STATIC AND KINEMATIC ANALYSIS OF A PLANAR REGULAR BEAM TRUSS WITH A DOUBLE LATTICE

Предлагается схема статически определимой регулярной балочной фермы решетчатого вида. Обнаружен и исследован случай кинематического вырождения конструкции от числа панелей. Для сосредоточенной и распределенной по нижнему поясу нагрузок методом индукции с привлечением системы символьной математики выводится зависимость прогиба фермы от числа ее панелей. Прогиб вычисляется по формуле Максвелла-Мора. Полученная зависимость имеет вид полинома по числу панелей с переменными, зависящими от четности числа панелей. Получена также формула зависимости величины горизонтального сдвига подвижной опоры. A scheme of a statically determinate regular girder truss of a lattice type is proposed. The case of kinematic degeneration of the structure from the number of panels is discovered and investigated. For concentrated and distributed loads over the lower belt, the dependence of the deflection of the truss on the number of its panels is derived by induction with the involvement of a system of symbolic mathematics. The deflection is calculated using the Maxwell - Mohr formula. The resulting dependence has the form of a polynomial in the number of panels with variables depending on the parity of the number of panels. A formula for the dependence of the magnitude of the horizontal shift of the movable support is also obtained.

MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE MATERIAL OF ADDITIVE STRUCTURES WITH DIFFERENT METHODS FOR DETERMINING THE CROSS-SECTION AREA OF SPECIMENS

В статье рассматривается вопрос определения механических характеристик материала аддитивных структур с учетом таких параметров печати, как процент заполнения и направление нитей печати. В исследованиях использовались три типоразмера стандартизированных образцов на центральное растяжение, изготовленных с применением технологии 3D-печати. В ходе экспериментов было установлено, что при определении механических характеристик материала необходимо отходить от гипотезы однородности и сплошности материала, принятой в сопротивлении материалов. Для определения значений механических характеристик у образцов разных типоразмеров была предложена методика по расчету реальной площади поперечного сечения исследуемой структуры. В статье приведены диаграммы растяжения и рассчитанные по ним механические характеристики материала аддитивных структур, а также рассмотрен вопрос влияния отношения площади структуры к площади ограждения на механические характеристики материала. The article discusses the issue of determining the mechanical characteristics of the material of additive structures, taking into account such printing parameters as the percentage of filling and the direction of the printing filaments. The studies used three sizes of standardized specimens for central tension, made using 3D printing technology. During the experiments, it was found that when determining the mechanical characteristics of a material, it is necessary to deviate from the hypothesis of material homogeneity and continuity, adopted in the strength of materials. To determine the values of mechanical characteristics for samples of different sizes, a technique was proposed for calculating the real cross-sectional area of the structure under study. The article presents tensile diagrams and the mechanical characteristics of the material of additive structures calculated from them, as well as the issue of the influence of the ratio of the structure area to the perimeter area on the mechanical characteristics of the material.

MODELING OF SCHEMES OF CRACK DEVELOPMENT IN SHAPE SHELLS BASED ON TRAJECTORIES OF THE LARGEST TENSION STRESS

В статье для пологой оболочки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой, со схемой опирания на шарнирные опоры получено аналитическое решение. Нагрузка и неизвестные функции прогиба и напряжений представлены с помощью двойных тригонометрических рядов. Выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния, определены усилия и перемещения. Дана оценка точности суммирования рядов по перемещениям и усилиям. В окрестности точек нижней, срединной и верхней поверхностей оболочки вычислены нормальные и касательные напряжения, а также главные напряжения и главные площадки. Показана картина двухосного напряженного состояния и на ее основе построены графики траекторий наибольших растягивающих напряжений. Графики траекторий на нижней поверхности оболочки сопоставлены с экспериментальными схемами развития трещин. По траекториям наибольших растягивающих напряжений, построенных в точках нижней поверхности, делается прогноз о месте, направлении и последовательности появления трещин в оболочке. An analytical solution is obtained in the article for a shallow shell loaded with a uniformly distributed load, with a scheme of bearing on hinged supports. Load and unknown deflection and stress functions are represented using double trigonometric series. Calculations of the stress-strain state were performed, forces and displacements were determined. An assessment of the accuracy of summation of the series of displacements and efforts is given. In the vicinity of the points of the lower, middle and upper surfaces of the shell, normal and shear stresses, as well as principal stresses and principal areas, are calculated. The picture of the biaxial stress state is shown and on its basis, the graphs of the trajectories of the highest tensile stresses are constructed. The trajectory plots on the lower surface of the shell are compared with the experimental crack propagation schemes. The trajectories of the highest tensile stresses plotted at the points of the lower surface are used to predict the location, direction, and sequence of cracks in the shell.

PROBABILISTIC ANALYSIS OF RELIABILITY SLIDING WOODEN ROAD BRIDGE

Описываются методика, алгоритм и программа определения параметров надежности длительно эксплуатируемого неразрезного деревянного автодорожного моста с учетом выявленных при обследовании дефектов и повреждений и разброса прочностных характеристик материалов, действующих нагрузок, размеров конструкции. Приводятся результаты численных исследований зависимостей логарифмических показателей надежности несущих прогонов в среднем сечении многоэлементных пролетных строений от совместного действия постоянных и временных нагрузок. The paper describes a methodology, an algorithm, and a program for determining the reliability parameters of a continuous wooden road bridge in operation for a long time, taking into account the defects and damages identified during the examination and the scatter of strength characteristics of materials, acting loads, and dimensions of the structure. The results of numerical studies of the dependences of the logarithmic indicators of the reliability of bearing girders in the typical sections of multi-element span structures on the combined action of permanent and temporary loads are presented.

CONTACT PROBLEM FOR ORTHOTROPIC PLATES OF VARIABLE THICKNESS WITH A SPATIALLY INHOMOGENEOUS BASE

В работе приведено численное моделирование пространственной задачи контактного взаимодействия ортотропных плит переменной жесткости с упругими основаниями. Используемая методика расчета пригодна в случае любых известных контактных моделей упругих оснований. В качестве примера приведены численные результаты для пространственно-неоднородных оснований типа упругих слоев постоянной и переменной толщины. Система интегро-дифференциальных уравнений, к которой сводится задача, решается численно, сочетанием методов конечных разностей типа сквозного счета и граничных элементов. Найдены прогибы, изгибающие моменты и распределения контактных давлений прямоугольной плиты переменной жесткости, полностью примыкающей к основанию. Приводится анализ влияния на напряженно-деформированное состояние плиты, изменения ортотропных свойств ее материала и степень неравномерной сжимаемости толщи грунта. Разработанная методика позволяет эффективно моделировать работу плитных фундаментных конструкций, когда необходим учет неоднородности грунтов сжимаемой толщи в пределах габарита зданий или сооружений. The paper presents a numerical simulation of the spatial problem of contact interaction of orthotropic slabs of variable stiffness with elastic foundations. The calculation technique used is suitable for any known contact models of elastic foundations. As an example, numerical results are given for spatially inhomogeneous foundations such as elastic layers of constant and variable thickness. The system of integrodifferential equations, to which the problem is reduced, is solved numerically by a combination of finite difference methods such as end-to-end counting and boundary elements. Deflections, bending moments and contact pressure distributions of a rectangular slab of variable stiffness, completely adjacent to the base, are found. An analysis of the influence on the stress-strain state of the slab of changes in the orthotropic properties of its material and the degree of uneven compressibility of the soil thickness is given. The developed technique makes it possible to effectively simulate the operation of slab foundation structures when it is necessary to take into account the heterogeneity of the soil of the compressible strata within the dimensions of buildings or structures.

ESTIMATION OF THE EFFICIENCY OF APPLICATION OF LIGHT STEEL THIN-WALLED STRUCTURES IN TOWER STRUCTURES

Постановка задачи. Исследовать семь реально изготавливаемых на сегодняшний день профилей легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) на воздействие статических, а также аэродинамических нагрузок с целью нахождения наиболее эффективного для элементов башенного типа сооружений. Результаты. Осуществлен отбор реально изготавливаемых профилей ЛСТК. Проведен сравнительный анализ данных профилей по несущей способности и деформационным свойствам при помощи программного комплекса Ansys Workbench. Описана методика моделирования и определения среднего ветрового давления на профиль при помощи расчётно-вычислительного комплекса Ansys Fluid Flow (Fluent). Проведен сравнительный анализ профилей ЛСТК по среднему ветровому давлению и характеру обтекания профилей ветровым потоком. Сделан вывод о наиболее эффективных профилях ЛСТК для элементов башенного типа сооружений. Выводы. В ходе исследования была рассмотрена методика определения среднего ветрового давления при помощи расчётно-вычислительного комплекса Ansys Fluid Flow (Fluent). С учетом выборки профилей по несущей способности и деформационным свойствам (профили №1,2,4,6,7) и выборки профилей по среднему ветровому давлению и характеру обтекания профилей ветровым потоком (профили № 2-5) сделан вывод о том, что наиболее эффективными для элементов башенного типа сооружений и восприятия воздействия статических и аэродинамических нагрузок являются профили ЛСТК под номером 2 и 4 (рис. 2,4). Problem statement. To investigate seven actually manufactured profiles of light steel thin-walled structures (LSTS) for the effect of static and aerodynamic loads in order to find the most effective structures for tower-type elements. Results. The selection of actually manufactured LSTS profiles has been carried out. A comparative analysis of these profiles for bearing capacity and deformation properties was carried out using the Ansys Workbench software package. A technique for modeling and determining the average wind pressure on a profile using the Ansys Fluid Flow (Fluent) computational complex is described. A comparative analysis of the LSTS profiles by the average wind pressure and the nature of the wind flow around the airfoils is carried out. A conclusion is made about the most effective LSTS profiles for tower-type elements of structures. Conclusions. In this study, a method for determining the average wind pressure using the Ansys Fluid Flow (Fluent) computational complex was considered. Taking into account the sample of profiles for the bearing capacity and deformation properties (profiles No. 1,2,4,6,7) and the sample of profiles for the average wind pressure and the nature of the wind flow around the profiles (profiles No. 2-5), it was concluded that the most LSTS profiles numbered 2 and 4 (Fig. 2.4) are effective for tower-type elements of structures and for the perception of the effect of static and aerodynamic loads.

BRIEF HISTORICAL REVIEW OF THE USE OF CORRUGATED CULVERTS AND THEIR APPLICATION AT THE PRESENT STAGE

В статье представлен исторический обзор основных этапов развития водопропускных труб из гофрированного металла (МГТ) в нашей стране и анализ применяемых расчетных методов. Проведена оценка состояния вопроса на сегодняшний день. Выделены основные тенденции в данном направлении и обозначены дальнейшие пути развития МГТ. The article provides a historical overview of the main stages in the development of corrugated metal culverts (CMС) in our country and an analysis of the applied calculation methods. The assessment of the current state of the issue has been carried out. The main trends in this direction are highlighted and the further ways of development of the CMС are indicated.

DESIGNING STRUCTURES OF RIGID ROAD CLOTHING WITH THE APPLICATION OF METALLURGICAL BY-PRODUCTS INDUSTRY FOR DISTRIBUTION R OADS OF REGIONAL SIGNIFICANCE

Постановка задачи. Разработать рецептуры шлаковых асфальтобетонных смесей с оптимальным содержанием битума, исследовать их физико-механические свойства и на основании полученных результатов выявить преимущества и обосновать комплексное применение отходов металлургической промышленности на стадии проектирования конструкций дорожных одежд. Результаты. Проведены испытания образцов материалов конструктивных слоев в лабораторных условиях, дана оценка физико-механическим и прочностным характеристикам на основе определения фактического модуля упругости путем послойного измерения прогибов дорожной одежды на экспериментальном участке. Выводы. Полученные результаты исследований свидетельствуют о возможности применения шлаковых материалов в составе различных слоев нежесткой дорожной одежды на стадии проектирования конструкции. Выявлены преимущества использования шлаковых материалов в процессе строительства автомобильных дорог за счет сокращения затрат на материалы и в процессе эксплуатации с позиции безопасности и экологичности. Problem statement. To develop formulations of slag asphalt concrete mixtures with an optimal bitumen content, to study their physical and mechanical properties, and, on the basis of the results obtained, to identify the advantages and substantiate the integrated use of metallurgical industry waste at the stage of designing pavement structures. Results. The tests of samples of materials of structural layers in laboratory conditions were carried out, an assessment of the physical-mechanical and strength characteristics was given based on the determination of the actual modulus of elasticity by layer-by-layer measurement of the deflections of the pavement in the experimental section. Conclusions. The obtained research results indicate the possibility of using slag materials in the composition of various layers of non-rigid pavement at the design stage of the structure. The advantages of using slag materials in the process of building highways by reducing the cost of materials and in the process of operation from the standpoint of safety and environmental friendliness are revealed.