Андрей Владимирович Кулагин, канд. техн. наук, доцент кафедры «Защита в чрезвычайных ситуацияхи управление рисками», Институт гражданской защиты
Университетская ул., д. 1, г. Ижевск, 426034, Российская Федерация
e-mail: rekfuby2@rambler.ru
Andrey V. Kulagin, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department of Protection in EmergencySituations and Risk Management, Institute of Civil Protection
Universitetskaya str., 1, Izhevsk, 426034, Russian Federation
e-mail: rekfuby2@rambler.ru
Введение. Традиционные пути повышения конструкционной прочности и жесткости балок в настоящее время практически исчерпаны, и оптимизация технологий производства и эксплуатации вероятнее всего находится на сочетании применения новых материалов и повышения их надежности как несущих элементов сложного геометрического профиля.
Несущие элементы строительных конструкций работают в условиях высоких нагрузок и, даже несмотря на их преимущественно статический характер, могут испытывать сложное объемное напряженно-деформированное состояние, что не всегда удается подтвердить эмпирическим и статистическим путями.
Цель настоящей статьи состоит в предложении одного подхода оценки прочности и жесткости балочных конструкций, работающих в условиях поперечного изгиба сложного геометрического профиля.
Материалы и методы. Для оценки прочности и жесткости непрофильных балочных конструкций используются классические энергетические приемы расчета прочности и жесткости Кастильяно, Максвелла – Мора или Верещагина (метод моментных площадей), начальных параметров, дифференциальных уравнений изогнутой оси балки.
Результаты. В ходе решения таких задач используются критерии подобия (сглаживания, согласования) Мизеса – Генки и Журкова, хорошо отражающие работу хрупкого или пластичного материала балки. И эти характеристики предлагается объединить в функции долговечности Журкова – Аррениуса.
Выводы. Приведенные в расчетах зависимости можно рекомендовать при проектировании в рамках улучшения изгибной статической и усталостной прочности, а также жесткости несущих элементов строительных конструкций.
Introduction. Traditional ways to increase the structural strength and stiffness of beams are now almost exhausted, and optimization of production and operation technologies is mostly based on the use of new materials and increasing their reliability as bearing elements of a complex geometric profile. Bearing elements of building structures operate under high loads and, even despite their predominantly static nature, experience a complex volumetric stress and strain state, which can scarcely ever be confirmed empirically and statistically.
Aim. To propose an approach to assessing the strength and stiffness of beam structures operating under conditions of transverse bending of a complex geometric profile.
Materials and methods. Classical energy methods, including Castigliano, Maxwell–Mohr and Vereshchagin methods (moment area method), have been used to assess the strength and stiffness of non-profile beam structures, initial parameters, differential equations of the deflection curve.
Results. The similarity parameters (fitting criteria) of Mises–Hencky and Zhurkov reflect the behavior of a brittle or plastic beam material reasonably well. These characteristics are proposed to be combined in the Arrhenius–Zhurkov durability functions.
Conclusions. The dependencies given in the calculations can be recommended for improving the flexural static and fatigue strength, as well as the stiffness of the bearing elements of building structures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.