Приведены результаты экспериментальных исследований сложного сопротивления железобетонных конструкций квадратного поперечного сечения из тяжелого бетона класса В25 при кручении с изгибом: графики прогибов и углов поворота, зависимости деформаций бетона, полученные по показаниям розеток электротензорезисторов, по отношению к исследуемому сечению. Также, определены главные деформации удлинения (укорочения) с использованием данных, полученных по показаниям розеток электротензорезисторов. Арматура испытываемых образцов специально подобрана таким образом, чтобы в стадии, предшествующей разрушению в ней достигалась текучесть. Наличие экспериментальных данных подобного рода требуется для оценки предложенных методов расчета конструкций прямоугольного поперечного сечения при рассматриваемом напряженно-деформированном состоянии, например, для проверки значений обобщенной нагрузки трещинообразования, ее величины относительно предельной разрушающей нагрузки, расстоянии между трещинами на разных уровнях трещинообразования, ширины раскрытия трещин на уровне оси рабочей арматуры и на удалении двух диаметров от осей арматуры, а также вдоль всего профиля трещины на различных ступенях нагружения конструкции, координат точек образования пространственных трещин, схем образования, развития и раскрытия трещин. При проведении экспериментальных исследований установлено, что в испытываемых конструкциях ширина раскрытия трещин на уровне оси рабочей арматуры в два-три раза меньше, чем на расстоянии двух диаметров от оси рабочей арматуры. Благодаря полученным в ходе испытаний значениям параметров и картинам трещин возможно уточнить рабочие гипотезы и предпосылки, использованные для построения расчетной модели сопротивления железобетонных конструкций прямоугольного поперечного сечения при кручении с изгибом.

Значительная часть территории Российской федерации относится к сейсмически опасным районам. В действующих нормах при расчете железобетонных зданий на сейсмические нагрузки предполагается развитие пластических деформаций. Они учитываются при определении нагрузок путем введения понижающего коэффициента K ₁ , но не учитывается их влияние на прочность элементов. Пластические деформации арматуры приводят к возникновению остаточных трещин в сжатой зоне бетона и вследствие этого к снижению несущей способности изгибаемых элементов на последующих циклах нагружения. Предложен приближенный метод определения глубины несомкнутых трещин и остаточной высоты сечения при смене знака внутренних усилий после достижения максимального прогиба. Глубина остаточной трещины определяется из условия равновесия продольных сил, с учетом напряженно-деформированного состояния изгибаемого элемента на трех этапах нагружения: в момент достижения максимальных пластических деформаций, на этапе разгрузки и в момент начала образования трещины после смены знака усилий. Проведено сравнение результатов, полученных приближенным методом, с результатами расчета конечно-элементной модели балки.

Испытание статической нагрузкой буронабивной висячей сваи не даёт достаточных данных о сопротивлении глинистых грунтов основания сваи. По результатам стандартного испытания невозможно судить о причинах линейности и нелинейности деформаций основания, об изменениях скорости осадки, о видах сопротивления и распределении усилий, о действии нагружаемой сваи на соседние сваи и подземные конструкции. На основе анализа материалов испытаний и наблюдений за строящимися и эксплуатируемыми сооружениями, лабораторного моделирования и расчётов предложена схема сопротивления основания и методы определения её параметров. Схема включает силы сопротивления по боковой поверхности, под нижним концом сваи и на периферии основания. Часть внешней нагрузки передаётся грунтом на периферию основания трещинами сдвига и отрыва, образующимися в грунтах, хрупко разрушающихся при деформациях под действием упругих сил на контакте грунта с боковой поверхностью и под нижним концом сваи. Реакция грунта на периферии основания содержит как упругую, так и пластическую составляющие вертикальной и горизонтальной ориентаций. Реализация схемы возможна при испытании сваи методом постоянно возрастающей нагрузки с непрерывным измерением деформаций грунта на контакте с боковой поверхностью, на расстоянии от неё с помощью глубинных марок, давления грунта под нижним концом сваи и регистрацией их показаний синхронно регистрации осадки сваи.

Высокопрочный сталефибробетон, изготовленный на основе мелкозернистого высокопрочного бетона, является весьма перспективным строительным материалом, в частности, для строительства высотных зданий и сооружений повышенной массивности. Введение стальной фибры в матрицу бетона позволяет значительно снизить влияние таких недостатков мелкозернистого бетона, как повышенная хрупкость и взрывной характер разрушения, а также положительно влияет на свойства бетона при растяжении. Однако широкое использование высокопрочного сталефибробетона в настоящее время ограничено, среди прочего, отсутствием экспериментально обоснованной нормативной базы для этого материала. Предлагаемая статья призвана восполнить этот пробел. Современные направления техники направлены на внедрение в практику диаграммных методов расчета на основе реальных диаграмм деформирования материала под нагрузкой. В статье описана методика построения изохронных диаграмм для мелкозернистого высокопрочного бетона и фибробетона с дисперсным армированием в количестве 1,5% по массе, изготовленных из комплектующих российского производства. Изохронные диаграммы позволяют рассчитать деформацию материала в зависимости от уровня нагрузки в любой момент, в том числе при длительном нагружении. Внесены изменения в существующую методику, позволяющие учитывать нелинейность как текущих, так и предельных характеристик ползучести в зависимости от уровня нагрузки. Предложенные теоретические зависимости хорошо сходятся с экспериментальными данными.

Ранее было установлено, что поверхность разрушения бетона образованная от растяжения, описывается методами фрактальной геометрии. Показано, что величина фрактальной размерности связана с градиентом растягивающих напряжений, с крупностью заполнителя и как было показано ранее не зависит от прочности бетона, кроме того фрактальная размерность зависит от размера образца только до тех пор, пока его размер не достигнет величины, к которой применима линейная механика разрушения. Коэффициент интенсивности напряжений связан с фрактальной размерностью, и обе характеристики связаны с крупностью заполнителя. Предложена связь для критического коэффициента интенсивности напряжений () характеризующего трещиностойкость материала в нелинейноймеханике разрушения с размерами трещины и образца. Коэффициент интенсивности напряжений для фрактальной трещины () может быть использован для расчетов конструкций методами нелинейной механики разрушения.

При аварийных ситуациях, вызванных внезапным удалением из каркаса здания одного из несущих элементов, в сечениях внецентренно сжатых конструктивных элементов (колонны, пилоны, раскосы и пояса ферм и т.д.) вследствие резкого роста эксцентриситетов приложения нагрузок может быть реализовано напряженно-деформированное состояние более невыгодное по сравнению с их НДС на стадии нормальной эксплуатации от действия основных и особых сочетаний нагрузок. В тех случаях, когда догружаемые в результате аварийной ситуации внецентренно сжатые элементы конструктивной системы обладают «изящным» сечением, либо приобрели средовые (коррозия) или механические (сколы, погиби) повреждения в процессе эксплуатации, в качестве возможного сценария исчерпания их несущей способности может стать потеря устойчивости формы. В работе предложен подход к построению деформационных критериев для оценки особого предельного состояния внецентренно сжатых стержневых элементов железобетонных каркасов зданий, основанный на использовании комбинации нелинейного деформационного расчета и нелинейного расчета на устойчивость формы. Показано, что предельные значения деформаций для рассмотренного железобетонного элемента могут определяться критериями прочности или устойчивости в зависимости от соотношения размеров и структуры сечений элементов конструктивной системы, а также соотношения усилий, действующих в сечениях конструктивного элемента.

В работе рассматривается система «балка-основание», в которой балка со свободными краями сначала находилась на сплошном упругом основании, но при внезапном образовании дефекта в основании под правой частью балки, оно исключено из работы. В результате расчётов, выполненных методом начальных параметров, определены перемещения и внутренние усилия для статической задачи. Решена динамическая задача по определению усилий и перемещений с учётом трёх вибрационных нагрузок , приложенных в произвольных точках d при изменении условий опирания правой части балки на упругое основание, определены значения коэффициентов динамичности. Сформулированы условия, которые необходимо учитывать при анализе динамического поведения конструкции под действием вибрационных нагрузок в случае изменения условий опирания на упругое основание.

Обоснована целесообразность плазменной обработки сырьевых компонентов для повышения физико-механических показателей строительных растворов на цементном вяжущем. Разработанный метод плазменной модификации сырьевых компонентов характеризуется высокой эффективностью и удобством в применении. Рассмотрено влияние ремонтных составов на цементном вяжущем на прочность восстановленных и усиленных плит перекрытия, моделирующих плоские железобетонные плиты перекрытия коммуникационных коллекторов. Показано, что ремонтные составы на цементной основе восстанавливают несущую способность плит перекрытия на 72,1 - 96,5%, а разрушение восстановленных плит происходит по ремонтному составу. Установлено, что внешнее армирование восстановленных железобетонных плит перекрытия с помощью углеродной ленты марки CarbonWrapTape 230/150 повышает их несущую способность в 1,7 - 3,8 раза. Эффективность применения эпоксидных композиционных материалов для усиления строительных конструкций различного функционального назначения подтверждена результатами экспериментальных исследований и поверочных расчетов железобетонных плит перекрытия.

В работе предпринята попытка получения геополимерных строительных материалов с повышенной биологической стойкостью на основе отходов стекла для создания альтернативы портландцементу. С использованием современных физических методов исследованы процессы структурообразования цементирующих веществ на основе натриево-калиевых силикатных стекол. Установлено, что при твердении композиционных материалов на основе стеклощелочного связующего образуются соединения сложного щелочного гидроалюмосиликатного состава. Исследована устойчивость разработанных материалов в условиях воздействия биологически активных сред. Выявлены потенциальные биодеструкторы материалов, эксплуатирующихся в помещениях с различным микроклиматом, обусловленным производственным процессом.

Качество внутренней среды зависит от комфорта и безопасного проживания людей в помещении. Ученые работают над преодолением негативного влияния среды на население городов. Тем не менее, существующий жилой фонд страны зачастую не отвечает современным эколого-гигиеническим требованиям. При выборе строительных конструктивных решений и систем обеспечения микроклимата зданий необходимо учитывать факторы, приводящие к поступлению вредных веществ, создающих реальную угрозу для здоровья и жизни людей. Интенсивное применение в жилищном строительстве новых полимерных материалов, и другие воздействия на внутреннюю среду зданий могут приводить к снижению качества внутренней среды помещений. Учет этих факторов необходим при выборе строительных решений и создании комфорта инженерными системами обеспечения микроклимата зданий.

Целью исследования являлось определение связи структуры и свойств гипсового композита на основе полуводного гипса с наполнителем в виде полых стеклянных микрогранул с характеристиками водопотребности и степени наполнения смеси микрогранулами. В работе использовался стеклянный наполнитель с размерами полых микрогранул 0,1 - 50 мкм с вакуумом внутри. Для решения поставленной задачи был выбран двухфакторный планированный эксперимент, где в качестве выходных факторов были выбраны предел прочности при сжатии и средняя плотность гипсового композита. Полученные данные подтверждают эффективность использования исследованных отечественных полых микрогранул для получения облегченных материалов на основе полуводного гипса. Они оказывают пластифицирующий эффект в составе сырьевых смесей на основе гипсового вяжущего и способствуют снижению их средней плотности.

Получен керамический кирпич на основе межсланцевой глины и известковой муки без применения природных традиционных материалов. Процесс сушки керамического кирпича необходимо провести по оптимальному режиму, под которым понимают сочетание возможно малой его длительности, минимальных затрат энергии и высокого качества полуфабриката ─ отсутствие коробления, трещин и скрытых напряжений, которые способствуют появлению трещин в обжиге. При получение керамического кирпича только из межсланцевой глины, используемой в качестве глинистой связующей, без применения отощителей, наблюдается резкое падение предельного напряжения сдвига в интервале температур 20-80 ^о С, очевидно за счет появления трещин и деформационных искривлений. Использование в керамических массах известковой муки при получение керамического кирпича замедляет падение предельного напряжения сдвига в интервале температур 20-80 ^о С. Исследования показали, что для улучшения сушильных свойств керамической массы система «известковая мука ─ межсланцевая глина ─ вода» более однородна, по отношению к системе «межсланцевая глина ─ вода». Анализ предельного напряжения сдвига в условиях горячего формования показал, что особое значение в этом случае приобретает функция зависимости пластической прочности от формовочной влажности Р _m =f(W,t) чем функция зависимости пластической прочности от температуры Р _m =f(t).

Объектом исследования является цементный композиционный материал с добавлением утилизируемых оптических дисков. Цель исследования: установление зависимостей основных прочностных характеристик - прочности на сжатие, прочности на изгиб и плотности - от количества вводимых в смесь отходов и водоцементного отношения. Составы смесей для изготовления образцов цементного композиционного материала состояли из следующих компонентов: цемент, песок, измельченные отходы в виде утилизируемых оптических дисков и вода. По результатам испытаний образцов были разработаны математические модели, описывающие зависимости физико-механических свойств образцов цементного композиционного материала от доли отходов и водоцементного отношения. Установлено, что с увеличением количества вводимых в смесь измельченных отходов снижается прочность на сжатие, прочность на изгиб и плотность исследуемых образцов, однако оптимизация водоцементного отношения позволяет получить равнопрочные составы с различной долей отходов. Представлены компонентные составы смесей цементного композиционного материала с добавлением измельченных утилизируемых оптических дисков в количестве от 10 до 25 % от общей массы заполнителя, которые могут обеспечить получение строительных изделий с классом прочности на сжатие В20.

Выполнены обобщение и анализ научных гипотез и теорий отечественных и зарубежных исследователей в области механизма морозного воздействия на бетон. Представлена критическая авторская оценка их с позиций основ физико-химии силикатов и физики твердого тела. Сформулированы исходные предпосылки морозостойкости тяжелых бетонов и равнопрочных конструкционных легких бетонов в связи с их структурой, в т.ч. при использовании целенаправленных экспериментальных исследований авторов настоящей статьи по связи морозостойкости этих бетонов с их поровой структурой. При этом использованы термодинамические модели замерзания-оттаивания воды в т.ч. адсорбционных ее слоев в капиллярах пористых структур цементных материалов. Рассмотрены данные исследований критической степени водонасыщения бетона и дана обоснованная оценка ее как интегральной характеристики, определяющей возможность образования микро-, затем макродефектов в структуре бетона в процессе его циклического замораживания и оттаивания. На базе результатов аналитических и экспериментальных исследований, при использовании основных положений физики твердого тела, а также физико-химии силикатов разработаны физико-химические основы стойкости конструкционных легких бетонов в сравнении с равнопрочным тяжелыми бетонами к воздействию низких (до минус 70 ºC) отрицательных температур. Результаты выполненной работы рассматриваются авторами как современная научная база для разработки основных положений технологии изготовления конструкционных легких и тяжелых бетонов с высокими показателями долговечности (морозостойкости и водонепроницаемости), предназначенных для железобетонных конструкций инженерных сооружений, эксплуатируемых в суровых климатических условиях, в т.ч. в условиях арктического побережья.