ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ РИГЕЛЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Список литературы

1. Панова С.А. Тишаева И.Р. Подходы к идентификации наилучших доступных технологий в российском нефтегазохимическом комплексе. //Автогазозаправоч-ный комплекс плюс альтернативное топливо, - 2014. -№ 10.

2. Федеральный закон от 21.07. 2014 № 219-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные

акты Российской Федерации».

3. Заде Л. А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений: пер. с англ. / Л. А. Заде. — М.: Мир, 1976. -165 с.

4. Панова С.А., Тишаева И.Р. Системная модель наилучшей доступной технологии.// Вестник МИТХТ, -2014. - №5.

5. Программный комплекс Wolfram Mathematica URL: http://www.wolfram.com/mathematica/

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА _РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ РИГЕЛЯ

Родин Станислав Владимирович

кандидат техн. наук, доцент, заведующий кафедрой Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского

г. Симферополь

Перминов Дмитрий Андреевич

ассистент

Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского

г. Симферополь

ASSESSMENT OF INFLUENCE OF GEOMETRICAL PARAMETERS ON DISTRIBUTION OF TENSION IN CROSSBAR ELEMENTS

Rodin Stanislav, Candidate of science, assistant professor, head of department Crimean federal university name V.I. Vernadskogo, Simferopol

Perminov Dmitriy, assistant Crimean federal university name V.I. Vernadskogo, Simferopol АННОТАЦИЯ

Рассматривается методика определения напряжений в поясе ригеля рамного узла стального каркаса с колонной коробчатого сечения. ABSTRACT

The technique of definition of tension in a belt of a crossbar of frame knot of a steel framework with a column of box-shaped section is considered.

Ключевые слова: колонна; пояс; напряжения; жесткость. Keywords: column; belt; tension; rigidity.

В промышленном и гражданском строительстве наибольшее распространение получили стальные рамные и рамно-связевые каркасы. В таких каркасах наиболее сложным и ответственным элементом каркаса, от надежности которого зависит несущая способность и жесткость здания, является узловое сопряжение ригеля с колонной.

При исследованиях работы рамных узлов, применяемых в отечественной и зарубежной строительной практике, было выявлено, что наиболее уязвимым местом является зона сварных швов, прикрепляющих пояса ригеля к стенке колонны. А наличие концентраторов напряжений и дефектов в зоне сварных швов, вероятность появления которых в условиях строительной площадки увеличивается, при высоких напряжениях в поясах ригеля может приводить к разрушению.

В отечественных нормах не уделялось и не уделяется должного внимания проектированию узловых соединений. Возникает проблема адекватности расчета рамных узлов. В большинстве случаев это связано

с отсутствием полной информации по фактическому напряженному состоянию рамного узла. Кроме того, по формулам определяются усредненные значения и методика расчета элементов рамного узла основана на допущениях, исключающих возможность появление концентрации напряжений. Поэтому определение значения коэффициента концентрации нормальных напряжений (далее коэффициента концентрации напряжений) в околошовной зоне в поясе ригеля является одним из важных вопросов.

Исходя из выше изложенного, рассмотрим наиболее нагруженные элементы узла рамного каркаса с колоннами коробчатого сечения.

С этой целью рассмотрим распределение напряжений в поясе ригеля.

Как известно [1, 2], в поясе ригеля эпюра распределения напряжений имеет вид параболы. На рисунке 1 показано параболическое распределение продольных нормальных напряжений и линейное распределение по элементарной теории сопротивления материалов.

ш

Рисунок 1. Схема распределения напряжений в поясе ригеля

F = '-

Если предположить, что площадь эпюры напряжений в середине сечения пластины Fв равна сумме площадей напряжений на краях сечения пластины 2Fa/2 :

2 (1)

Используя свойства параболы, опуская вывод соотношения, получим:

1

3^ = ^ (2)

Следовательно, разница значений напряжений в середине сечения пластины составляет 1/3А . Используя расчетную формулу из [4] для балок с равномерно распределенной нагрузкой получим:

3 -=ш (tr'K - '>-

(3)

Ордината с в середине сечения пластины:

ли

c = B--=-

3 21

2Ш(^ -1)-^

shkx

Общее уравнение параболы:

y2 = 2p(a- c), (5)

(4)

y

2 p

(6)

При

,a = Л + B, Л + B

b b2

--+ c, 2 p = —,-г

4 ■ 2 p 4(Л + B + c)

4 y2(Л + B + c) <y = —---+ c =

i y2 1 ,

— yT--| Л + B

3 b2

и ' 21

4 y2

v 3b2

11 f-1 (^ -1)-)+(x

(8)

F =

Mhb

и получаем:

0,5b

ff1 ((chkx -1)-^shkx) + (X

(10)

Для x=l:

0,5b

^ (^ -1)" ^hk>

(11)

Оценим влияние ширины пояса ригеля на неравномерность распределения напряжений. Для этого следует уточнить характер изменения величин к и п . При ширине сечения Ь:

2-,[п 6

-. п =-

Ь

k = -

Ь + к (12)

Подставляем значения к и п и рассматриваем наиболее напряженное сечение пояса ригеля в месте сопряжения со стенкой колонны, в котором х=1 , получа-

ем:

м ' 21

(chkl -1)-

shkl - к chkl

shkl

Ь2 "У 3 Ь2 3/" " (7) Подставляя А и В в формулу (7) получим выражение для напряжений в любой точке пояса ригеля:

Из формулы (8) видно, что при малых з начениях х, т.е. при близости к середине ригеля первые слагаемые стремятся к нулю, а продольные нормальные напряжения распределяются равномерно.

Для практических расчетов рассмотрим замену параболического распределения по всему сечению пояса линейным на участках азнв .

Исходя из формулы (8) определим ширину азнв каждого из двух участков поперечного сечения ригеля рамного узла, причем площадь полученной прямоугольной эпюры продольных напряжений будет равна общей площади параболической эпюры:

21 (9)

Приним аем ординату эквивалентной эпюры равной

( 2(п-1) (

Л* )2 I chki )) (13)

Для упрощения можно принять k=5/b .

Второе слагаемое в скобках значительно меньше, чем первое. Отсюда следует, что максимальные напряжения при неизменном моменте сопротивления сечения находятся в обратно пропорциональной зависимости от ширины ригеля. Таким образом увеличение ширины ригеля снижает концентрацию напряжений по краям пояса ригеля.

Приведенные зависимости могут быть использованы в инженерных расчетах узлов стальных рамных каркасов.

Список литературы

1. Ажермачев Г. А., Перминов Д.А., 2008: О распределении усилий в элементах рамного узла сейсмостойкого каркаса с колоннами коробчатого сечения. Збiрник наукових праць. - Кив: Сталь, - вип. 1. - С. 111 -119.

2. Ажермачев Г. А., Остриков Г.М., 1972: Экспериментальное исследование узловых соединений рамных каркасов. Изд. вузов Строительство и архитектура. - № 9.

3. Лампси Б. Б., 1979: Металлические тонкостенные несущие конструкции при локальных нагрузках: Теория местных напряжений. - М. : Стройиздат. - 272 с.

4. Лихтарников Я. М. Исследование узлов рамного типа из гнутых профилей / Я. М. Лихтарников, Г. Я. Эстрин // Промышленное строительство. - 1971. - № 10. - С. 32-34.

5. Морозова Е.В., 2012: Сейсмостойкость реконструируемых зданий средней этажности. MOTROL. -

a =

a =

x

2

a

Commission of motorization and energetics in agriculture : Polish Academy of sciences. - Lublin. - Vol. 14, № 1. - P. 48-54.

6. Перминов Д. А., Перминова Е.Г., 2013: Исследование напряженного состояния поясов ригеля узла рамного каркаса. Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. Трудов. - Дн-вск: ПГАСА. -Вип. 69. - С. 366-368.

7. Перминов Д. А., Перминова Е.Г., 2012: Численные исследования узлов стальных каркасов. Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб.

науч. Трудов. - Дн-вск: ПГАСА. - Вип. 65. - С. 441-445.

8. Святошенко А. Е., 2006: Повышение надежности рамных узлов стальных каркасов многоэтажных зданий: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук: спец. 05.23.01 „Строительные конструкции, здания и сооружения". - Н. Новгород. - 25 с.

9. Чемодуров В.Т., Перминов Д.А., Перминова Е.Г., 2012: Определение напряжений в поясе ригеля рамного узла стального каркаса. Будiвництво в сейсмiчних районах Украши. - Кшв: ДП нД|БК. - С. 518-524.

ОПТИМИЗАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАССАЖИРОПОТОКОВ СТАНЦИЕЙ _МЕТРОПОЛИТЕНА

Рогальский Евгений Сергеевич,

БГУ г.Минск, старший преподаватель,

Кузьмин Владимир Иванович,

БНТУ г.Минск, студент 2 курса Приборостроительного факультета OPTIMIZATION OF PASSENGER SERVICE TRANSPORT HUB Rogalsky Evgeny Sergeevich, BSU, Minsk, senior lecturer,

Vladimir Ivanovich Kuzmin, BNTU, Minsk, student of 2-course faculty instrumentation engineering

АННОТАЦИЯ

Оптимизация обслуживания потоков пассажиров подразумевает использование математической модели для управления процессом загрузки платформ и организации ожидания пассажиров за пределами платформы в области терминалов, ведущих к платформам, и таким образом повысить безопасность обслуживания пассажиров метро.

ABSTRACT

Optimization of service passengers flows implies the use of mathematical models for management process load platforms and organizations waiting passengers outside the Terminal, leading to the platforms, and thus increase the safety of Metro passengers.

Ключевые слова: Оптимизация пассажиропотоков, безопасность пассажиров метро, цепи Маркова

Keywords: optimization of passenger traffic, passenger safety underground, Markov chains

Оптимизация обслуживания пассажиропотоков транспортным узлом, в нашем случае станции метрополитена, подразумевает обеспечение соответствия результатов проектирования критерию качества данного проекта. Под критерием качества могут пониматься различные компоненты системы: пропускная способность, рентабельность, безопасность использования, срок эксплуатации, удобство пассажиров и прочее. Несмотря на важность перечисленных параметров проектируемой системы обслуживания пассажиров, они в разной степени влияют на конечный результат. Поэтому необходимо провести ранжирование данных характеристик и сформулировать требования к интегрированному критерию качества системы обслуживания пассажиров. Эту задачу целесообразно решать, используя технологию математического моделирования системы обслуживания пассажиров как системы массового облуживания, что позволит эффективно использовать хорошо разработанный и известный математический аппарат [2, с.400]. Полезность моделирования систем массового обслуживания заключается в том, что она позволяет улучшить дисциплину обслуживания, причём без натурных экспериментов, которые, как правило, недопустимы на транспорте. Предлагается исследовать с помощью моделирования функционирование транспортной магистрали - метро -как одноканальной системы массового обслуживания с ожиданием [3]. Предполагаемый результат модели-

рования позволит переместить и разгрузить пассажиропотоки непосредственно с территории платформ в область терминалов, ведущих к платформам, и тем самым повысить безопасность обслуживания пассажиров метро. Моделирование такой системы является актуальным, так как с ростом населения увеличивается поток пассажиров, что создает дополнительную, изменяющуюся нагрузку на транспортную магистраль. Для контроля нагрузки разработаем идеализированную модель метро.

Пассажиропотоки будут обслуживаться последовательно турникетами, затем на платформе и собственно электропоездом (под обслуживанием мы понимаем размещение). С этого момента мы считаем, что запрос пассажира удовлетворён, поэтому все наши действия распространяются только на анализ первых двух фаз.

Предполагаем, что на определённом интервале, поток пассажиров будет неограничен в том смысле, что может принимать любое значение от минимума до максимума, и является постоянным за выделенный (обозначенный, ограниченный) промежуток времени. В процессе обслуживания можно выделить две фазы обслуживания: первая - обслуживание пассажиров турникетами, вторая - непосредственно обслуживание пассажиров электричками. Блок схема модели алгоритма имеет различные реализации, в зависимости от условий складывающейся оперативной ситуации. Для удобства анализа отобразим как варианты Рис.1, Рис.2