<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Construction and Architecture</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Construction and Architecture</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Строительство и архитектура</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2308-0191</issn>
   <issn publication-format="online">2500-1477</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">18212</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.29039/article_5a40b0089ddbd3.96268787</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>05.23.01 CONSTRUCTION DESIGNS, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">FORMULAS FOR DETERMINING DEFORMATIONS OF AN EXTERNALLY STATICALLY INDETERMINATE TRUSS FROM THE ACTION OF A CONCENTRATED AND DISTRIBUTED LOAD</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Формулы для определения деформаций внешне статически неопределимой фермы от действия сосредоточенной и распределенной  нагрузки</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Белянкин</surname>
       <given-names>Никита Андреевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Belyankin</surname>
       <given-names>Nikita Andreevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бойко</surname>
       <given-names>Андрей Юрьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Boyko</surname>
       <given-names>Andrey Yur'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>trianglukator@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Плясова</surname>
       <given-names>Анна Алексеевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Plyasova</surname>
       <given-names>Anna Alekseevna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>boykoanyu@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">НИУ &quot;МЭИ&quot;</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">НИУ &quot;МЭИ&quot;</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">НИУ МЭИ</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">MPEI</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">РХТУ им. Д.И.Менделеева</institution>
     <city>Москва</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">РХТУ им. Д.И.Менделеева</institution>
     <city>Moscow</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>5</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>197</fpage>
   <lpage>200</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://riorpub.com/en/nauka/article/18212/view">https://riorpub.com/en/nauka/article/18212/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Ферма с одной неподвижной шарнирной и тремя подвижными опорами имеет двойную крестообразную решетчатую структуру. Выводятся аналитические зависимости прогиба от числа панелей. Уравнения для определения усилий в стержнях решаются в символьной форме в системе компьютерной математики Maple. Применяется формула Максвелла - Мора и метод индукции для получения общего решения.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Ферма с одной неподвижной шарнирной и тремя подвижными опорами имеет двойную крестообразную решетчатую структуру. Выводятся аналитические зависимости прогиба от числа панелей. Уравнения для определения усилий в стержнях решаются в символьной форме в системе компьютерной математики Maple. Применяется формула Максвелла - Мора и метод индукции для получения общего решения.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Ферма</kwd>
    <kwd>прогиб</kwd>
    <kwd>формула Максвелла- Мора</kwd>
    <kwd>Maple</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Расчет перемещений узлов фермы, необходимый для оценки ее деформативности, обычно выполняют численно в одном из стандартных пакетов. С увеличением числа стержней в ферме увеличивается и размер матрицы уравнений равновесия узлов. Начиная с некоторого значения, любой численный метод начинает давать погрешности, недопустимые, если речь идет о таких ответственных расчетах, как расчеты мостов, покрытий промышленных сооружений, концертных залов, стадионов. Именно в таких сооружениях как правило применяются фермы с большим числом панелей. В работах [1-3] показано, что для многих статически определимых стержневых регулярных (с периодической решеткой) ферм возможно получить формульное решение, свободное от упомянутого &quot;проклятия размерности&quot;.  Аналитические решения  для пространственных [4-10]  и плоских ферм [11-19] получены с использованием системы компьютерной математики Maple и метода индукции. В настоящей работе на основе программы [20] для нахождения усилий в стержнях статически определимых фермах и упомянутого метода индукции выводятся формулы для прогиба центрального узла плоской фермы (рис. 1). Ферма с n панелями (считаются по нижнему поясу) содержит m=4n+18 стержней и 2n+9 сочленяющих узлов. Ферма статически определима, однако из трех уравнений равновесия конструкции в целом (как это обычно делается в начале расчета) найти пять реакций не удается. Это связано с тем, что ферма без опор не является жестким телом и имеет две степени свободы. Отсюда неизбежно применения полного расчета фермы вырезанием всех узлов и составление общей системы равновесия.          1. Рассмотрим решение задачи о действии сосредоточенной силы. В программу [20] вводятся координаты узлов, порядок соединения стержней и узлов. Результатом расчетов являются аналитические выражения для усилий. Смещение вычисляется  по формуле Максвелла – Морагде       — усилия в стерж­нях фермы от действия единичной  нагрузки P,   —  длины стержней, EF — жесткость стержней (принята одинаковой для всех стержней). Принимается четное число панелей n=2k. Суммирование ведется по всем стержням, кроме опорных.  В процессе счета было замечено, что при k=2,5,8... определитель системы уравнений равновесия обращается в ноль. Для того, чтобы исключить эти значения из метода индукции для параметра k выбирается закон изменения   Рис.1. Ферма при значениях Получено следующее выражение для прогиба                                                                                     (1)где  . Методом индукции найдены коэффициентыДля этого из решений для ферм с числом панелей от 1 до 14 были выявлены последовательности коэффициентов перед кубами линейных размеров a и c соответственно: Оператор rgf_findrecur из пакета  genfunc системы Maple по этим данным дал рекуррентные уравнения, которым удовлетворяют члены последовательностей:Рис.2. График зависимости прогиба фермы от числа панелей, L=100м Одновременно с выводом  формулы для прогиба можно получить и формулы для расчета реакции опоры стержней. Горизонтальная компонента реакции неподвижной опоры:  . Вертикальные реакции подвижных опор:  2.  Рассчитаем в (1)  коэффициенты от распределенной нагрузки ( рис.3).Рис.3. Ферма с распределенной нагрузкойМетодом индукции полученоДля этого из решений для ферм с числом панелей от 1 до 18 были выявлены последовательности коэффициентов перед кубами линейных размеров a и c соответственно:7, 207, 399, 1871, 2811, 7683, 10315, 21771, 27423, 49703, 60087, 98487, 115699, 176571, 203091, 293843, 332535, 461631Оператор rgf_findrecur из пакета  genfunc системы Maple по этим данным дал рекуррентные уравнения, которым удовлетворяют члены последовательностей:  .</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Hutchinson R. G., Fleck N.A. Microarchitectured cellular solids - the hunt for statically determinate periodic trusses // ZAMM  Z. Angew. Math. Mech. 2005. 85, No. 9, Pp. 607-617.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Hutchinson R. G., Fleck N.A. Microarchitectured cellular solids - the hunt for statically determinate periodic trusses // ZAMM  Z. Angew. Math. Mech. 2005. 85, No. 9, Pp. 607-617.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Hutchinson R.G., Fleck N.A.  The structural performance of the periodic truss // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2006. Vol. 54. No. 4. Pp. 756-782.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Hutchinson R.G., Fleck N.A.  The structural performance of the periodic truss // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2006. Vol. 54. No. 4. Pp. 756-782.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Zok F. W., Latture R. M., Begley M. R. Periodic truss structures // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2016. vol. 96.  Pp. 184-203. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2016.07.007</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zok F. W., Latture R. M., Begley M. R. Periodic truss structures // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2016. vol. 96.  Pp. 184-203. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2016.07.007</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kirsanov M. N. Stress State and Deformation of a Rectangular Spatial Rod Cover // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. 2016. Vol. 31. No. 3.  Pp. 71-79.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M. N. Stress State and Deformation of a Rectangular Spatial Rod Cover // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. 2016. Vol. 31. No. 3.  Pp. 71-79.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kirsanov M. N. Analysis of the buckling of spatial truss with cross lattice // Magazine of Civil Engineering. 2016. No. 4. Pp. 52 - 58. DOI: 10.5862/MCE.64.5</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M. N. Analysis of the buckling of spatial truss with cross lattice // Magazine of Civil Engineering. 2016. No. 4. Pp. 52 - 58. DOI: 10.5862/MCE.64.5</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н. Аналитическое исследование жесткости пространственной статически определимой фермы // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 2 (101). С. 165-171.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N. Analiticheskoe issledovanie zhestkosti prostranstvennoy staticheski opredelimoy fermy // Vestnik MGSU. 2017. T. 12. Vyp. 2 (101). S. 165-171.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н., Андреевская Т.М. Анализ влияния упругих деформаций мачты на позиционирование антенного и радиолокационного оборудования // Инженерно-строительный журнал. 2013. №5(40). С. 52-58.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N., Andreevskaya T.M. Analiz vliyaniya uprugih deformaciy machty na pozicionirovanie antennogo i radiolokacionnogo oborudovaniya // Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal. 2013. №5(40). S. 52-58.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н. Изгиб, кручение и асимптотический анализ пространственной стержневой консоли // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 5 (49). С. 37-43.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N. Izgib, kruchenie i asimptoticheskiy analiz prostranstvennoy sterzhnevoy konsoli // Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal. 2014. № 5 (49). S. 37-43.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н. Расчет пространственной стержневой системы, допускающей мгновенную изменяемость // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 3. С. 48-51.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N. Raschet prostranstvennoy sterzhnevoy sistemy, dopuskayuschey mgnovennuyu izmenyaemost' // Stroitel'naya mehanika i raschet sooruzheniy. 2012. № 3. S. 48-51.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Voropai R. A., Kirsanov M.N. On the deformation of spatial cantilever trusses under the action of lateral loads // Science Almanac.  2016. No. 9-2(23). С.17-20. DOI: 10.17117/na.2016.09.02.017</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Voropai R. A., Kirsanov M.N. On the deformation of spatial cantilever trusses under the action of lateral loads // Science Almanac.  2016. No. 9-2(23). S.17-20. DOI: 10.17117/na.2016.09.02.017</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Доманов Е. В. Аналитическая зависимость прогиба пространственной консоли треугольного профиля от числа панелей//Научный альманах. 2016. №6-2 (19). С. 214-217.   DOI: 10.17117/na.2016.06.02.214</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Domanov E. V. Analiticheskaya zavisimost' progiba prostranstvennoy konsoli treugol'nogo profilya ot chisla paneley//Nauchnyy al'manah. 2016. №6-2 (19). S. 214-217.   DOI: 10.17117/na.2016.06.02.214</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ершов Л.А Формулы для расчета деформаций пирамидального купола // Научный альманах. 2016. № 11-2(25). С. 315-318. DOI: 10.17117/na.2016.11.02.315</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ershov L.A Formuly dlya rascheta deformaciy piramidal'nogo kupola // Nauchnyy al'manah. 2016. № 11-2(25). S. 315-318. DOI: 10.17117/na.2016.11.02.315</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tinkov D. V.,  Safonov A. A. Design Optimization of Truss Bridge Structures of Composite Materials // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2017. Vol. 46, No. 1, Pp. 46-52. DOI: 10.3103/S1052618817010149</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tinkov D. V.,  Safonov A. A. Design Optimization of Truss Bridge Structures of Composite Materials // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2017. Vol. 46, No. 1, Pp. 46-52. DOI: 10.3103/S1052618817010149</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Астахов С.В. Вывод формулы для прогиба внешне статически неопределимой плоской фермы под действием нагрузки в середине пролета// Строительство и архитектура. 2017. Т. 5. № 2. С. 50-54.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Astahov S.V. Vyvod formuly dlya progiba vneshne staticheski neopredelimoy ploskoy fermy pod deystviem nagruzki v seredine proleta// Stroitel'stvo i arhitektura. 2017. T. 5. № 2. S. 50-54.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н., Суворов А.П. Исследование деформаций плоской внешне статически неопределимой фермы // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 8 (107). С. 869-875. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.869-875</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N., Suvorov A.P. Issledovanie deformaciy ploskoy vneshne staticheski neopredelimoy fermy // Vestnik MGSU. 2017. T. 12. Vyp. 8 (107). S. 869-875. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.869-875</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B16">
    <label>16.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н. Анализ прогиба арочной фермы // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2017. - № 5. - С. 50-55</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N. Analiz progiba arochnoy fermy // Stroitel'naya mehanika inzhenernyh konstrukciy i sooruzheniy. 2017. - № 5. - S. 50-55</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B17">
    <label>17.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М. Н. Анализ усилий и деформаций в корабельном шпангоуте моделируемого фермой // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 3. - С. 560-569. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-3-560-569</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M. N. Analiz usiliy i deformaciy v korabel'nom shpangoute modeliruemogo fermoy // Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. - 2017. - T. 9. - № 3. - S. 560-569. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-3-560-569</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B18">
    <label>18.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kirsanov M.N., Zaborskaya N.V. Deformations of the periodic truss with diagonal lattice // Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 3. Pp. 61-67. doi: 10.18720/MCE.71.7.).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N., Zaborskaya N.V. Deformations of the periodic truss with diagonal lattice // Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 3. Pp. 61-67. doi: 10.18720/MCE.71.7.).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B19">
    <label>19.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Belyankin N.A., Boyko A. Y. Analysis of the deflection of the flat statically determinate girder // Sciense Almanac. 2017. N 2-3(28). С. 246-249. https://elibrary.ru/download/elibrary_28913792_32626016.pdf</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Belyankin N.A., Boyko A. Y. Analysis of the deflection of the flat statically determinate girder // Sciense Almanac. 2017. N 2-3(28). S. 246-249. https://elibrary.ru/download/elibrary_28913792_32626016.pdf</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B20">
    <label>20.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кирсанов М.Н. Maple и Maplet. Решения задач механики. СПб.: Изд-во Лань, 2012.     512 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kirsanov M.N. Maple i Maplet. Resheniya zadach mehaniki. SPb.: Izd-vo Lan', 2012.     512 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
