ТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
В статье разработана модель для единичных составных полосок в блоке – клине и арках между наклонными трещинами, а также выполнена аппроксимация прямоугольных поперечных сечений с помощью малых квадратов в элементах матрицы.
Из анализа работ Н.И. Карпенко и С.Н. Карпенко получены «нагельные» усилия Qs в продольной растянутой арматуре и сдвиг трещины D s , как функции ширины раскрытия и деформаций бетона в зависимости от косинуса угла q . При этом определены экспериментальные «нагельные» усилия Qs,exp и зависимости сдвига трещины Dcrc,exp от 0 а h/0 в виде экспоненты для деформаций арматуры e s × ms,3 и расстояния 1x.
На основе принятых гипотез получен условный модуль сдвига шва xm для полоски составной конструкции единичной длины при известной разности средних относительных линейных и угловых деформаций бетона (или арматуры). Это позволяет снизить порядок системы дифференциальных уравнений Ржаницына, а также получить в каждом шве сумарные угловые деформации gzx,stitch,sum,i бетона и «нагельный» эффект арматуры. При этом кривизны составных стержней связаны с суммарным изгибающим моментом в стержне из нескольких брусьев и суммой их жесткостей. Параметры матрицы жесткости для сжатой зоны бетона и рабочей арматуры получены из решения системы уравнений равновесия, деформаций и физических соотношений.
В статье рассматриваются упругие изотропные пластинки в виде равнобедренных треугольников с комбинированными граничными условиями (комбинация условий шарнирного опирания и жесткого защемления по сторонам контура). Выполнены расчеты с использованием МКЭ для определения интегральных физических характеристик в рассматриваемых задачах F (максимального прогиба равномерно нагруженных пластинок w0 и основной частоты колебаний в ненагруженном состоянии ω). На основе полученных численных результатов построены аппроксимирующие функции: «максимальный прогиб – коэффициент формы пластинок», «основная частота колебаний – коэффициент формы пластинок», структура которых соответствует структуре аналогичных формул, полученных при представлении известных точных решений в соответствующих задачах технической теории пластинок в изопериметрическом виде. На основании свойств коэффициента формы пластинок эти аппроксимирующие функции ограничивают все множество рассматриваемых интегральных физических величин и поэтому могут использоваться в качестве опорных решений при расчете треугольных пластинок произвольного вида методом интерполяции по коэффициенту формы (МИКФ). Рассмотрен пример расчета пластинки в виде прямоугольного треугольника с шарнирным опиранием сторон.
При обследовании типовых панельных домов были обнаружены характерные дефекты и разрушения, такие как крены и перекосы стеновых панелей. В данной статье произведено определение жесткости стеновой панели с проемом панельного дома серии I-515/5 при заданном перекосе панели в своей плоскости. Панель рассчитывалась численно по нелинейной деформационной модели методом конечных элементов и аналитически. Для решения задачи использовался программный комплекс ЛИРА-САПР 2017. Расчет производился с учетом нелинейности и ползучести материала. В результате были получены поля нормальных и касательных напряжений в панели и вычислена сдвиговая жесткость. Произведенный анализ полученных результатов показал, что следует учитывать возможное снижение фактической жесткости панели при перекосе против расчетной, полученной согласно нормам.
Рассматривается взаимосвязь максимальных прогибов от статической равномерно распределённой нагрузки W0 и основной частоты собственных поперечных колебаний ω круглой изотропной пластинки линейно переменной толщины с утолщением к краю при однородных условиях опирания по внешнему контуру в зависимости от соотношения толщины пластины в центре к толщине по краю. По результатам исследования построены графики зависимости максимального прогиба и частоты собственных колебаний пластинки от соотношения t1/t2. Показано, что для круглых пластинок линейно переменной толщины при t1/t2<1,1 коэффициент К с точностью до 5,9% совпадает с аналитическим коэффициентом для круглых пластинок постоянной толщины. Числеными исследованиями установлено, что при соотношении толщин на контуре и в центре равном двум расхождение коэффициента К, устанавливающего связь между статическими и динамическими характеристиками платин, составляет порядка 25% для шарнирного опирания по контуру и до 37% при жёстком опирании. Это свидетельствует о более значительном влиянии неравномерного распределения массы для таких граничных условий. >< 1,1 коэффициент К с точностью до 5,9% совпадает с аналитическим коэффициентом для круглых пластинок постоянной толщины. Числеными исследованиями установлено, что при соотношении толщин на контуре и в центре равном двум расхождение коэффициента К, устанавливающего связь между статическими и динамическими характеристиками платин, составляет порядка 25% для шарнирного опирания по контуру и до 37% при жёстком опирании. Это свидетельствует о более значительном влиянии неравномерного распределения массы для таких граничных условий.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Тепловлажностный режим заглубленных частей может оказывать существенное, а иногда решающее значение, для нормализации микроклимата всего памятника. Опыт теплофизических исследований в церковных памятниках архитектуры свидетельствует о широком круге факторов определяющих воздействие температурно-влажностного режима заглубленных объемов на формирование условий сохранности памятника в целом. В настоящее время лаборатория климата музеев и памятников архитектуры ГОСНИИР проводит исследования по данной проблеме с целью создания методики изучения и нормализации тепловлажностного режима надземной и подземной части здания как единого целого. Такой подход необходим для выработки проектных и технологических решений по оптимизации условий сохранности памятника. В статье рассматривается практический пример обеспечения тепловлажностных условий сохранности памятника с монументальной живописью.
В нормативной базе РФ по сейсмостойкому строительству предполагается развитие пластических деформаций в железобетонных конструкциях при сейсмическом воздействии. Их наличие оказывает существенное влияние на напряженно-деформированное состояние, несущую способность и механизм разрушения железобетонных конструкций при действии знакопеременных нагрузок большой интенсивности. В статье изложена методика и основные результаты экспериментальных исследований, связанных с оценкой влияния пластических деформаций на работу изгибаемых железобетонных элементов при смене знака усилия. Представлены данные о снижении несущей способности образцов при смене знака усилия с ростом максимальных пластических деформаций в первом полуцикле нагружения, получены значения предельных коэффициентов пластичности по деформациям арматуры, соответствующие началу разрушения бетона сжатой зоны при смене знака усилия, построены эпюры деформаций нормальных сечений опытных образцов при прямом и обратном нагружении.
АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО
После периода относительного затишья в строительстве и проектировании тонкостенных большепролетных оболочек и стержневых многослойных оболочечных структур, который по мнению ведущих архитекторов мира начался в 1980-е годы, наступило время расширенного применения пространственных структур в архитектуре общественных и промышленных зданий. Реже оболочки применяются в малогабаритном жилищном строительстве: экологические деревни, ноосферная и бионическая архитектура. Весь 20-й век не прекращались исследования по развитию аналитических и численных методов расчета оболочек на прочность и устойчивость, по созданию новых строительных материалов. Геометры создали и изучили более 600 аналитических поверхностей, которые могут быть приняты за срединные поверхности оболочек строительного и машиностроительного назначения. В итоге к началу 21-го века архитекторы и инженеры имели весь набор необходимых средств для продолжения традиций «золотого века оболочек». Анализ проблем с применением новых форм в параметрической архитектуре, проведенный в статье, показал, что более десяти классов поверхностей из их классификации не нашел еще применения в архитектуре и машиностроении. Сделано предположение, что число применяемых классов поверхностей не будет расширяться, а новые идеи формообразования оболочек будут базироваться на использовании уже хорошо известных поверхностей, а именно, поверхностей вращения, переноса, зонтичных, минимальных, линейчатых и волнообразных поверхностей. В основном будут проектироваться оболочечные структуры с учетом экологических, энергосберегающих требований и трансформирующиеся структуры.
Рассмотрены варианты архитектурно-пространственного, композиционного решения въездного знака в малые города. Проанализированы особенности архитектурно-художественного, конструктивного, композиционного решения въездного знака, применение отделочных материалов.
Обосновывается актуальность развития малого города с учетом исторических, культурных, экономических особенностей и достижений района, а также символы культуры и многовековой истории региона в контексте решения проблем градостроительной деятельности.
Приведены требования к оценке по каждому характерному показателю, влияющему на выявление новых архитектурно-художественных и эстетических возможностей представления символа на въезде в малый город.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
В Российской Федерации большинство легкоплавких глин, применяемых в производстве керамического кирпича, имеют низкое содержание оксида алюминия (Al2O3=12-15%). При таком низком содержании оксида алюминия в глинистых материалах из них невозможно получить кирпич марок М150 и выше. Для возведения несущих стен нижних этажей зданий повышенной этажности (15 этажей и более) требуется керамический кирпич марок ─ М150-М300. В такие глинистые материалы для получения сейсмостойкого кирпича М150 и выше необходимо вводить отощитель, содержащий А12О3>50%. С учетом сокращения запасов традиционного высокоглиноземистого природного сырья необходимо найти новые способы его замещения различными видами отходов. Опыт передовых зарубежных стран показал техническую осуществимость этого направления и применения еще и как инструмента защиты природной среды от загрязнения. В настоящей работе взамен природных традиционных отощителей предлагается использовать шлак от выплавки безуглеродистого феррохрома содержащий А12О3=55,8%. В качестве глинистого материала использовалась некондиционная бейделлитовая глина, которая без отощителей не пригодна для производства керамического кирпича. Получен на основе шлака от выплавки безуглеродистого феррохрома и некондиционной глины керамический сейсмостойкий кирпич М125-М175 в интервале температур 1050-1100оС.
В статье рассматривается вариант укрепления грунтов земляного полотна автомобильных дорог комплексным вяжущим на основе гранулированного шлака медеплавильного производства и гидратной извести. Представлены характеристики исследуемого шлака, микрофотоснимки его поверхности, а также химический и фазовый составы. Выполнено подробное описание рентгенодифрактограммы исследуемого шлака с обработкой полученных рефлексов с использованием базы данных ICDD PDF-2. Проведены расчеты гидролитических равновесий с использованием основных фаз, найденных по данным рентгенофазового анализа. Расчетным методом установлено, что при уровне рН=11-12 в известково-шлаковой смеси протекает разложение силикатов и алюмосиликатов железа с образованием гелей гидроксидов железа и алюминия, а также аморфного кремнезема. На основе полученного комплексного вяжущего изготовлены стандартные образцы укрепленного суглинистого грунта и определены его физико-механические свойства. Результаты проведенных экспериментов дают перспективную возможность для получения укрепленных грунтов на основе комплексного минерального вяжущего с прочностью на сжатие до 2,2 МПа.