ТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Описаны способы задания исходных сейсмических воздействий в современных нормативных документах разных стран. Сейсмическое воздействие задаётся в виде спектров максимальных для скальных или жёстких грунтов. Для учёта локальных геологических условий используются поправочные грунтовые коэффициенты, которые не всегда правильно описывают усиление колебаний. Разработана методика, позволяющая учитывать влияние мягких слоёв грунта с учётом нелинейного поведения на параметры спектров максимальных реакций. Учёт нелинейного поведения грунта выполняется с помощью итерационного нелинейного метода эквивалентного нелинейному. При построении методики используются метод решения задач теории упругости и строительной механики, основанный на свойствах спектров Фурье финитных функций.
Для двухслойного массива грунта, расположенного на коренной породе, получена система уравнений для вычисления коэффициентов усиления спектров максимальных реакций поверхностными слоями грунтов, позволяющее более точно оценивать локальные инженерно-геологические условия.
Приведены результаты исследования несущей способности и деформативности внецентренно сжатых железобетонных составных элементов малой гибкости, изготовленных добетонированием сборных элементов до проектных размеров сечения. Исследованы совместная работа в составном сечении бетонов с различными прочностными и деформативными характеристиками при кратковременном и длительном нагружении, влияние предыстории нагружения на деформативность длительно нагруженных внецентренно сжатых железобетонных элементов, выявлен механизм перераспределения внутренних усилий между составными частями сечения в процессе нагружения и во времени, установлен характер разрушения опытных образцов. Установлено, что совместная работа бетонов с различными деформативными характеристиками значительно увеличивает предельную сжимаемость этих бетонов. При длительном действии внецентренно приложенной нагрузки на элементы малой гибкости выявлена возможность достижения предельного состояния второй группы.
В статье описываются основные принципы контроля термонапряженного состояния при бетонировании массивных бетонных конструкций на примере фундаментных конструкций высотных зданий проектируемого комплекса в Санкт-Петербурге. Целью исследования является разработка способов контроля термонапряженного состояния при бетонировании массивных конструкций на основании определения критерия трещиностойкости бетона. Для достижения поставленной цели были выполнены расчёты температурных полей бетонной конструкции при твердении бетона в строительный период и определены критерии трещиностойкости. Основные результаты данного исследования могут быть применены при проектировании и устройстве массивных фундаментных конструкций уникальных зданий и сооружений.
Работа посвящена актуальной проблеме защиты зданий и сооружений от различных по природе и происхождению динамических воздействий. Рассматривается эффективное средство подавления вибраций – динамические гасители колебаний. Предложена обобщенная модель системы многомассовых гасителей и рациональный, инженерноориентированный, метод расчета их параметров при полигармонических описаниях сложных динамических воздействий на строительные объекты, с использованием понятий и методов теории регулирования напряженно-деформированного состояния сооружений и конструкций, где роль регуляторов играют гасители. На основе декомпозиционного подхода получено аналитическое решение задачи определения параметров комплекса гасителей по заранее сформулированным требованиям к результатам регулирования динамического состояния деформируемой системы (сооружения, конструкции). На тестовых задачах выполнены оценки и анализ точности результатов расчетов модельных систем по разработанным методикам, алгоритмам и формулам.
В статье решается задача идентификации параметров моделей вязкоупругих материалов, выполненных из вспененного полиуретана с замкнутыми порами по результатам его испытаний на DMA-анализаторе (dynamical mechanical analysis). DMA-испытания позволяют определить вязкоупругие характеристики материалов – комплексный модуль упругости в широком диапазоне частот. Для инженерных приложений наиболее важным для практического применения является диапазон частот в пределах 1 – 1000 Гц – для решения проблем динамики (виброизоляции и сейсмоизоляции) и акустики (защита от структурной звукопередачи). При этом в инженерной практике используют разнообразные феноменологические модели материалов – начиная от модели Кельвина-Фойгта (КФ) и стандартного линейного твёрдого тела (СЛТ) – до моделей, содержащих дробные производные – дробная модель КФ, дробная модель СЛТ, в том числе с несколькими параметрами дробности. Используя результаты DMA-испытаний: зависимости действительной и мнимой частей модуля упругости от частоты, подбирают параметры указанных моделей используя метод наименьших квадратов. Оценивается точность аппроксимации, а также полученные параметры моделей для выбранного типа материала.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Предложена модель статико-динамического деформирования сжатого бетона в запредельном состоянии, применительно к расчетной схеме железобетонной рамы второго уровня при особом воздействии. Построены основные рабочие гипотезы для определения статико-динамического деформирования бетона и получены аналитические зависимости для определения предельных деформаций в бетоне сжатой зоны при переходе системы n-раз статически неопределимой в систему (n - 1). Бетон сжатой зоны моделируется представительным объемом в виде бетонной призмы характерных размеров. Для железобетонной рамы построена расчетная модель первого уровня с пространственными сечениями, моделирующими сложно напряженное состояние в пространственной трещине сложнонапряженного ригеля. В элементах рамы с рассматриваемыми пространственными сечениями учитываются расстояния между трещинами и запредельные деформации бетона, предшествующие разрушению.
В работе рассмотрен экспериментальный метод оценки деградации физико-механических свойств стальных элементов, подверженных ускоренной коррозии.
Исследование основывается на испытаниях образцов из стали Ст3пс с тремя выборками по типам профильных сечений (круглое, прямоугольное, уголок). Методика включает два этапа: электрохимическую коррозию в 5% растворе NaCl с фиксацией потери массы и толщины стенок образцов, а также механические испытания на растяжение эталонных полос, полученных, в соответствии с ГОСТ 7564-73. Для проверки изменения физико-механических свойств металла от действия коррозии и конкретно его охрупчивания экспериментально проверялась зависимость коррозионной стойкости стальных элементов от формы их поперечного сечения и геометрических параметров.
Производство строительных конструкций сопровождается различными нарушениями технологических требований, вследствие чего могут возникнуть дефекты и повреждения бетона, которые приводят к снижению его прочности. К таким дефектам могут относиться поверхностные раковины и полости, трещины на различных участках и пустоты в бетоне. Наиболее чувствительными к такого рода дефектам и повреждениям являются железобетонные изгибаемые конструкции, в частности, плиты. Рассматривается влияние различных положений участков с дефектным бетоном на несущую способность шарнирно опертых и защемленных железобетонных изгибаемых плит. Построены графики, показывающие изменение несущей способности железобетонных изгибаемых плит в зависимости от значения прочности дефектного бетона и его местоположения. Установлено, что для шарнирно опертых плит наибольшую опасность представляют зоны с дефектным бетоном в пролете и в угловых опорных зонах, а для защемленных плит в середине опорной зоны и в пролете.
Данная статья является первой в цикле статей, посвященных обобщению и анализу многочисленных опубликованных материалов по исследованию механических свойств бетона при нагреве. Необходимость изучения влияния температуры нагрева на механические характеристики бетона обусловлена необходимостью их использования в применяемых практических методиках расчёта по оценке огнестойкости конструкций. Дано представление об объёме имеющихся исследовательских программ, их доступности и различию. Описаны результаты многочисленных и разноплановых исследований прочностных и деформативных характеристик бетона, подтвержденные специальными методами исследования на воздействие температуры. Исследования механических свойств бетона при нагреве проводились по разным методам испытания, различных видов и составов бетона, что привело к большому разнообразию данных, что трудно установить какие-то закономерности. Связь напряжений и деформаций для бетона при нагреве не удаётся получить из опытов в прямом виде и необходима методика определения требуемых характеристик. Сделан вывод о необходимости стандартизации условий испытаний, научного обобщения, структурирования и анализа выявленного многообразия результатов исследования механических свойств бетона при нагреве, способное объяснить существующие закономерности и предсказать новые.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Статья посвящена исследованию особенностей деформирования и разрушения керамзитобетона, дисперсно армированного волокнами. Представлены результаты испытаний керамзитобетонных образцов, армированных высокомодульной базальтовой фиброй, а также низкомодульной синтетической микро- и макрофиброй. Рассмотрены экспериментальные данные силовых и энергетических характеристик трещиностойкости фиброкерамзитобетонных образцов, полученные экспериментально в соответствии с положениями ГОСТ 29167-2021 «Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении». Установлено, что армирование низкомодульными синтетическими макроволокнами может привести к повышению прочности керамзитобетона, причем более значительному даже по сравнению с армированием высокомодульными базальтовыми волокнами. Однако достижение этой прочности будет сопровождаться значительными прогибами.
Герметики нашли широкое применение в строительстве. Их применяют для герметизации разъемных и неразъемных соединений, конструкций, различных стыков и швов. Основной объем неотверждаемых герметиков представляют герметики на основе бутилкаучука. Эти герметики, обладая рядом преимуществ, имеют существенный недостаток – низкую атмосферостойкость.
Наибольший интерес в строительстве представляют атмосферостойкие герметики. Такие герметики возможно получать на основе этиленпропиленового каучука. Он обладает высокой атмосферостойкостью, стоек к озоновому окислению, но имеет низкую адгезию к различным субстратам.
Целью исследований является повышение адгезионной прочности неотверждаемого герметика на основе этиленпропиленового каучука. Для улучшения адгезионной прочности применяют технологические добавки. В качестве технологических добавок использовали битумы. В статье рассматривается влияние технологических добавок на адгезионную прочность. Показано, что применение технологических добавок повысило адгезионную прочность в 1,5 – 2 раза.