Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

10914

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
25.11.2023
Размер:
18.73 Mб
Скачать

330

предупреждений карстовых провалов в режиме реального времени. Это направление развития систем мониторинга в настоящее время активно развивается в Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете [17].

Список литературы

1.СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Ч. II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов. – М.: ПНИИИС, 2001. – 101 с.

2.СП 116.13330.2012. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003. – М.: Минрегион России, 2012.

60 с.

3.Хоменко, В. П. Карстово-обвальные провалы «сложного» типа: физическое моделирование / В. П. Хоменко // Инженерная геология. – 2009. – №

3. – С. 34-41.

4.Белов, В. В. Опыт применения математического моделирования грунтовых оснований зданий и сооружений / Ю. Я. Болдырев, С. В. Романов, А.С. Шанина// Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2010. – № 5 (108). – С. 103-108.

5.Цветков, Р. В. Моделирование деформационных процессов в системе «грунтовое основание-фундамент-здание» при наличии карстовых явлений / Р.В.Цветков, Шардаков И. Н. // Вычислительная механика сплошных сред. –

2010. – Т.3, № 3. – С. 102-116.

6.Готман, А. Л Методика расчета фундаментов заглубленных сооружений на закарстованных территориях / А. Л. Готман., Н. З. Готман, М.З.Каюмов // Жилищное строительство. – 2011. – № 9. – С. 13-15.

7.Толмачев, В. В. Методы оценки карстовой опасности для строительных целей: состояние и перспективы / В. В. Толмачев // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. – 2012. – № 4. – С. 354-363.

8.Методология обеспечения защиты урбанизированных территорий от природных и техногенных негативных воздействий: монография / Е. В. Копосов [и др.] ; под общ. ред. Е. В. Копосова. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2013 – 596 с.

9.Кобыща, О. Е. Моделирование противокарстовой защиты / О. Е. Кобыща, Т. М. Бочкарева// Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. –

2013. – № 1. – С. 124-135.

10.Готман, А. Л. Метод расчета свайных ленточных фундаментов при образовании карстового провала/ А. Л. Готман, Р. Н. Магзумов // Вестник МГСУ.

2014. – № 2. – С. 74 – 83.

11.Мазгумов, Р. Н. Определение дополнительных нагрузок на ленточные свайные фундаменты при образовании карстового провала / Р. Н. Мазгумов // Известия КГАСУ. – 2014. – № 1 (27). – С. 125-130.

12.Сычкина, Е. Н. К вопросу моделирования карстовых процессов в программных комплексах для решения геотехнических задач / Е. Н. Сычкина, А. Б. Пономарев // Экологическая безопасность и строительство в карстовых районах: материалы Международного симпозиума / под ред. В. Н. Катаева ; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2015. – С. 274-277.

331

13.Щербаков, И. В. Моделирование формирования провала над карстовой полостью как катастрофического процесса в нелинейной динамической системе/ И. В. Щербаков // Технические науки в России и за рубежом: матер. IV Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2015 г.). – М.: Буки-Веди, 2015. – 140с.

14.Хоменко, В. П. Карстовое провалообразование: механизм и оценка опасности / В. П. Хоменко // Экологическая безопасность и строительство в карстовых районах: матер. Междунар.о симпозиума / под ред. В. Н. Катаева; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2015. – С. 50–60.

15.Аникеев, А. В. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска / А. В. Аникеев. – М.: РУДН,

2017. – 328 с.

16.Щербаков, С.В. Роль механизма образования провала в инженернокарстологическом прогнозе / С.В. Щербаков // II Крымские карстологические чтения: матер. Всерос. науч-практ. конф., Симферополь, 25-28 сентября 2018 г.

Симферополь, 2018. – 200 с.

17.Супрун, А. Н. Модернизация современных IT-систем мониторинга технических состояний уникальных зданий и сооружений для раннего обнаружения негативных процессов (статья в журнале из перечня РИНЦ) / А.Н. Супрун, Д.И. Кислицын, В.Е. Хромых // Тр. науч.-практ. конф. в рамках 16-го Российского архитектурно-строительного форума. – Н. Новгород, 2018.

18.Проблемы карстовой защиты строительных объектов (статья в журнале из перечня РИНЦ) / В. Е. Хромых, А. А. Коен, Д. А. Максимов, Д. И. Кислицын, А.Н. Супрун// VIII Всероссийский фестиваль науки: сб. докл. В 2 т. –

Н.Новгород, 2018. – Т. 1. – 627 с.

19.Rowe, R.K. A method of estimating surface settlement above tunnels constructed in soft ground / R. K. Rowe, K.Y. Lo, G.J. Kack // Canadian Geotechnical Journal. – 1983. – V. 20. – P. 11-22.

20.Burd, H.J. Modelling tunnel-induced settlement of masonry buildings / H.J. Burd, G.T. Houlsby, C. E. Augarde, G. Liu // Proceedings of ICE – Geotechnical Engineering. – 2000. – V. 143. – P. 17-29.

21.Augarde, C.E. Prediction of Undrained Sinkhole Collapse / C. E. Augarde, A. V. Lyamin, S. W. Sloan // J. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. – 2003. – V. 129, N. 3. – P. 197-205.

УДК 621.9.04:004.94

С.А. Рязанов

Геометрическая модель производящей поверхности, эквивалентная рабочей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза»

В векторно-матричном виде поворот сечения исходного профиля производящей поверхности происходит на угол 1 вокруг оси 1 (рис. 1).

При изменении значения угла 1 от 0 до 360 происходит имитация вращения осевого производящего профиля инструмента ПО , повторяющей

движение производящей поверхности на зуборезном станке [1]. Это приведет к получению компьютерной модели производящей поверхности инструмента,

332

которая эквивалентна рабочей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза» [2, 3].

Рис. 1. Геометрическая модель образования производящей поверхности, эквивалентной производящей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза»

В общем виде вращение исходного осевого профиля ПО вокруг оси Z1

описывается с помощью матриц поворота сечения производящей поверхности

(1) – (3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

() H

 

 

 

 

 

( SoП ) ,

 

 

 

 

 

 

R

S S

 

R

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ои oП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(SoП ) – радиус-вектор осевого профиля производящей

 

где

R

поверхности в

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подвижной системе координат SоП

ОП xП yП zП :

 

 

 

 

 

 

 

 

(SoП )

 

x

 

 

 

 

 

 

 

1

 

T ,

 

 

 

 

 

 

 

R

 

м

y

м

z

м

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

xм , yм ,

zм

– координаты точки, принадлежащей сечению производящей

поверхности инструмента;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HS S

блочная матрица,

выражающая движение

системы SоП ,

 

 

 

ои oП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связанной с осевым профилем производящей поверхности, относительно системы Sои :

HS S

 

 

A

r

sои

 

,

 

 

 

Sои SоП

0 П

 

 

 

 

 

 

ои oП

 

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где r0 Пsои – радиус-вектор сформированной производящей системе координат Sои (Оои xи yи zи ) ;

ASои SоП – матрица поворота размерностью 3×3.

(3)

поверхности в

333

Для описания координат точек, принадлежащих производящей поверхности инструмента «дисковая фреза», в формуле (3) необходимо задать следующие параметры углов поворота:

 

 

Cos( 1)

Sin( 1)

0

 

 

 

 

 

 

АSSоП

 

Sin( 1)

Cos( 1)

0

,

(4)

 

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r0 Пsои

 

 

R Sin( 1)

 

 

 

R Sin( 1)

R Cos( 1)

0 Т R Cos( 1)

 

,

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где R – радиус делительной окружности инструмента «дисковая фреза». Подставляя значения блочной матрицы АSoиSоП (4) и вектора r0 Пsои (5) в

формулу (3), получается окончательный вид матрицы поворота, которая описывает вращение радиус-вектор формообразующей поверхности инструмента вокруг оси Z1 :

 

 

 

 

Cos( 1)

Sin( 1) 0

R Sin( 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

Sin( 1 )

Cos( 1)

0

R Cos( 1)

 

 

( SoП ) ,

(6)

R

R

 

м

 

0

0

1

0

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Rм(SoП ) – радиус-вектор точек принадлежащих осевому профилю производящей поверхности в подвижной системе координат SоП ОП xП yП zП .

Выполнив матричное умножение (6), получаем систему уравнений,

которая описывает преобразование координат точек, принадлежащих осевому

профилю производящей поверхности,

из системы координат SоП ОП xП yП zП в

систему координат инструмента «дисковая фреза» ( X1Y1Z1) в координатной

форме:

 

 

 

 

 

 

 

 

R( ) x

м

Cos( ) y

м

Sin( ) R Sin( )

 

 

мX

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rм( SYи ) xм Sin( 1) yм

Cos( 1) R Cos( 1) ,

(7)

R( ) z

м

 

 

 

 

 

 

 

мZ

 

 

 

 

 

 

где Rм( SXи ) , Rм( SYи ) , Rм( SZи ) – координаты точки, которая принадлежит производящей поверхности в системе координат инструмента ( X1Y1Z1) , которая задана координатами радиус-вектора Rм(SoП ) (2) в системе координат профиля

инструмента.

Система уравнений (7) позволяет рассчитать и получить положение точек, принадлежащих сечению производящей поверхности, эквивалентной зуборезному инструменту «дисковая фреза» (рис. 2).

334

Рис. 2. Каркасная модель производящей поверхности, эквивалентная производящей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза»

Левая боковая производящая поверхность исходного прямолинейного производящего контура сечения описывается уравнением:

y

1

z

 

1

 

m

.

(8)

 

 

 

left

tg( left )

left

4

 

tg( left )

 

 

 

 

 

Правая сторона сечения производящей поверхности – уравнением:

y

 

1

z

 

 

1

 

m

,

(9)

 

 

right

 

 

right

tg( right )

 

4

 

tg( right )

 

 

 

 

 

 

 

 

где zleft , zright – проекция

точки,

принадлежащей

боковой исходной

производящей поверхности на ось П, для левой и правой стороны соответственно.

Подставив в формулу (7) xм 0 , т. к. сечение в подвижной системе координат находится в плоскости YП ZП ; yм yleft , формула (8) для левого профиля или yм yright , формула (9) для правого профиля, получаем уравнения

производящей поверхности в параметрическом виде для левого (10) и правого (11) ее профилей соответственно:

 

 

 

 

 

zleft

 

 

 

 

1

 

 

 

m

 

 

 

 

 

Rм( SXи )

sin( 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R sin( 1)

 

tg(

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

left

 

 

4 tg(

left

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zleft

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

 

 

1

 

 

m

 

 

 

 

 

RмY

cos( 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R sin( 1) ,

(10)

tg(

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 tg(

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

left

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

left

 

 

 

 

 

R( )

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мY

left

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

335

Rм( SXи )

Rм( SYи )

Rм( SYи )

 

zright

 

 

 

sin( 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

tg(

lright

 

 

 

 

 

 

 

 

zright

 

 

 

cos( 1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

tg(

right

 

 

 

 

 

 

 

 

zright

1

 

m

 

 

 

R sin( 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

4

tg(

 

 

 

 

right

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

m

 

 

 

R sin( 1) .

(11)

 

 

 

 

 

 

4

tg(

 

 

 

 

right

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнив расчеты, получаем производящую поверхность, которая является эквивалентной рабочей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза», заданную параметрическими уравнениями (10) и (11) (рис. 3).

Рис. 3. Параметрическая модель производящей поверхности, эквивалентная производящей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза»

Придавая исходному профилю производящей поверхности инструмента профильный отвод L2 2 получим системы уравнений позволяющие получить модифицированную производящую поверхность инструмента

эквивалентную рабочей повехности зуборезного инструмента «дисковая фреза»:

Rм(SXи )

sin( 1) z2

cos( x ) z sin( x ) R sin( 1)

 

 

 

 

 

 

()

cos( 1) z

2

cos( x ) z sin( x ) R sin( 1) ,

(12)

RмY

 

 

z2 sin( x ) z cos( x ) z

 

Rм(SYи )

 

 

 

 

 

 

Rм( SXи )

sin( 1) z2

cos( x ) z sin( x ) R sin( 1)

 

 

 

 

 

 

( )

cos( 1) z

2

cos( x ) z sin( x ) R sin( 1) .

(13)

RмY

 

 

z2 sin( x ) z cos( x ) z

 

Rм( SYи )

 

 

 

 

 

 

Параметрические уравнения модифицированной производящей поверхности (12) и (13) дают инструмент «дисковая фреза» с модифицированным производящим профилем (рис. 4).

336

Рис. 4. Производящая поверхность, эквивалентная производящей поверхности зуборезного инструмента «дисковая фреза» с модифицированным исходным профилем

Список литературы

1.Карачаровский, В. Ю. Применение методов компьютерной 3D графики

итвердотельного моделирования при разработке технологических процессов зубонарезания / В. Ю. Карачаровский, С. А. Рязанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. – Саратов: СГТУ, 2010. – № 4 (49).

– Вып. 1. – С. 55-60.

2.Карачаровский, В. Ю. Разработка цифровых технологий твердотельного моделирования процессов формообразования пространственных зубчатых передач для реализации на многокоординатных станках/ В. Ю. Карачаровский, С. А. Рязанов// Пятый Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций: в 2 ч. – Саратов : СГТУ, 2010. – Ч. 1. – С. 150-151.

3.Карачаровский, В. Ю. Геометрическое моделирование и визуальная оценка винтовой поверхности зуба / В. Ю. Карачаровский, М. К. Решетников, С. А. Рязанов // Проблемы графической подготовки студентов технических вузов в условиях современного компетентностного подхода к процессу обучения: сб. тр. междунар. науч.-метод. конф. – Дивноморское: ДГТУ, 2015. – С. 59-66.

УДК 69.032.22

Д.С. Шаров

Проблемы проектирования высотных зданий

Практикой всего мира показано, что строительство высотных зданий – естественный этап развития городов. В нашей стране высотными считаются объекты, имеющие высоту более 75 м. Эти здания могут обладать различными функциями: это и гостиницы, и офисы, и жилые дома, и учебные заведения. Но чаще всего возводят многофункциональные высотные здания, в которых кроме основных помещений находятся торговые, спортивные, культурно-досуговые организации, автостоянки и др.

Высотные здания имеют специфические отличия, особенно при значительной высоте, в сравнении с обычными постройками. Основная проблема, возникающая в связи с возрастанием высоты здания, это резкое

337

увеличение нагрузки на несущие конструкции, для чего с развитием высотного строительства кроме основных конструктивных систем (каркасной и коробчатой) для зданий высотой более 75 м были разработаны оригинальные конструкции комбинированных конструктивных систем (рамно-каркасной, ствольной, ствольно-коробчатой и др.).

Выбор конструктивной системы проектируемого объекта зависит от разных факторов, среди которых главными являются высота здания, условия строительства (грунтовые условия, атмосферные и ветровые воздействия, сейсмичность), архитектурно-планировочные требования.

Ветровые нагрузки, чаще сейсмических воздействий, играют определяющую роль в такой работе. Именно поэтому многие высотные здания проектируют по схеме «труба в ферме». Наружный периметр стен в данной схеме жестко связан со стволом и укреплен диагональными связями. Таким образом, все здание работает как жесткая консоль, заделанная в тело фундамента. В последние годы для уменьшения колебаний под действием ветрового напора в высотных объектах начали применять инертные массы, подвешенные в верхней части здания.

Воздействие ветра на высотное здание определяется рельефом, наличием зданий рядом и объемно-пространственной структурой самого здания. Для обеспечения работы здания необходимо знать данные о ветровом режиме местности, о зависимости между ветровым режимом и нагрузками, возникающими на сооружении, а также о работе здания под действием этих нагрузок. Для снижения ветровых воздействий проектировщики часто используют цилиндрическую, аэродинамически эффективную обтекаемую форму здания (рис. 1). Для увеличения устойчивости здания расширяют его сечение к основанию в одном или двух направлениях.

Рис. 1. Формы зданий при воздействии ветровых нагрузок: 1 – призматическая; 2- эффективная обтекаемая

Основные несущие конструкции высотных зданий необходимо изготавливать из железобетона с гибкой и жесткой арматурой и стали. Как показывает зарубежный опыт, железобетонные конструкции целесообразно применять при проектировании зданий до 60 этажей. Использование

338

высокопрочного бетона классов В80 и выше из-за его хрупкости, цены и низкой технологичности не целесообразно. Лестнично-лифтовые узлы из железобетона в сочетании с блоком вентиляционных шахт следует использовать в качестве стволов зданий.

Повышению жесткости и работы здания под нагрузкой способствует также симметричное расположение масс и жесткостей, равномерное распределение вертикальных нагрузок на несущие элементы здания. Для точечных зданий предпочтительно проектировать симметричное горизонтальное сечение. Симметричность здания целесообразна при возможном землетрясении, т.к. в конструкциях из-за сложности формы возникает кручение с хрупким разрушением каких-либо элементов.

Исходя из практики проектирования и строительства, каркасно-панельная система железобетонного многоэтажного здания имеет невысокую сейсмостойкость. Это связано с тем, что при землетрясении имеются значительные трудности совместной работы вертикальных и горизонтальных несущих элементов: колонн и плит. Во время землетрясения причиной разрушений служит потеря достаточного соединения именно между этими элементами конструкций. Этот факт служит причиной исключения каркаснопанельной системы проектирования из современных норм. Но существует система каркасно-панельная, включающая в себя монолитное ядро жесткости и стены-диафрагмы. Эта система обладает преимуществом в сравнении с системами без таковых стен и допустима при проектировании высотных объектов капитального строительства (рис. 2).

Рис. 2. Схема бескаркасного крупнопанельного дома с монолитным ядром жесткости: 1 – наружные ограждения, 2 – панели внутренних стен, 3 – панели перекрытия,

4 – ядро жесткости

339

Список литературы

1.Генералов, В.П. Особенности проектирования высотных зданий : учеб.пособие / В.П. Генералов. – Самара: СамГАСУ, 2009. – 296 с.

2.Харитонов, В.А. Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий/ В.А. Харитонов. – М.: Изд-во ACB, 2014. – 458 с.

3.Сюй, Пэйфу. Проектирование современных высотных зданий/ Сюй Пэйфу, Фу Сюеи, Ван Цуйкунь, Сяо Цунчжэнь. – М.: Изд-во ACB, 2008. – 462 с.

УДК 514.182.7 : 519.688

А.П. Широков

Анализ инструментальных средств для формирования специализированных баз данных

В современном мире существует множество прикладных задач, требующих наличия структурированных и оптимизированных хранилищ. К таким задачам можно отнести процессы обучения компьютерных программ [2], хранения больших объемов различной информации для дальнейшей обработки компьютерными системами, статистические данные и т.д.

Выбранное хранилище должно выполнять базовые функциональные операции: определение, чтение, запись, редактирование, уничтожение, а также быть универсальным для разных типов задач и обеспечивать необходимый уровень быстродействия и безопасности. Всеми перечисленными свойствами обладает база данных – организованная в соответствии с определенными правилами и поддерживаемая в памяти компьютера совокупность данных, характеризующая актуальное состояние некоторой предметной области и используемая для удовлетворения информационных потребностей пользователей.

Один из главных принципов организации данных – построение взаимосвязей между всеми элементами, что и отличает базу данных от простого набора таблиц. Такие базы данных называют реляционными. Еще один важнейший принцип — нормализация таблиц, которая сводится к устранению недостатков структуры базы данных, приводящих к различным аномалиям и нарушениям целостности данных. Недостатками структуры можно назвать, например, противоречивость данных, а аномалией – возникновение случайных ошибок в процессе эксплуатации БД. Проще говоря, нормализация – разбиение таблицы на две или более для исключения повторения (избыточности) информации [3].

Существующие средства формирования баз данных имеют ряд отличий как по способу доступа к БД, так и по стратегии работы с внешней памятью. Каждая классификация имеет отличия в архитектуре данных [4].

По способу доступа к БД можно выделить следующие виды систем управления базами данных:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]