ТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
В статье проведен анализ гипотез о депланации угловых деформаций в железобетонных конструкциях при изгибе с кручением. Рассмотрен простой способ из семейства метод сеток для аппроксимации деформаций сложных функций при рассматриваемом сложном напряженном состоянии. Построены и проанализированы эпюры угловых и линейных деформаций в таких конструкции для нахождения этих деформаций, изгибающих и крутящих моментов воспринимаемых бетоном сжатой области с использованием принятых гипотез и коэффициентов для проецирования нормальных и касательных напряжений (деформаций) посредством диаграмм сжатого бетона и рабочей арматуры. Аппроксимацией расчетного сечения малыми квадратами построена пространственная поверхность деформаций, с соответствующими градиентами этих деформаций в сечении с трещиной и на этой основе записаны выражения для суммарных продольных деформаций и деформаций сдвига в сечении элемента при изгибе с кручением. С использованием мембранной аналогии функций напряжений Тимошенко-Гудьера и предложенного варианта новых сложных функций из семейства метода сеток проведен анализ погрешности нахождении значения сложных функций в рассмотренных характерных точках (2%) и в любых точках поперечного сечения (7%).
Использование предложенных гипотез и приведенного варианта сложных функций позволяет учитывать депланацию сложнонапряженного сечения железобетонного элемента с трещинами, испытывающего изгиб с кручением.
Предложен показатель качества коэффициентной сеточной обратной задачи Коши для балок в строительных конструкциях. Показатель построен на основе теории регуляризации обратных задач. Аналитически и натурным экспериментом смоделировано шарнирное опирание балки на колонну. Информационно-измерительной системой исследованы модели измерения и вычислений при равномерной непрерывной норме погрешности измерения прогибов и вычисления параметров идентификации балки. Модели отличаются различными сочетаниями видов внешней нагрузки.
Мера влияния погрешности средства измерений и распределения узлов сетки аппроксимации на погрешность определения коэффициентов уравнения прогибов балки с фиксированным младшим коэффициентом описана безразмерным абсолютным числом обусловленности задачи. Проанализированы значения безразмерного абсолютного числа обусловленности и показателя качества задачи в зависимости от распределения узлов сетки аппроксимации, погрешности средства измерений и типа модели измерения и вычислений.
Предложено использовать полученные аналитические зависимости для анализа строительных конструкций на стадии экспериментально-теоретических исследований.
Стальные балки с гибкими стенками привлекают своей эффективностью при работе на изгиб. Для таких балок весьма актуальным становится вопрос обеспечения местной устойчивости. Расчетные формулы в большинстве случаев сложны и имеют ограниченную область применения. В связи с этим особое место приобретают расчеты на основе КЭ моделей, которые позволяют более универсально учесть всю специфику проектируемого элемента. В статье рассматривается расчет устойчивости стенки балки при совместном действии локальных и сдвиговых усилий посредством конечно-элементного моделирования. Созданы численные модели и произведен сравнительный анализ с экспериментальными результатами. Представлено описание принципов построения КЭ моделей (размер сетки КЭ, модель материалов и т.д.), которые необходимо соблюдать при оценке несущей способности балок с гибкими стенками. Анализ чувствительности КЭ модели к входным параметрам выявил наиболее важные параметры (предел текучести стали, толщина стенки), неопределенность которых необходимо учитывать при создании КЭ моделей. Сходимость результатов позволяет использовать метод конечных элементов при проектировании стальных балок для качественной и количественной оценке несущей способности. Однако требуется дальнейшая разработка унифицированных принципов построения КЭ моделей и их верификация на большем количестве экспериментальных данных, а также определение частных коэффициентов для учета изменчивости и неопределенности получаемых результатов с учетом регламентированных параметров надежности.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Рассматриваются каменные своды исторических зданий, которые из-за снижения несущей способности требуют ремонтно-восстановительных работ. Дается анализ механизмов разрушения цилиндрических сводов в зависимости от соотношения их высоты к пролету. Анализируются преимущества усиления сводов с помощью армирования композитными материалами. Дается описание технологии поверхностного армирования каменных конструкций с помощью композитных материалов на полимерцементной матрице FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix). Приводится методика экспериментальных исследований моделей армированных и не армированных сводов. На основе эксперимента показано, что эффективность армирования сводов предопределяется особенностями их напряженно-деформированного состояния и механизмов разрушения. В частности, эффективность армирования возрастает с увеличением отношения высоты сводов к его пролету. Данные результаты обоснованы тем, что в высоких сводах доминирующее значение имеет соотношение изгибающих моментов и продольных сил, а в случае пологих сводов в их сечениях доминируют продольные и поперечные силы, а разрушение происходит в виде скалывания по наклонным сечениям. Также эффективность армирования возрастает при их несимметричном нагружении относительно середины пролета. По результатам исследования построены графики зависимости максимальных вертикальных перемещений сводов, показывающих существенное влияние армирования на увеличение их жесткости. Кроме этого подчеркивается, что к настоящему моменту существует необходимость в устойчивой теории прочности сложных каменных конструкций – криволинейных, сводчатых и других, находящихся в сложном напряженном состоянии. Ее появление может существенно упростить и унифицировать расчеты, производимые при обследовании каменных зданий, составлении проектов их реставрации и реконструкции, решить проблемы прочности кладки современных фасадных систем.
В научной литературе практически отсутствуют результаты экспериментальных исследований коррозионно-поврежденных сжатых железобетонных элементов. Как результат достоверно оценить напряженно-деформированное состояние данных конструкций особенно при динамических нагружениях практически невозможно. Для проведения экспериментальных исследований было изготовлено 37 железобетонных образцов – колонн квадратного сечения размерами 100х100 мм, высотой 700 мм. В железобетонных образцах создавались локальные коррозионные повреждения бетона и арматуры при этом для ускоренного корродирования элементов в качестве агрессора использовался концентрированный раствор (37%) соляной кислоты (HCL). В статье описаны экспериментальные исследования изменения динамических свойств внецентренно сжатых коррозионно-поврежденных железобетонных элементов. На основании данных тензометрии установлено, что коррозионные повреждения приводят к уменьшению высоты сжатой зоны бетона за счет уменьшения сечения растянутой арматуры, а также отсутствия совместной работы арматуры с бетоном. По данным тензометрии получены деформаций внецентренно сжатых коррозионно-поврежденных и неповрежденных сечений, которые показали, что эпюры деформаций принципиально различаются очертанием. Полученные в результате натурного исследования деформации арматуры и бетона, позволили оценить напряженно- деформированное состояние поврежденных и не поврежденных коррозией конструкций по параметру Ne-1/r (кривизна). Установлено влияние коррозионных повреждений на характер разрушения внецентренно сжатых элементов.
Целью настоящей работы является получение сведений о состоянии несущих и ограждающих строительных конструкций илового резервуара, выявление и фиксация существующих дефектов для оценки их возможного влияния на строительные конструкции в процессе дальнейшей эксплуатации илового резервуара. Для достижения поставленной цели проведены архивные изыскания, отобрана и изучена документация по объекту, выполнена инженерная обмерка несущих конструкций, проведено обследование строительных конструкций и выполнена выборочная фотофиксация состояния конструкций, выполнены графические материалы, разработано техническое заключения с выводами и рекомендациями по дальнейшей безопасной эксплуатации конструкций. Обследование включало внешний осмотр строительных конструкций с фиксацией их повреждений. Общее техническое состояние конструкций, наличие и характер распространения дефектов предварительно фиксировались визуально, а затем уточнялись с помощью измерительной техники. Также были выполнены поверочные расчеты элементов резервуара с анализом проектной и действующей нагрузки на элементы сооружения илового резервуара, определена прочность бетона несущих конструкций резервуара ультразвуковым методом.
АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО
В настоящее время поднялся интерес к проектированию и строительству оболочек, срединные поверхности которых нельзя задать аналитическими формулами, то есть трудно применить геометрическое моделирование, и оболочечных структур складчатого типа, сформированными пересечением плоских или криволинейных элементов. Эти сооружения выполняются в стиле дигитальной архитектуры или применяются экспериментальные методы. Опираясь на исследования начертательной и аналитической геометрий, архитекторы в XX-ом и начале XXI-го веков создали много запоминающихся складчатых сооружений различного назначения. Это проиллюстрировано в статье на примере многих плоскогранных сооружений. Использовались иллюстрации, обнаруженные в сети интернета, и личные фотографии автора. На основании проведенных исследований сделан вывод, что плоскогранные складки применялись и применяются очень широко в различных областях архитектуры и строительства. Наличие численных методов расчета позволяет проектировать структуры различной степени сложности. Это подтверждено ссылками на многочисленные использованные источники. Но с этим выводом не согласны некоторые архитекторы, считающие, что, несмотря на множественные попытки осмысления складки, она по-прежнему остаётся одной из наименее изученных форм в архитектуре.
Впервые разносторонне проводятся обследования городских и загородных усадеб Курского края 1-й пол. XVIII в. (обмеры, фотофиксация, натурные зарисовки), выявляются архивные и печатные источники, воскрешающие образы утраченных дворянских и купеческих усадеб, осуществляется общий анализ исследуемой темы.
Важным результатом исследования становится раскрытие особенностей влияния архитектуры Москвы и Замосковного края на другие регионы страны (на примере Курского края), что открывает новые страницы многогранной культуры, архитектуры и строительства русской провинции.
Введение в научный оборот конкретных памятников архитектуры Замосковного и Курского края заданного периода, их углубленное изучение может быть использовано в научной литературе, лекционных курсах и проектно-охранной документации.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
В статье представлены результаты влияния комплексной добавки на улучшение физико-механических характеристик материала. Оценка физико-механических характеристик бетона произведена для четырех типов бетона. Основными оценочными параметрами, являлись: сроки схватывания, прочность на сжатие и растяжение при изгибе, водопоглощение. В представленной работе авторы использовали комплексную добавку, содержащих в своем составе щелочь (каустическая сода), послеспиртовую барду (отходы спиртового производства) и регулятор твердения (гипс) в разных соотношениях. Показано, что совместное применение в составе комплексной добавки, обладающей хорошо совместимыми механизмами их влияния на процессы гидратации, схватывания и твердения цементной массы, взаимно дополняет и усиливает действие каждого ингредиента добавки. Увеличение концентрации комплексной добавки в цементной смеси до 7% от массы цемента не только оказывает влияние на процесс разжижения цементного раствора, сокращение времени схватывания и твердения цементной массы, но и повышает прочность на сжатие цементного камня на всех сроках твердения. Анализ дает основание утверждать, что комплексная добавка обеспечивает уменьшение водопоглощения бетона. Выявлено, что бетон с исследуемой комплексной добавкой обладает высокими физико-механическими показателями. Найдены оптимальные дозировки рассматриваемой добавки, которые использовались в настоящей работе.
Основной задачей получения бетонов, в частности для гидромелиоративного строительства, с повышенными эксплуатационными показателями путем модифицирования их структуры и свойств комплексными добавками с каждым годом становится всё более актуальным. В рамках данных исследований рассмотрены вопросы, связанные с модификацией состава тяжелого бетона с применением комплексной химической добавки, состоящей из суперпластификатора Melflux 5581 F и водорастворимой полимерной добавки Полидон-А.
Целью исследования является разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего получение тяжелого бетона на основе полидисперсного вяжущего с комплексным полимерным модификатором (Melflux + Полидон-А) для сельскохозяйственного строительства.
Объект исследования - тяжелый бетон на основе полидисперсного вяжущего с комплексным полимерным модификатором для сельскохозяйственного строительства.
Результаты исследования: Полученный модифицированный бетон характеризуется повышением прочности на сжатие и растяжение при изгибе, условному коэффициенту интенсивности напряжений, водопоглощению, водонепроницаемости и морозостойкости, что дает возможность рекомендовать его для производства строительных изделий и конструкций, работающих в суровых условиях эксплуатации, в частности, для лотков оросительных систем.