Статьи журнала - Строительство уникальных зданий и сооружений
Все статьи: 720
Статья научная
Объектом исследования являются стальные вертикальные цилиндрические резервуары для хранения нефтепродуктов несовершенной геометрической формы. Целью данной работы является разработка и апробация нового метода численного решения дифференциальных уравнений на примере компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния резервуара от гидростатической нагрузки; с учетом геометрической и структурной нелинейности. Метод численного решения дифференциальных уравнений основан на геометрической теории многомерной интерполяции, реализованной в точечном исчислении. Компьютерные методы расчета и визуализации результатов моделирования выполнялись с помощью системы компьютерной алгебры Maple. Сравнить результаты моделирования; эталонное решение получено в программном комплексе конечно-элементного анализа SCAD. Расчеты проводились в соответствии с прочностной теорией октаэдрических касательных напряжений или удельной энергии деформации (теория энергии Хубера-Хенки-Мизера). Полученные результаты. Улучшено уравнение моделирования дифференциального напряжения упругой цилиндрической оболочки при осесимметричном нагружении для численного анализа напряженно-деформированного состояния цилиндрического резервуара с геометрическими несовершенствами. Новый метод численного решения дифференциальных уравнений с использованием геометрических интерполянтов показал высокую точность и более высокое быстродействие по сравнению с существующими методами. Получено численное решение напряженно-деформированного состояния стенки резервуара с геометрическими несовершенствами в виде полинома 6-й степени. Предложена новая инженерная методика обследования технического состояния действующих резервуаров для хранения нефтепродуктов с геометрическими несовершенствами.
Бесплатно
Моделирование пожарной нагрузки на конструкции в программном комплексе ANSYS
Статья научная
Широкое применение средств автоматизированного проектирования зданий и сооружений позволяет решать сложные проектные задачи, одной из которых является задача определения пределов огнестойкости конструкций. Целью исследования является анализ распределения температурных полей по сечению элемента и определение сходимости получаемых результатов с существующими методиками определения предела огнестойкости. В статье рассматривается моделирование прогрева металлической конструкции в условиях воздействия температурного нагружения отвечающего температурно-временной кривой стандартного пожара. По результатам исследования получены данные о сходимости результатов численного моделирования c натурными огневыми испытаниями и определены дальнейшие направления деятельности.
Бесплатно
Моделирование пористого материала методом конечных элементов
Статья научная
Использование пористых материалов в промышленном строительстве требует разработки современных неразрушающих алгоритмов исследования и оптимизации эффективных механических свойств этих материалов. В настоящей работе рассмотрен подход к вычислению эффективного модуля упругости хрупкого пористого материала. Доступные оцифрованные данные о геометрии пор образца конвертируется непосредственно в геометрию конечных элементов, строится сетка, состоящих из одинаковых конечных элементов кубической формы. Определено пороговое разрешение, которое позволяет анализировать эффективные свойства пористых материалов без существенной потери точности, что облегчит в будущем решение вопроса о представительности рассматриваемых образцов, а также позволит ускорить процесс решения подобных задач. Описываемый подход может использоваться для моделирования однородных строительных материалов, а так же материалов с включениями в отсутствие геометрических нелинейностей и в пределах линейности модели материала
Бесплатно
Моделирование температурного поля в силикатном кирпиче в период прогрева заготовки
Статья научная
Одной из составных частей технологического процесса в изготовлении силикатного кирпича является тепловая обработка, в значительной мере определяющая строительно-прочностные свойства готовых изделий. Для моделирования процесса нагревания заготовки используется методика, основанная на решении дифференциального уравнения температурного поля при отсутствии внутренних источников теплоты. Представлены соотношения, описывающие температурное поле заготовки, при изготовлении декоративного силикатного кирпича на первом этапе обработки.
Бесплатно
Статья научная
Использование отходов металлургической промышленности при получении материалов, применяемых в строительстве, в частности, силикатного кирпича, позволяет в значительной мере экономить энергоресурсы. Одной из составных частей технологического процесса в изготовлении силикатного кирпича является тепловая обработка, в значительной мере определяющая строительно- прочностные свойства готовых изделий.Для моделирования процесса нагревания заготовки используется методика, основанная на решении дифференциального уравнения температурного поля при отсутствии внутренних источников теплоты. Предлагается решение уравнения температурного поля с определенными условиями однозначности методом конечных разностей. Для упрощения процесса моделирования рассматривается четвертая часть заготовки исходя из условий геометрической и тепловой симметрии.
Бесплатно
Моделирование узла балка-колонна с помощью микрополярной модели
Статья научная
В данной статье рассмотрена микрополярная модель, позволяющая описать нелинейный процесс разрыхления бетона в постпиковой зоне с помощью разделения относительных деформаций на пластическую и линейную часть, а также их подсчёта на каждой плоскости микропланов. Было проведено несколько численных экспериментов и их результаты сравнены с лаборатырными экспериментами, которые были проведены ранее другими исследователями. Кроме того, результаты сравнивались с расширенной моделью материала Дрюкера-Прагера. Все числовые примеры были смоделированы в среде ANSYS APDL. После выполнения расчетов были получены результаты для процессов нагрузки и разгрузки, получены переменные деформации для данных процессов. Также было произведено сравнение кривых нагрузки-смещения текущей модели и предыдущих исследований (эксперимент и моделирование с SOLID65) для нисходящей и восходящей нагрузки соответственно. Наконец, приведены характерные значения нагрузки и максимальные прогибы. (В этом проекте была проанализирована правильность микрополярной модели с пластичностью на армированных комплексных структурных образцах, которые были сравнены с экспериментальными данными, проведенными ранее с использованием модели конструктивного материала Виллема и Варнке.)
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены основные методы моделирования винтовых соединений, рассмотрен наиболее подходящий способ моделирования в программном комплексе доступном рядовому инженеру.Представлен способ построения расчетной схемы из объемных конечных элементов, рассмотрен пример моделирования контактной задачи, с применением объемных конечных элементов.Данный способ моделирования можно применять при моделировании винтового соединения, в процессе проектирования конструктивных элементов из тонкостенных стальных перфорированных профилей.
Бесплатно
Моделирование фильтрации подземных вод в многослойных пористых средах.
Статья научная
Взаимодействие между поверхностными и подземными водами часто представляет интерес в мелиорации земель, инженерной гидрологии и гидрогеологии. Таким образом, статья посвящена моделированию процесса нестационарной фильтрации жидкости в пластовой системе сэндвич-типа. Подобное исследование очень актуально для Узбекистана, где подобные грунтовые конструкции довольно распространены. Математическая модель фильтрации жидкости разработана на основе уравнений в частных производных параболического типа с граничными условиями. Аналитическое решение проблемы было найдено с помощью преобразования Лапласа. Вычислительные эксперименты проводились для определения изменения давления по длине фильтрационных слоев без учета упругого режима. Было обнаружено, что давление в обоих слоях растет экспоненциально. Поток воды через границу раздела фильтрующих слоев существенно зависит от коэффициента пьезопроводности хорошо проницаемого слоя, а также от коэффициента фильтрации слабопроницаемого слоя. Получено аналитическое решение задачи фильтрации жидкости в система резервуаров сэндвич-типа. Найдено решение задачи определения давления в слабопроницаемом фильтрующем слое. Получена новая обобщенная формула управления штольней скважин, разработанный математический аппарат, позволяющий составить схемы расположения и пропускной способности скважин вертикального дренажа для защиты орошаемых и неорошаемых территорий от затопления, а также защиты грунтовых вод от источников загрязнения. как изолировать уже загрязненные участки.
Бесплатно
Моделирование фильтрационных потоков под гидротехническими сооружениями
Статья научная
При проектировании и эксплуатации осушительных систем недостаточное внимание уделяется возможным изменениям во времени объема отводимой воды. Мы предлагаем математические методы моделирования для более обоснованного выбора параметров многих природно-технических систем, существенного повышения качества проектов, выработки новых технических решений. Представлены модели, алгоритмы и программы для численного моделирования фильтрационных потоков под гидротехническими сооружениями. Такие задачи необходимо решать при проектировании и оптимизации параметров гидротехнических сооружений. Численные алгоритмы реализованы на основе метода конечных элементов. Результаты вычислительных экспериментов подтвердили высокую точность численного алгоритма.
Бесплатно
Модель деловой репутации подрядчика при строительстве здания
Статья научная
Известные методы выбора подрядчика для реализации проекта строительства здания не в полной мере учитывают его деловую репутацию. Это обусловлено отсутствием математических моделей фактического уровня деловой репутации строительной организации для текущего момента времени. Актуальность предлагаемого подхода состоит в разработке интегрального показателя уровня деловой репутации, в котором используются относительные значения факторов репутации, а также их важность для заказчика проекта здания.Целью работы является повышение эффективности принятия решений при обосновании выбора подрядчика на основе данных о его деловой репутации. Цель достигается применением аппарата экспертного оценивания уровней факторов и их важности в структуре деловой репутации.Предложено оценивать уровень деловой репутации подрядчика с помощью математической моделикомплексного показателя этого свойства. Для получения возможности совместного анализа факторов предложено использовать их относительные значения применительно к «эталонным» значениям. Предложенный подход прошел расчетную апробацию применительно к обработке результатов экспертного оценивания факторов деловой репутации подрядчика и показал свою работоспособность. При этом рассмотрены два случая - одинаковая и различная важность факторов. На основе этих результатов сделаны выводы о возможности и условиях применения разработанных алгоритмов и модели.
Бесплатно
Модель перемещений гребня плотины водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС
Статья научная
После аварии в 2009 году оценка эксплуатационной надежности ответственных бетонных сооружений таких, как плотина Саяно-Шушенской ГЭС, актуальна и в первую очередь основывается на исследованиях напряженно-деформированного состояния сооружений и основания, сочетающих математическое моделирование и статистическую обработку натурных и экспериментальных данных. Показано, что более точный учет требований безопасности при построении диспетчерского графика Саяно-Шушенского водохранилища достигается за счет перехода от установленных для некоторых лет из многолетнего ряда ограничений по уровням наполнения водохранилища к показателям установленных динамических критериев безопасности. Таковым показателем является размер радиального перемещения гребня 33 секции плотины Саяно-Шушенской ГЭС. Было выдвинуто предположение о том, что размер перемещения гребня плотины за расчетный интервал времени в различные периоды календарного года может зависеть как от статического напора, так и от изменения напора за расчетный временной интервал. Предположение было проверено на основе анализа данных о радиальных перемещениях гребня 33 секции плотины Саяно-Шушенской ГЭС за 2001-2016 гг. Разработана расчетная модель радиальных перемещений гребня плотины, в которой в качестве исходных данных использовались только показатели водохозяйственных расчетов, что удобно для оперативного планирования безопасных режимов работы гидроузла. Приведено описание модели радиальных перемещений гребня 33 секции плотины в зависимости от напора и изменения напора за расчетный интервал времени. Разработана компьютерная программа и выполнен расчет перемещений гребня плотины за 2001-2016 гг. (360 расчетных интервалов). Дана оценка точности полученных результатов. Показано, что модель позволяет получить перемещения гребня плотины для любого расчетного режима работы водохранилища и для различных наблюдавшихся гидрологических условий. Рекомендовано использование модели для построения диспетчерских графиков при разработке правил использования водных ресурсов Саяно-Шушенского водохранилища на реке Енисей.
Бесплатно
Модель шестиугольной призматической фермы. Спектр частот колебаний
Статья научная
Объект исследования – пространственная ферма. Предложена схема статически определимой фермы башенного типа. Цель исследования – вывести формулы зависимости первой частоты собственных колебаний от размеров конструкции и провести численный анализ спектров семейства регулярных ферм различного порядка. Предполагается, что масса конструкции сосредоточена в узлах фермы. Метод. Для определения аналитических выражений сил в стержнях уравнения равновесия узлов составляются в матричной форме с использованием операторов системы компьютерной математики Maple. Жесткость конструкции, необходимая для расчета частот вибрации, рассчитывается по формуле Максвелла – Мора. Нижняя аналитическая оценка первой частоты получается в приближении Данкерли путем вычисления парциальных частот. Предполагаются только горизонтальные колебания гирь, каждая гиря имеет две степени свободы. Обобщая ряд решений для ферм с последовательно возрастающим числом панелей, получаем зависимость нижней частотной оценки от количества панелей. Полученные результаты. Получена формула для первой частоты колебаний в зависимости от количества панелей. Показано хорошее согласие найденного аналитического решения с численным решением, полученным с учетом всех степеней свободы конструкции. Построены графики зависимости первой частоты и относительной погрешности аналитического решения от количества панелей. С увеличением количества панелей погрешность найденного решения снижается с 7% до 3%. Анализируется собственный частотный спектр фермы. Спектральные изолинии и константы находятся в наборе частот серии регулярных ферм.
Бесплатно
Статья научная
В статье проведено исследование структуры и предложена система характеристик территории городской застройки на основе отраслевой принадлежности городского хозяйства. Авторами разработан алгоритм оценки качества территории городской застройки. Приведены результаты исследования на примере центральных микрорайонов города Архангельск. Структурный анализ с использованием SOM объединил отдельные кварталы г. Архангельск в 5 групп с высоким уровнем сходства характеристик: «Коммерческие», «Перспективного комплексного развития», «Устойчивого развития», «Перспективного обновления жилой застройки», «Инвестиционно-непривлекательные». Определены типовые стратегии развития для каждой группы кварталов. Использование ГИС позволило визуально отразить состояние и оценить качество территорий по совокупности всех параметров, а также оценить качество кварталов по отдельным отраслям. Предложенный метод является универсальным. Он дает возможность варьировать перечнем и совокупностью характеристик. Возможно применять метод для мониторинга и оценки различных территорий вне зависимости от их геолокации и масштаба, а также адаптировать методику для мониторинга различных процессов, протекающих на урбанизированных территориях. «Быстрая» работа алгоритмов позволяет ускорить процесс планирования, вносить корректировки в программы воспроизводства городских территорий в режиме реального времени, сократить затраты времени и ресурсов на мониторинг и анализ данных. Применение предлагаемых методов является механизмом формирования долгосрочной градостроительной стратегии развития территории городской застройки, позволяет осуществлять планирование воспроизводственных мероприятий с учетом их инвестиционной и социальной эффективности.
Бесплатно
Мониторинг технического состояния раздвижной крыши стадиона "Санкт-Петербург арена"
Статья научная
Авторами описывается комплекс мероприятий по разработке и созданию системы непрерывного мониторинга технического состояния конструкции крыши стадиона «Санкт-Петербург Арена», введенного в эксплуатацию в городе Санкт-Петербурге в конце 2016 года. Уникальность конструкции предопределила тщательный анализ расстановки измерительных контроллеров в компьютерной модели объекта диагностирования. В работе дается описание объекта диагностирования в целом и раздвижной крыши, а также указываются точки подключения датчиков измерительных контроллеров с указанием необходимого их количества (использованы тензометры, инклинометры, датчики прогиба, а также метеостанция). Представленные технические решения позволяют передавать результаты мониторинга в городской ситуационный центр, что, в свою очередь, повышает уровень безопасности и снижает риски возникновения чрезвычайных ситуаций на объекте диагностирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований полимерного связующего на основе горячо отверждаемой эпоксидной смолы, наполненной микрочастицами микромрамора (микрокальцита), связующего, отнесенного к гибридным органоминеральным. Приведены результаты оценки термостойкости ряда эпоксидных связующих, наполненных микромрамором, при длительной выдержке в диапазоне температур от 160 до 300 ° C. Модуль упругости ненаполненного и наполненного микромрамором эпоксидного связующего был исследован с помощью метода трехточечного изгиба при температурах до 130 ° C; сравнение этих свойств с теоретическим методом прогнозирования гомогенизации КЭ с использованием модуля Design Modeler пакета Ansys Методом трехточечного изгиба при температуре до 180 ° C исследован модуль упругости стекловолокна на основе ненаполненного и наполненного микромраморным связующим. Проведена оценка эффективности использования стекловолокна на основе гибридного органо-минерального связующего в конструкциях несущих дымоходов при термомеханических воздействиях.
Бесплатно
Надежность низконапорных гидроузлов с грунтовыми плотинами
Статья научная
Рассмотрены проблемы обеспечения надежности низконапорных гидроузлов. Показано, что грунтовые плотины, находящиеся длительный период времени в эксплуатации, имеют существенные повреждения и находятся в неудовлетворительном состоянии.За состоянием грунтовых плотин необходимо вести наблюдения и проводить их обследования. Важно своевременно принимать меры по выполнению ремонта грунтовых плотин. Для повышения надежности эксплуатации грунтовых плотин рекомендовано использование конструкций из крупнопористого жесткого малоцементного бетона.Приводится конструкция грунтовой переливной плотины с креплением откоса геосинтетическими оболочками.
Бесплатно
Напряжения в кровле резервуара, состоящего в группе, при действии ветра
Статья научная
Вертикальные цилиндрические резервуары для хранения нефти и нефти продуктов эксплуатируются в нефтепарках в составе групп. Для объемов от 10 тыс. м3 и более рекомендуется компоновать резервуары в два ряда. В нормах проектирования даются рекомендации по учету ветровой нагрузки только для отдельно стоящего резервуара. Авторами статьи изучено распределение ветрового потока и его влияние на напряженное состояние сферической кровли стального вертикального цилиндрического резервуара объемом 20 тыс. м3. Рассматривались варианты ветрового давления на один резервуар и на группу резервуаров. Для рассматриваемых вариантов получены аэродинамические коэффициенты в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation. Для верификации полученных коэффициентов проводился физический эксперимент на уменьшенной модели резервуара в аэродинамической трубе. Напряжения в элементах сферической кровли резервуара определялись методом конечных элементов при помощи расчётного комплекса SCADOffice. В результате выявлены отличия нормативного распределения ветрового давления от экспериментального для одиночного резервуара и находящегося в группе. Определён наиболее неблагоприятный вариант распределения ветрового давления для резервуара в группе. Проведено сравнение напряженно-деформированного состояния кровли резервуара при нормативной и экспериментальной ветровой нагрузке для наиболее невыгодного варианта.
Бесплатно
Напряжения в многослойном гибком дорожном покрытии
Статья научная
Целью данного исследования является разработка методики для оценки напряжений в гибкой асфальте с помощью таблиц, диаграмм и номограмм. Номограмма Мюллера обеспечивает надежную оценку напряжений в многослойной гибкой дорожной дорожном тротуарном покрытии. Приведена процедура оценки напряжений в гибком асфальте.
Бесплатно
Статья научная
Объектом статьи является небоскреб «Идель-Тауэр» - первое высотное здание в республике Башкортостан. В ходе исследования был проведен прочностной анализ несущих конструкции здания при ветровом воздействии и прогрессирующем обрушении с использованием ПК SCAD Office 21.1. Получены формы собственных колебаний данного здания, при которых возможно возникновения резонанса; определены максимальные перемещения от статической и пульсационной составляющих ветровой нагрузки и доли усилий от ветровых нагрузок в составе общих. Определены наихудшие варианты аварийных ситуаций; установлено необходимое количество арматуры для обеспечения безопасности людей при таких ситуациях в данном здании.
Бесплатно
