ivdon3@bk.ru
В статье рассмотрены методы для определения частоты собственных колебаний и коэффициента динамичности консольно закреплённой стальной балки. В качестве методов использовался аналитический, метод конечных элементов в программной среде ANSYS и экспериментальный на вибростенд при двух способах нагружения: синусоидальной вибрацией методом качающейся частоты и широкополосной случайной вибрацией. Полученные значения частот собственных колебаний согласуются в рамках относительной погрешности 15%, значения коэффициентов динамичности – в рамках относительной погрешности 5%. Метод конечных элементов хорошо согласуется с аналитическим, притом требует выполнения меньшего количества операций для более сложных конструкций. Отличия в результатах экспериментов вытекают из различий методов нагружения объекта исследования.
Ключевые слова: амплитудно-частотная характеристика, метод конечных элементов, ANSYS, частота собственных колебаний, метод качающейся частоты, широкополосная случайная вибрация
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
Рассмотрено применение газодинамического метода с использованием нелинейной динамики к расчету встроенного в нижний этаж подземного сооружения на воздействие воздушной ударной волны с учетом обрушения надземной части здания. Известно, что воздействовать на встроенные подземные сооружения, предназначенные для защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, может возможное обрушение или завал от вышестоящего здания, при напоре на него воздушной ударной волны. Данная задача является актуальной, так как действующие методики основаны на линейных статических методах расчета и предполагают определенные допущения, в том числе, при расчете на обрушение, и все это может привести к трудно оценимым погрешностям в результатах расчётов. Поэтому, при решении данных задач, которые являются высоконелинейными, а сами рассматриваемые процессы быстротекущи, необходимо рассматривать применение более адекватных и точных методов, основанных на более строгих постановках, каким и является газодинамический метод с использованием нелинейной динамики.
Ключевые слова: аварийные взрывные воздействия, воздушная ударная волна, импульсные воздействия, нелинейная газодинамика, фаза сжатия, фаза разряжения, подземные сооружения, “Ambient”-элементы, эйлеровые сетки, прогрессирующее обрушение, обрушение конструкций
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
Целью статьи является разработка методики моделирования расчета и анализа трехслойных конструкций. Рассматриваются конструкции из многослойных композиционных материалов. Приведены соотношения, позволяющие определять характеристики многослойного материала при различной ориентации основы слоев композита. Приведен метод моделирования конструкции из трёхслойного материала: внешних несущих слоев из многослойного композиционного материала и слоя заполнителя между несущих слоев. Проведен расчет конструкции из однородного однослойного материала – магниевого сплава с цель определения траекторий максимальных напряжений конструкции при действии эксплуатационной :инерционной нагрузки при вращении стенда вокруг вертикальной оси. Траектории максимальных напряжений необходимы для задания углов наклона основы слоев, многослойного композиционного материала в конструкции. Проведен расчет конструкции при различной ориентации слоев восьмислойного композиционного материала несущих слоев. Выявлена структура, при которой конструкция имеет максимальную жесткость и прочность.
Ключевые слова: характеристики материала, многослойный композиционный материал, методы моделирования, трехслойные конструкции, расчет, анализ
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
В статье дано описание четырех разработанных конструкций образцов соединений цельнодеревянных элементов на алюминиевых накладках. Они позволяли проводить моделирование работы реальных соединений главных и второстепенной балок, а также ригелей и колонны. Проведены испытания образцов соединений, из четырех разработанных вариантов конструкций образцов выбран один, наиболее полно отражающий действительную работу реальных соединений деревянных элементов. Определены прочностные и деформационные характеристики соединения, верхняя граница области упругой работы (ВГОУР) соединения. На основании проведенных исследований определены особенности работы изучаемых соединений, осуществлена разработка образца соединения деревянного элемента с металлической накладкой, который позволял проводить разработку мер, направленных на повышение несущей способности и снижение деформативности изучаемых соединений без значительных материальных затрат, связанных с покупкой дорогостоящих накладок SHERPA.
Ключевые слова: цельная древесина, металлические накладки, испытание образцов соединений, несущая способность соединения, деформативность соединения, верхняя граница области упругой работы, полная деформация, остаточная деформация, упругая деформация, коэффициент
В статье предоставлены результаты расчета стальной фермы с параллельными поясами пролетом 36 м по второй группе предельных состояний с учетом выделенной доли длительности временной снеговой нагрузки. Выполнено сравнение результатов определения вертикальных перемещений узлов конструкции стальной фермы под действием постоянных и временной снеговой нагрузок.
Ключевые слова: ферма, расчетное сочетание нагрузок, модуль упругости, жесткость, доля длительности, прогиб, САПР
В статье рассмотрена методика приложения динамических воздействий на цилиндрические сетчатые покрытия. Обоснована необходимость учета колебательных процессов от работающих устройств и в случае механической поломки прикрепленного оборудования. Учтены особенности построения конструкций и расположения статических нагрузок. Приведен конкретный числовой пример в рамках применения прикладного программного обеспечения. Принята рациональная форма сетки с диагональным элементом посредине и получены приемлемые соотношения геометрических параметров. Указаны определяющие математические зависимости и показан процесс моделирования динамической нагрузки. Осуществлено прямое интегрирование уравнений движения. Выявлены закономерности влияния колебательных процессов на работу покрытия и получена наглядная визуализация результатов. Зафиксированы экстремальные значения силовых факторов и параметров деформирования конструкции на заданном интервале времени.
Ключевые слова: цилиндрическое сетчатое покрытие, прямое интегрирование уравнений движения, динамическое воздействие, силовой фактор, параметр деформирования
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
Рассматривается работа новых российских регуляторов РЕД. Приводятся результаты исследования соответствия регуляторов заявленному классу давления запирания с помощью установки «PLEXOR». Проведенные испытания показывают, что российские регуляторы давления газа в условиях импортозамещения по своим техническим и функциональным характеристикам не уступают иностранным аналогам.
Ключевые слова: пункт редуцирования газа, регулятор давления, класс давления запирания, диагностика, пределы настройки
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Рассматриваются вопросы сезонной неравномерности потребления газа для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения торгово-досугового комплекса. Приводятся расчеты объемного и мощностного показателей неравномерности потребления газа за 2020-2022 годы по данным архива приборов учета расхода газа.
Ключевые слова: расход газа, неравномерность потребления газа, объемный, мощностной показатели, торговый центр
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Строительный комплекс должен стать одним из главных драйверов выхода экономики России из кризиса. Для достижения отраслью максимальной отдачи необходимо также максимально сократить административные барьеры. Реформа контрольно-надзорной деятельности в Российской Федерации направлена на безаварийность, как строительства, так и эксплуатации возводимых объектов. Рассмотрен пример правильности назначения и соответствия требованиям технических регламентов, результатов инженерных изысканий на площадке со сложными инженерно-геологическими условиями: сейсмичность, просадочность на соответствие инженерных изысканий требованиям законодательства, технических регламентов, проектной и нормативной документации.
Ключевые слова: контрольно-надзорная деятельность, требования технических регламентов, сложные инженерно-геологические условия, инженерных изысканий
Рассмотрена методика определения трещинообразующих усилий, основанная на нормативном подходе. Проведены экспериментальные и теоретические исследования железобетонных балок из обычно тяжелого бетона, самоуплотняющегося бетона с модификатором и бетона каркасной структуры. Приведены формулы для определения предела прочности на растяжение в зависимости от предела прочности сжатие для каждого из рассмотренных видов бетона. Даны расчетные значения предельной растяжимости, определенные по различным методикам. Получены коэффициенты к формуле, связывающей приведенный и начальный модули упругости различных видов бетона. Проанализировано влияние точности экспериментального определения момента трещинообразования на изменение расчетных зависимостей.
Ключевые слова: момент трещинообразования, прочность на растяжение при изгибе, бетон каркасной структуры, самоуплотняющийся бетон с модификатором
Захоронение отработанных автопокрышек на полигоне ТБО является крайне неэффективным способом их утилизации, влекущим за собой увеличение площади мусорных полигонов и рост негативного воздействия на окружающую среду. Наименее финансово- и трудозатратным способом переработки автомобильных покрышек является измельчение на фракционную крошку. В статье предлагается ее использование в качестве связующего вещества при прокладке автомобильных дорог. Проведены исследования показателей, влияющих на эксплуатационные параметры асфальтового покрытия при различных значениях массы резиновой крошки в сравнении с чистой пробой и определена оптимальная масса добавляемой крошки.
Ключевые слова: резиновая крошка, покрышки, асфальтовая смесь, оптимальная масса
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
В данной статье рассматриваются перспективы и проблемы развития цифровых технологий в строительной отрасли Российской Федерации. В рамках работы представлены основные законодательные акты и федеральные проекты направленные на цифровизацию строительства в стране, особенности внедрения цифровых технологий на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства среди которых: информационное моделирование зданий (BIM), их цифровые двойники (Digital Twin), интернет вещей (IoT), с помощью которых создается единое информационное пространство, позволяющее собирать, систематизировать все полученные данные, на основании которых осуществляется управление на различных этапах жизненного цикла.
Ключевые слова: цифровая трансформация, строительство, жизненный цикл здания, BIM-технологии, Digital Twin
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Тенденции современного общества требуют быстрого решения вопросов по восстановлению аварийных зданий и сооружений. Новые методы усиления несущих конструкций зданий нацелены на уменьшение трудозатрат, сроков производства работ и необходимости в сложном оборудовании. В области усиления железобетонных конструкций такими методами являются композитные системы усиления. Хорошо зарекомендовав себя в работе с изгибаемыми и сжатыми элементами, имеются области, где их использование ещё не изучено. К одним и таких являются усиление железобетонных безбалочных перекрытий, в которых нарушен защитный слой бетона. Данная статья посвящена разработке метода усиления композитными материалами, где был нарушен защитный слой бетона. При этом внутренний момент пары сил уменьшает несущую способность элемента порядка 30%. В работе представлены преимущества нового метода композитного усиления и приведён возможный пример его использования на реальном объекте.
Ключевые слова: бетон, железобетон, композитный материал, углеволокно, углепластиковые ламели, углеламинат, гибкость, сжатые элементы, безбалочное перекрытие
Статья содержит результаты верификации конечно-элементной расчетной модели работы на осевое сжатие железобетонных конструкций с комбинированным армированием. Конструкции с комбинированным армированием (с несъемной сталефибробетонной опалубкой) нашли широкое применение при возведении сооружений атомных электростанций. Сталефибробетон, по сравнению с тяжелым бетоном, обладает повышенными прочностными и деформативными характеристиками, за счет чего выполняет функцию несущего элемента, воспринимающего сжимающие и растягивающие усилия. Исследование совместной работы сталефибробетона и тяжелого бетона является перспективным направлением исследований. Разработанная конечно элементная модель железобетонной конструкции с несъемной сталефибробетонной опалубкой с высокой степенью достоверности позволяет определить напряженно-деформированное состояние, перераспределение усилий между элементами сечения и параметры трещинообразования при нагружении. Описанную методику моделирования рекомендуется использовать при исследовании работы подобных конструкций.
Ключевые слова: АЭС, несъемная опалубка, испытание конструкций, Ansys, диаграмма деформирования, сталефибробетон, метод конечных элементов
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
В статье рассмотрено экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния радиально-балочных куполов. Максимальные значения напряжений зафиксированы в растянутых гибких элементах с пиковым значением 363,6 МПа. При расчетном сопротивлении материала проволоки Вр-I Rs=410 МПа имеется запас несущей способности 12%. Отметим высокий уровень напряжений в других гибких элементах со значениями в интервале от 141,4 до 274,72 МПа.
Ключевые слова: радиально-балочный купол, экспериментальные исследования, нагружение, тензорезисторы, деформация
Монолитная плита – это самый надежный тип фундамента. Конструкция выбирается в том случае, если будущее здание или сооружение будет стоять на участке со сложным грунтом. Рассмотрены три варианта организационно-технологических решений – pебристая фундаментная плита, сплошная фундаментная плита и фундаментная плита коробчатого сечения. Для каждой технологии рассматривается два варианта армирования – стальной и стеклопластиковой арматурой. Анализ существующих технологий устройства монолитной фундаментной плиты, проведенный в первом разделе данной работы показал, что использование этих технологий затрудняется рядом факторов, связанных с конструктивными и технологическими особенностями возводимого объекта. Выбор рациональной технологии устройства фундаментной плиты выполняется путем оценки влияния организационных, технологических и конструктивных факторов. По результатам сравнительного анализа методов устройства фундаментной плиты выявлено, что наиболее рациональной по критерию трудоемкости и стоимости для рассматриваемой конструкции железобетонной плиты 15,6х544 м, является технология № 1 - ребристая фундаментная плита с использованием опалубки МСК и армированием стеклопластиковой арматурой. Анализ полученных зависимостей и расчет коэффициентов показали, что факторы, влияющие на трудоемкость устройства монолитной фундаментной плиты, по степени значимости можно расположить в следующей последовательности: 1) конструктивные характеристики (наличие ребер, сплошная плита или наличие пустот); 2) толщина фундаментной плиты; 3) вид арматуры применяемый для армирования фундаментной плиты; 4) площадь сооружаемой плит.
Ключевые слова: монолитная фундаментная плита, стальная и стеклопластиковая арматура, факторный анализ, трудоемкость и стоимость возведения, производство работ
В данной работе представлена, разработанная авторами настоящей научной статьи, методика расчета по прочности железобетонных внецентренно сжатых стоек по действующей нормативной методике, согласно СП 63.13330.2018. Особенностью данной методики является условие, что, при расчёте по прочности, неизвестна внешняя сила, в свою очередь, нормативная методика, наоборот, ориентирована на вычисление площади поперечного сечения металлической арматуры при условии заранее известной внешней силы. Обратная задача нормами не предусматривается, так как используется в основном в научных целях. Следовательно, разработанная нами методика имеет большую ценность для научно-исследовательских работ, где важным фактором является определение прочности образцов для последующего сравнения с прочностью соответствующих эталонных образцов и разработки новых предложений к методикам расчёта. Для удобства читателя, разработанная методика расчёта представлена в виде примера расчета по прочности одного внецентренно сжатого железобетонного образца, с пояснениями и ссылками на формулы нормативной литературы. Рассчитанный образец был реально изготовлен и испытан в лаборатории кафедры ЖиКК ДГТУ и все его характеристики были найдены опытным путём, следовательно, расчётная методика основывается на сравнении с результатами экспериментальных исследований.
Ключевые слова: сталь, тяжелый бетон, железобетон, испытание, стойка, эксцентриситет, прочность, внецентренное сжатие
Проектирование энергоэффективных зданий основывается на анализе внешнего климатического воздействия на здания различного назначения, параметры воздушной среды внутри которых вполне определены. Климатические системы сооружений должны нейтрализовать отрицательное воздействие наружной среды, в частности ветрового воздействия. Оно определяет как температурный режим помещения, так и чистоту воздуха внутри них. Сложность как теоретических исследований, так и организации натурных опытов или продувки макетов зданий в аэродинамической трубе обуславливает необходимость прибегнуть к математическому моделированию ветрового воздействия на здание школы на основе программы StarCCm+. Получены поля скоростей при разных направлениях ветровой нагрузки, определены превышения теплопотерь здания по отдельным направлениям. Показана возможность проведения подобных исследований в более широком диапазоне начальных и граничных условий.
Ключевые слова: аэрация жилой застройки, математическое моделирование
Применение информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла строительного объекта требует пересмотра существующих подходов к организации работы специалистов, более тщательной проработки процессов информационного обмена, поиска новых более эффективных способов управления информацией и организации использования моделей. К периоду эксплуатации построенного объекта генерируется значительный объем различных данных и документов, да и на протяжении функционирования здания или сооружения есть необходимость собирать и анализировать значительные объемы информации. Обнаружение повреждений и прогнозирование поведения конструкции, поиск текущего местоположения элемента здания могут занимать много времени, а системный подход к управлению информационными потоками обеспечит повышение эффективности работы служб эксплуатации за счет снижения затрат при внеплановых ремонтах и увеличения сроков эксплуатации зданий. В данной статье рассматривается модель процесса интеграции данных, получаемых или передаваемых меткой, выполненной по технологии радиочастотной идентификации, и данных, хранящихся и используемых в информационной модели. Метки могут быть размещены на ответственных конструкциях, в сложных узлах или на трещинах для мониторинга за их раскрытием. Приведены подходы к управлению информационными потоками в зависимости от решаемых на этапе эксплуатации задач с учетом превентивного обслуживания элементов здания.
Ключевые слова: радиочастотная идентификация, технологии информационного моделирования, эксплуатация зданий, цифровизация, интернет вещей, отраслевые базовые классы, техническое обслуживание и ремонт, анализ состояния здания
В работе представлен обзор исследований по теме особого предельного состояния, представляющих интерес для развития теории и практического применения. В кратком виде представлены результаты основных работ, не утративших актуальность. Выделены перспективные направления развития для совершенствования теории особого предельного состояния: 1) Учет в расчетах жесткости узловых сопряжений, отдельных элементов конструкций. 2) Учет совместности работы сборных и сборно-монолитных конструкций, в том числе сдвиговой жесткости составных сечений. 3) Учет временного и пространственного характера воздействия. 4) Работа по расширению применения теории вне расчетов на прогрессирующее обрушение.
Ключевые слова: особое предельное состояние, особые воздействия, железобетон, деформативность, критерии особого предельного состояния
В статье выполнен анализ результатов обследований типовых навесных фасадных систем (НФС) с воздушным зазором, используемых при строительстве в городе Москве. Обладая большим количеством преимуществ, навесные вентилируемые системы имеют ряд недостатков, обусловленных с одной стороны самим конструктивным решением НФС: неоднородность, усадка и деформация слоёв утеплителя, проникновение воды через щели облицовки и т.п. С другой стороны, несоблюдение в той или иной степени технологии устройства НФС и недостаточная проработка нормативного обеспечения проектирования, монтажа и эксплуатации НФС приводят к снижению их качества. По ряду объектов обследования выявлено несоответствие проектным и техническим решениям: по материалу несущих конструкций; по материалу кронштейнов; по материалу самонарезающих винтов; по материалу облицовочных плит. По результатам обследования выявлена нецелесообразность применения облицовочных элементов из фиброцементных плит в целях исключения их обрушения и обеспечения безопасности людей, находящихся вблизи фасадов. А также нецелесообразно применение ветрогидрозащитных мембран «TYVEK House Wrap» (1060) для установки со стороны наружной поверхности теплоизоляции фасадов в связи с их пожароопасностью.
Ключевые слова: навесная фасадная система, вентилируемая, облицовочные плиты, крепежные элементы, дефекты, обследование, смещение, трещины, скол, деформация
Рассмотрены результаты, полученные в ходе экспериментальных исследований, прогибов железобетонных стоек двух гибкостей λh=10 и 20, испытанных при трех эксцентриситетах приложения нагрузки е0=0; 2,0см (0,16h) и 4,0см (0,32h). Выполнены теоретические расчеты прогибов согласно действующего свода правил (СП 63.13330.2018). На основании экспериментальных данных и результатов расчета было установлено, что значения теоретических прогибов существенно отличаются от экспериментальных. Был выполнен анализ влияния эксцентриситета приложения нагрузки и гибкости образцов на сходимость теоретических и экспериментальных значений прогибов образов, рассмотрены возможные причины несовпадения и разработаны предложения по совершенствованию расчетной методики.
Ключевые слова: бетон, железобетон, сжатые элементы, гибкость, эксцентриситет, вторая группа предельных состояний, прогиб
В рамках работы выполнен подробный анализ работы под нагрузкой конструкций хомутовых лесов и систематизированы особенности учета нагрузок и воздействий при выполнении прочностных расчетов. В статье проанализировано напряженно-деформированное состояние свободностоящих лесов. Предложен алгоритм расчета свободностоящих лесов с учетом особенностей конструктивных схем блоков, неуказанных в нормативной литературе. По результатам анализа данных серии численных экспериментов предложены конструктивные мероприятия по обеспечению несущей способности, жесткости и устойчивости против опрокидывания пространственных блоков свободностоящих лесов, которые позволят устанавливать блоки с отношение высоты к габаритным размерам, превышающим значение 3,5:1 на открытых площадках (снаружи зданий и сооружений) без крепления к существующим конструкциям.
Ключевые слова: стальные строительные леса, хомутовые леса, напряженное-деформированное состояние, конструктивные решения, устойчивость, несущая способность, нелинейный расчет, пространственный свободностоящий блок, расчаливание, внецентренное сопряжение элементов
Статья посвящена актуальной проблеме автоматизации процессов жизнеобеспечения системы «Интеллектуальное здание», решаемой за счёт внедрения модулей телеметрии, с целью соблюдения требований контроля, надзора и мер предосторожности. На примере технического обслуживания водопроводных сетей, рассматривается сфера разграничений и ответственности за эксплуатацию инженерных сетей и сооружений (между поставщиками и потребителями) с обеспечением анализа качества воды. Анализ АСДКУ (автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления) водозаборного узла показывает, что хотя вопросам контроля и распределения водоснабжения в городе посвящено много работ (как российских, так и зарубежных исследователей), сузив объект исследования до комплекса автоматизированной системы дозирования гипохлорита натрия (ГН) становится видна возможность её оптимизации (с учетом конкретных состояний системы). Приведённые в работе формулы расчёта открывают возможность в системе обезораживания (СО) чётко следить и детально анализировать основные параметры (СО). Автоматическое управление комплексом осуществляется контроллером и персональным компьютером (ПК), актуальность же состоит в расширении функционала работы водозаборного узла (за счёт использования технологических и управляющих модулей телеметрии, системы телеизмерений и телеуправления) с организацией бесперебойной, дистанционной работы диспетчерской службы. Разработанные модули (посредством пространственных моделей и моделей временных рядов) обеспечивают ряд дополнительных функций по контролю качества воды (остаточный хлор, учёт случайных факторов загрязнения), поддержке маршрутной технологии системы диспетчеризации, дистанционному управлению исполнительными механизмами, самодиагностике (программно - технического комплекса) и планированию (профилактических, ремонтно-восстановительных) работ инженерных систем. В результате оперативного мониторинга качества воды (с использованием модуля телеметрии) в хлораторной автоматически обеспечиваются оптимальные соотношения попадающего хлора в воду. При этом автором доказывается, что применение предложенного способа контроля и передачи данных позволяет выполнять непрерывную удалённую диагностику (каналов связи, работоспособности всех систем), отпадает необходимость направлять специалистов непосредственно на объект (параметризация, калибровка устройств осуществляется дистанционно). При этом быстрая установка предельных уровней и режимов работы позволяет гибко управлять производственным процессом, а при смене задач - перенастраивать и переоснащать систему.
Ключевые слова: Система телеметрии и телеуправления, Интеллектуальное здание, АСДКУ, система телемеханики, технологический модуль, модуль телеметрии, система диспетчерского контроля и управления, маршрутная технология системы диспетчеризации, управление производственным
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Проанализирована работа железобетонных стоек из бетона каркасной структуры. Сделан вывод о целесообразности применения бетона каркасной структуры в железобетонных колоннах.
Ключевые слова: бетон каркасной структуры