостном, а в инерционном члене.


Вычисление скоростей распространения волн в сегментных трубопроводах с демпфирующими стыками

Авторы:     Исраилов Мухади Шахидович    Смирнова Л.Н.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Представлены инженерные способы нахождения средних (усреднённых) скоростей распространения продольных волн в трубопроводах с демпфирующими стыками. Путем строгого анализа колебаний одномерной периодически неоднородной структуры показано, что результаты инженерных подходов для стержневой скорости являются первым или длинноволновым асимптотическим приближением, справедливым, когда период внешнего воздействия (длина сейсмической волны) значительно превышает размер ячейки периодичности трубопровода (длину трубы со стыком). Тем самым устанавливается, что при выполнении указанного условия сложная задача динамики трубопровода со стыками сводится к существенно более простой задаче о колебаниях однородного трубопровода, скорость распространения волн в котором равна найденному среднему значению.
Приведённые численные примеры демонстрируют значительное (иногда на порядок) гашение стержневой скорости при наличии демпфирующих стыков.


Взаимодействие одиночной сваи с промерзающим пучинистым грунтом

Авторы:     Алексеев А.Г.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Статья посвящена исследованию взаимодействия одиночной сваи с промерзающим пучинистым грунтом. Предложен расчет площади нагружения сваи нормальным давлением морозного пучения. Рассмотрены случаи поведения сваи при воздействии морозного пучения на нее в зависимости от величины давления пучения, сил смерзания промерзшего грунта и сваи и сил сцепления заанкеренной части сваи. Приведен расчет радиуса цилиндра сдвигающегося при действии пучения грунта.


Включение падения самолета в проектные основы АЭС и вероятностное обоснование нагрузок на строительные конструкции и оборудование

Авторы:     Чернуха Н.А.   
Рубрика:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   

Подробнее

Статья посвящена теме анализа безопасности АЭС при падении самолета. В частности, рассматриваются проблема включения падения самолета в проектные основы АЭС, связанная с определением вероятности падения самолета на АЭС, и аспекты обоснования нагрузок на конструкции, системы и компоненты АЭС при падении самолета, вызванных механическим воздействием первичного летящего тела – ударом фюзеляжа самолета. Определены по результатам анализа мировой статистики авиационных происшествий вероятностные характеристики таких случайных параметров воздействия при ударе самолета, как повторяемость падений и направление траектории самолета. Представлена методика вычисления вероятности падения самолета на конструкции, здания и АЭС в целом при случайном и преднамеренном крушениях с учетом различных сценариев подлета.
Изложена методика вероятностного обоснования расчетных нагрузок на строительные конструкции АЭС при ударе самолета исходя из требования непревышения допускаемой вероятности отказа АЭС в целом. Приведен пример оценки вероятности отказа строительных конструкций действующей АЭС при падении более тяжелого самолета, чем был учтен в проекте. Изложена методика вероятностного обоснования величин динамических нагрузок на оборудование внутри здания АЭС при ударе самолета. Описана процедура определения поэтажных спектров отклика с требуемой обеспеченностью (вероятностью непревышения). Рассмотрено задание нагрузок при преднамеренном падении самолета (террористическом акте). Предложен способ суммирования усилий, полученных по трем компонентам поэтажных спектров отклика.