ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    

 



Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 











 


Архив выпусков

Выпуск 1 (53), 2019


Расчет Г-образной фермы крепления дорожных знаков и оборудования


Кирсанов М.Н.


Кирсанов М. Н., д-р физ.-мат. наук, проф. кафедры робототехники, мехатроники, динамики и прочности машин, Национальный исследовательский университет «МЭИ», Россия, г. Москва, тел.: (495)362-73-14, e-mail: c216@Ya.ru

 
 
Постановка задачи. Рассматривается возможная схема плоской внешне статически неопределимой шарнирно-стержневой конструкции с консолью. Стойка и консоль фермы имеют периодическую структуру. Выводится аналитическая зависимость деформаций фермы при различных нагрузках от числа панелей в вертикальной стойке и в консоли. 
Результаты. Для трех типов нагрузок по формуле Максвелла-Мора найдены аналитические зависимости прогибов фермы от числа панелей, размеров и нагрузки. Решение имеет полиномиальный по числу панелей вид. При обобщении частных решений на произвольное число панелей применен индуктивный метод и операторы системы компьютерной математики Maple. Найдено распределение усилий в стержнях фермы и аналитические выражения для реакций опор. Обнаружены асимптотические свойства решений. 
Выводы. Предлагаемая схема консоли с крестообразной решеткой в опорной части допускает точное решение задачи о прогибе при произвольных пропорциях конструкции. Найденные формулы компактны и позволяют оценивать жесткость, прочность и устойчивость конструкции.
 
Ключевые слова: консольная ферма, прогиб, двойная индукция, внешняя статическая неопределимость, аналитическое решение.


DOI: 10.25987/VSTU.2019.53.1.008

 

Библиографический список

1. Астахов, С. В. Вывод формулы для прогиба внешне статически неопределимой плоской фермы под действием нагрузки в середине пролета / С. В. Астахов // Строительство и архитектура. — 2017. — Т. 5, № 2 (15). — С. 50—54.
2. Игнатьев, В. А. Расчет регулярных стержневых систем / В. А. Игнатьев. — Саратов: Саратовское высшее военно-химическое военное училище, 1973. — 433 с.
3. Кирсанов, М. Н. Деформации плоской фермы с усиленной решеткой / М. Н. Кирсанов, В. Г. Москвин // Строительная механика и расчет сооружений. — 2018. — № 4 (279). — С.10—14.
4. Кирсанов, М. Н. Монтажная схема решетчатой фермы с произвольным числом панелей / М. Н. Кирсанов // Инженерно-строительный журнал. — 2018. — № 5 (81). — С. 174—182. — DOI: 10.18720/MCE.81.17.
5. Осадченко, Н. В. Аналитические решения задач о прогибе плоских ферм арочного типа / Н. В. Осадченко // Строительная механика и конструкции.— 2018. — Т. 1, № 16. — С. 12—33.
6. Осадченко, Н. В. Расчет прогиба плоской неразрезной статически определимой фермы с двумя пролетами / Н. В. Осадченко // Постулат. — 2017. — № 12 (26). — С. 28.
7. Шалухин, В. Д. Перспективные разработки в системах наружного освещения / В. Д. Шалухин // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века. — 2016. — № . 4. — С. 248—251.
8. Arabi, S. Fatigue Analysis of Sign-Support Structures During Transportation Under Road-Induced Excitations / S. Arabi, B. Shafei, B. M. Phares // Engineering Structures. — 2018. — Vol. 164. — С. 305—315. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.02.031.
9. Belyankin, N. A. Analysis of the Deflection of the Flat Statically Determinate Girder / N. A. Belyankin, A. Y. Boyko // Научный Альманах. — 2017. — № 2—3 (28). — P. 246—249.
10. Chen, G. Fatigue Assessment of Traffic Signal Mast Arms Based on Field Test Data Under Natural Wind Gusts / G. Chen, J. Wu, J. Yu, L. Dharani, M. Barker // Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. — 2001. — № 1770. — P. 188—194. — DOI: http://dx.doi.org/10.3141/1770-24.
11. Hutchinson, R. G. Microarchitectured Cellular Solids — the Hunt for Statically Determinate Periodic Trusses / R. G. Hutchinson, N. A. Fleck // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. — 2005. — Vol. 85, № 9. — P. 607—617.
12. Hutchinson, R. G. The Structural Performance of the Periodic Truss / R. G. Hutchinson, N. A. Fleck // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. — 2006. — Vol. 54, № 4. — P. 756—782.
13. Kacin, J. Fatigue Analysis of Overhead Sign Support Structures / J. Kacin, P. Rizzo, M. Tajari // Engineering Structures. — 2010. — № 32. — P. 1659—1670. — DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.02.014.
14. Kirsanov, M. N. Parallelogram Mechanism with Any Number of Sections / M. N. Kirsanov // Russian Engineering Research. — 2018. — Vol. 38, Issue 4. — P. 268—271. — DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X18040135.
15. Kirsanov, M. N. A Precise Solution of the Task of a Bend in a Lattice Girder with a Random Number of Panels / M. N. Kirsanov // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2018. — № 1 (37). — P. 92—99.
16. Kirsanov, M. N. Analytical Calculation of the Deflection of the Lattice Truss / M. N. Kirsanov, D. V. Tinkov // MATEC Web of Conferences. — 2015. — Vol. 193, 03015. — DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201819303015.
17. Rakhmatulina, A. R. The Formula for the Deflection of a Truss Loaded at Half-Span by a Uniform Load / A. R. Rakhmatulina, A. A. Smirnova // Постулат. — 2018. — № 3. — Available at: http://e-postulat.ru/index.php/Postulat/article/download/1293/1324.
18. Rakhmatulina, A. R. Two-Parameter Derivation of the Formula for Deflection of the Console Truss / A. R. Rakhmatulina, A. A. Smirnova // Постулат. — 2018. — № 5. — Available at: http://e-postulat.ru/index.php/Postulat/article/download/1456/1487.
19. Rice, J. A. Field Testing and Analysis of Aluminum Highway Sign Trusses / J. A. Rice, D. A. Foutch, J. M. La Fave, S. Valdovinos // Engineering Structures. — 2012. — № 34. — P. 173—186. — DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.09.021.
20. Tinkov, D. V. Design Optimization of Truss Bridge Structures of Composite Materials / D. V. Tinkov, A. A. Safonov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. — 2017. — Vol. 46, № 1. — P. 46—52.
21. Rakhmatulina, A. R. The Dependence of the Deflection of the Arched Truss Loaded on the Upper Belt, on the Number of Panels / A. R. Rakhmatulina, A. A. Smirnova // Научный Альманах. — 2017.— № 2—3 (28). — P. 268—271.

 
 

Ссылка для цитирования

Кирсанов, М.Н. Расчет Г-образной фермы крепления дорожных знаков и оборудования / М.Н. Кирсанов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 1 (53). - С. 84-92. - DOI: 10.25987/VSTU.2019.53.1.008.

 
 
 
 

English version 

 

Calculation of G-Shaped Farming of Road Signs and Equipment

Kirsanov M. N.
 
 

Kirsanov M. N., D. Sc. in Physics and Mathematics, Prof. of the Dept. of Robotics, Mechatronics, Dynamics and Strength of Machinery, National Research University «Moscow Power Engineering University», Russia, Moscow, tel.: (495)362-73-14, e-mail: c216@Ya.ru


 
Statement of the problem. A possible scheme of a flat externally statically indefinable hinge-rod construction with a console is considered. Rack and console trusses have a periodic structure. The analytical dependence of the truss deformations under various loads on the number of panels in the vertical rack and in the console is deduced. 
Results. For the three types of loads, the analytical dependencies of the truss on the number of panels, sizes and loads were found using the Maxwell — Mohr formula. The solution has a polynomial form in the number of panels. When generalizing particular solutions to an arbitrary number of panels, the inductive method and the operators of the Maple computer math system were applied. The distribution of forces in the truss rods and analytical expressions for the reactions of the supports are found. Asymptotic properties of the solutions are found. 
Conclusions. The proposed scheme of a console with a cruciform lattice in the supporting part allows an exact solution of the problem of deflection with arbitrary proportions of the structure to be identified. The resulting formulas are compact and allow us to estimate the rigidity, strength and stability of the structure. 
 
Keywords: console truss, deflection, double induction, external static indeterminacy, analytical solution. 


DOI: 10.25987/VSTU.2019.53.1.008

References

1. Astakhov, S. V. Vyvod formuly dlya progiba vneshne staticheski neopredelimoi ploskoi fermy pod deistviem nagruzki v seredine proleta / S. V. Astakhov // Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2017. — T. 5, № 2 (15). — S. 50—54.
2. Ignat'ev, V. A. Raschet regulyarnykh sterzhnevykh sistem / V. A. Ignat'ev. — Saratov: Saratovskoe vysshee voenno-khimicheskoe voennoe uchilishche, 1973. — 433 s.
3. Kirsanov, M. N. Deformatsii ploskoi fermy s usilennoi reshetkoi / M. N. Kirsanov, V. G. Moskvin // Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenii. — 2018. — № 4 (279). — S.10—14.
4. Kirsanov, M. N. Montazhnaya skhema reshetchatoi fermy s proizvol'nym chislom panelei / M. N. Kirsanov // Inzhenerno-stroitel'nyi zhurnal. — 2018. — № 5 (81). — S. 174—182. — DOI: 10.18720/MCE.81.17.
5. Osadchenko, N. V. Analiticheskie resheniya zadach o progibe ploskikh ferm arochnogo tipa / N. V. Osadchenko // Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii.— 2018. — T. 1, № 16. — S. 12—33.
6. Osadchenko, N. V. Raschet progiba ploskoi nerazreznoi staticheski opredelimoi fermy s dvumya proletami / N. V. Osadchenko // Postulat. — 2017. — № 12 (26). — S. 28.
7. Shalukhin, V. D. Perspektivnye razrabotki v sistemakh naruzhnogo osveshcheniya / V. D. Shalukhin // Nauchno-obrazovatel'nyi potentsial molodezhi v reshenii aktual'nykh problem XXI veka. — 2016. — № 4. — S. 248—251.
8. Arabi, S. Fatigue Analysis of Sign-Support Structures During Transportation Under Road-Induced Excitations / S. Arabi, B. Shafei, B. M. Phares // Engineering Structures. — 2018. — Vol. 164. — С. 305—315. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.02.031.
9. Belyankin, N. A. Analysis of the Deflection of the Flat Statically Determinate Girder / N. A. Belyankin, A. Y. Boyko // Научный Альманах. — 2017. — № 2—3 (28). — P. 246—249.
10. Chen, G. Fatigue Assessment of Traffic Signal Mast Arms Based on Field Test Data Under Natural Wind Gusts / G. Chen, J. Wu, J. Yu, L. Dharani, M. Barker // Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. — 2001. — № 1770. — P. 188—194. — DOI: http://dx.doi.org/10.3141/1770-24.
11. Hutchinson, R. G. Microarchitectured Cellular Solids — the Hunt for Statically Determinate Periodic Trusses / R. G. Hutchinson, N. A. Fleck // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. — 2005. — Vol. 85, № 9. — P. 607—617.
12. Hutchinson, R. G. The Structural Performance of the Periodic Truss / R. G. Hutchinson, N. A. Fleck // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. — 2006. — Vol. 54, № 4. — P. 756—782.
13. Kacin, J. Fatigue Analysis of Overhead Sign Support Structures / J. Kacin, P. Rizzo, M. Tajari // Engineering Structures. — 2010. — № 32. — P. 1659—1670. — DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.02.014.
14. Kirsanov, M. N. Parallelogram Mechanism with Any Number of Sections / M. N. Kirsanov // Russian Engineering Research. — 2018. — Vol. 38, Issue 4. — P. 268—271. — DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X18040135.
15. Kirsanov, M. N. A Precise Solution of the Task of a Bend in a Lattice Girder with a Random Number of Panels / M. N. Kirsanov // Russian Journal of Building Construction and Architecture. — 2018. — № 1 (37). — P. 92-99.
16. Kirsanov, M. N. Analytical Calculation of the Deflection of the Lattice Truss / M. N. Kirsanov, D. V. Tinkov // MATEC Web of Conferences. — 2015. — Vol. 193, 03015. — DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201819303015.
17. Rakhmatulina, A. R. The Formula for the Deflection of a Truss Loaded at Half-Span by a Uniform Load / A. R. Rakhmatulina, A. A. Smirnova // Постулат. — 2018. — № 3. — Available at: http://e-postulat.ru/index.php/Postulat/article/download/1293/1324.
18. Rakhmatulina, A. R. Two-Parameter Derivation of the Formula for Deflection of the Console Truss / A. R. Rakhmatulina, A. A. Smirnova // Постулат. — 2018. — № 5. — Available at: http://e-postulat.ru/index.php/Postulat/article/download/1456/1487.
19. Rice, J. A. Field Testing and Analysis of Aluminum Highway Sign Trusses / J. A. Rice, D. A. Foutch, J. M. La Fave, S. Valdovinos // Engineering Structures. — 2012. — № 34. — P. 173—186. — DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.09.021.
20. Tinkov, D. V. Design Optimization of Truss Bridge Structures of Composite Materials / D. V. Tinkov, A. A. Safonov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. — 2017. — Vol. 46, № 1. — P. 46—52.
21. Rakhmatulina, A. R. The Dependence of the Deflection of the Arched Truss Loaded on the Upper Belt, on the Number of Panels / A. R. Rakhmatulina, A. A. Smirnova // Научный Альманах. — 2017.— № 2—3 (28). — P. 268—271.



 
Об издателе · Диссоветы при ВГТУ · Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS