Реальные нелинейные диаграммы деформирования арматуры и бетона составляют основу современного диаграммного метода расчета железобетонных конструкций. Данный метод позволяет наиболее точно учитывать физико-механические и реологические свойства железобетона при различных режимах силового нагружения конструкций. Для распространения диаграммного метода на расчет железобетонных конструкций при совместном действии нагрузок и повышенных температур необходима существенная корректировка диаграмм деформирования арматуры и бетона. В данной статье рассматривается переход от диаграмм деформирования арматуры при нормальной температуре к диаграммам деформирования при совместном действии силовых и температурных воздействий до +500°С. При этом изменяются основные физико-механические характеристики диаграмм в зависимости от значений температуры нагрева. Рассматриваются изменения этих характеристик для двух видов арматуры – без площадки текучести и с площадкой текучести. Полученные результаты представляют основу для построения метода расчета железобетонных конструкций при совместном действии нагрузок и различных режимов нагрева.

Приведена расчетная модель для определения уровневого расстояния между трещинами в железобетонных конструкциях. Модель построена на обобщении известной в теории трещин в железобетоне гипотезы Томаса Ф.Г. и ее обобщении Вл.И. Колчуновым применительно к усовершенствованной теории деформирования железобетона с трещинами. Суть предложенного обобщения состоит в том, что напряженное состояние в бетоне и арматуре в окрестности трещины и на участке между трещинами определяется с учетом деформационного эффекта, заключающегося в том, что при хрупком разрушении растянутой бетонной матрицы деформация берегов трещины сдерживаются реакцией арматурного стержня, а профиль трещины нелинейно искривляется. В результате относительные взаимные смещения бетона и арматуры и уровневое расстояние между трещинами определяются интегрированием эпюр распределения деформаций бетона и арматуры на различных участках в блоке двумя смежными трещинами. С использованием полученных аналитических зависимостей для расчета уровневого расстояния между трещинами поведены численные исследования по определению расстояния между трещинами и ширины раскрытия трещин. Полученные результаты сопоставлены с имеющимися результатами испытаний железобетонных конструкций, а также с результатами расчета по методикам российских и зарубежных норм. Показано, что расчетные зависимости предлагаемой модели полностью отражают полученную экспериментально качественную картину многоуровневого процесса образования трещин, когда при дискретном уменьшение расстояния между трещинами обратно пропорциональном изменению изгибающих моментов происходит увеличение ширины раскрытия трещин.

Аналитический метод задания поверхности по сравнению с другими значительно упрощает дальнейший ход проектирования криволинейных оболочечных структур и оболочек. Пользуясь универсальностью суперэллипсов, которые составляют семейство замкнутых плоских кривых симметричных относительно двух координатных осей, можно принять их за тройку кривых главного каркаса проектируемой поверхности. В результате плоскопараллельного переноса каждого из трех суперэллипсов вдоль другого направляющего суперэллипса при условии прохождения подвижного суперэллипса через симметричные точки третьего суперэллипса главного каркаса будет получена тройка разных поверхностей с тождественным главным каркасом. Этот метод построения поверхностей получил широкое распространение во многих отраслях строительства, техники и науки. В статье описаны и проиллюстрированы двадцатью девятью рисунками практически все известные поверхности с главным каркасом из 3-х суперэллипсов. Их было обнаружено более девяти десятков. Некоторые поверхности были приняты за срединные поверхности тонких строительных оболочек, для которых определены их напряженно-деформированные состояния. Приведенные результаты и список использованной литературы из 32 наименований помогут найти новые направления в исследовании поверхностей и оболочек этого типа, которые обладают определенными достоинствами.

Объектом исследования является расчет статически неопределимых стержневых систем при температурных воздействиях. Цель данной работы - предложить простой алгоритм расчета стержневых конструкций с использованием идеи метода контурных усилий. Базовые контуры определяются путем разделения данной конструкции на статически неопределимые контуры вместо традиционного подхода к учету лишних неизвестных метода сил во всей конструкции. Предлагаемый подход позволяет упростить расчет благодаря использованию условий совместности контурных деформаций и автоматическому выбору в качестве лишних неизвестных - усилий для каждого базового контура. Преимущество представленного подхода заключается в простой структуре матрицы системы уравнений – матрицы податливости конструкции: расположение нулевых и ненулевых блоков в которой зависит только от нумерации контуров. Построены в явном виде матрицы податливости элементов-стержней для произвольной системы координат, изложен способ построения матриц совместности деформаций для произвольных контуров, разработан простой алгоритм метода контурных усилий. Приведены некоторые численные примеры для более подробного описания представленного алгоритма.

Древесина перекрестноклееная (ДПК) является современным многослойным материалом с высокой несущей способностью, которая позволяет возводить многоэтажные здания из деревянных конструкций. В настоящем исследовании была изучена взаимосвязь максимального прогиба и частоты собственных колебаний в 3-х слойной плите из ДПК при переменной величине зазоров в среднем поперечном слое при разных граничных условиях. Исследование выполнено численным методами в вычислительном комплексе SCAD++ методом конечных элементов (МКЭ). Результатом исследования является проверка фундаментальной закономерности для плиты из ДПК с изменяемой величиной зазоров в центральном слое. Данный результат вносит вклад в развитие вибрационного метода контроля качества строительных конструкций с применением плит из ДПК с аналогичными параметрами и количеством слоев.

Надежность (безопасность) проектируемых конструкций обеспечивается использованием расчетного значения несущей способности, установленного с учетом неопределенности (изменчивости, погрешности) несущей способности. Учет неопределенности осуществляется посредством вероятностной модели, которая представляется как закон распределения с входящими в него статистическими параметрами. Наиболее важными и часто используемыми статистическими параметрами являются среднее значение и коэффициент вариации. Определение коэффициента вариации для несущей способности, вычисленной на основе численных моделей (компьютерного моделирования), является важной задачей, так как существующие классические методы не могут быть применены. По этой причине целью данной статьи является развитие и исследование точности методов определения коэффициента вариации несущей способности, вычисленной посредством компьютерного моделирования. Предложенный метод определения коэффициента вариации основан на разложении функции в ряд Тейлора с последующим применением различных схем численного дифференцирования. Верификация выполнена на обобщенных нелинейных моделях несущей способности, для которых можно получить точное решение с помощью метода Монте-Карло. Практическая реализация предложенного метода продемонстрирована на конечно-элементных моделях.В качестве результатов выполненного исследования можно выделить собственно методы определения коэффициента вариации несущей способности, вычисленной посредством компьютерного моделирования, и значения коэффициентов вариации для обобщенных моделей несущей способности тонкостенных элементов с учетом потери местной устойчивости стенки и с последующим включением поясов балки в работу.Наиболее точно оценить значение коэффициента вариации можно с использованием разложения в ряд Тейлора и численного интегрирования по 3 точкам, однако такой метод требует 2N+1 вычислений, поэтому он может быть рекомендован только для отдельных верификационных задач. В качестве практического метода оценки коэффициента вариации следует использовать разложение в ряд Тейлора и численное интегрирование по 2 точкам (требуется N+1 вычислений).

Землетрясения вызывают горизонтальные и вертикальные ускорения земной поверхности, что может привести к повороту и изгибу конструкций. Колонны, как элементы строительных конструкций, подвержены воздействию сейсмических сил, что может вызывать их кручение. Также при землетрясениях одной из наиболее серьезных угроз для зданий и сооружений является возможность возникновения пожаров. Поэтому вопросы исследования устойчивости сжатых металлических элементов с кручением при температурном воздействии являются весьма важными для сейсмических районов. В работе получены методики аналитического и численного расчета для определения устойчивости сжатых металлических элементов с кручением при температурном воздействии.

Расчетный анализ проводится на основе методов численного моделирования в программном комплексе ANSYS Mechanical. В качестве испытуемой конструкции разработана модель стальной колонны из двутавра, выполненной из стали С355. Для проведения теплового расчета использовался модуль "Transient Thermal" посредством приложения к обогреваемым поверхностям температурного нагружения, изменяющегося по времени. Нагрев колонны производится по стандартной температурной кривой газовой среды в условиях пожара. Для выполнения аналитического расчета разработаны программы для расчетов в ПК Matlab. Алгоритм аналитического расчета потери устойчивости сжатого элемента при температурном воздействии основан на определении коэффициента снижения модуля упругости и температуры нагрева, соответствующие подобранному промежуточному значению температурного коэффициента снижения предела текучести.

Приведены сравнительные графики изменения критической температуры от действия нагрузки при численном и аналитическом расчете и диаграммы понижения критической силы при температурном воздействии.

Разработаны методики численного и аналитического расчета устойчивости сжатого элемента с кручением при огневом воздействии в ПК Ansys и Matlab.

Приводится в аналитической форме решение задачи о продольном изгибе внецентренно сжатого железобетонного элемента с эксцентриситетами приложения продольной силы в двух плоскостях при динамическом догружении с учетом начального напряженно-деформированного состояния, сформированного предшествующим длительным нагружением эксплуатационной нагрузкой. Объектом исследования являются колонны железобетонных каркасов зданий и сооружений, подверженные динамическому догружению в результате возникновения начального локального разрушения в конструктивной системе. Исследование выполняется аналитическим методом при следующих допущениях и ограничениях: до образования трещин деформирование сечений согласуется с гипотезой Бернулли; проекции деформированной оси колонны аппроксимируются синусоидами; влияние кратковременных нагрузок и их изменчивости на формирование напряженно-деформированного состояния колонны на момент наступления особой расчетной ситуации не учитывается; для нагрузки и начальных прогибов принят кусочно-линейный закон изменения во времени. В качестве модели бетона при рассматриваемом режимном нагружении используется комбинация вязкоупругой модели наследственного старения и модифицированной модели Максвелла с учетом нелинейно упругой связи напряжений и условно мгновенных деформаций. Выполнена валидация принятой модели материала на фоне экспериментальных данных. Приведено решение задачи об определении напряженно-деформированного состояния железобетонной колонны с учетом принятой модели материалов при статико-динамическом нагружении с учетом влияния ползучести.

В Сибири наблюдается тотальное доминирование в градообразовании железнодорожных магистралей и судоходных рек. Проблема «транспорт-расселение» рассматривается на конкретных материалах Ангаро-Енисейского макрорегиона интерзонального типа. Строительство Северо-Сибирской железной дороги создаст дополнительный ресурс для совершенствования структуры расселения Ближнего Севера на основе идеи «базовый город – вахтовый метод», сформированной в советское время. Использование таких форм пространственной организации объектов производства Нижнего Приангарья как кластеры и Среднего Приангарья как территории опережающего развития, свойственных инновационной экономике, позволит сформировать каркас расселенческой системы на основе базовых поселений, образованных из уже существующих городов.

Предложены перспективные формы трансформации сложившейся структуры расселения Ангаро-Енисейского макрорегиона, в основе которой лежит концепция формирования интерзональных систем, предусматривающих как внешнее, так и внутреннее централизованное вахтово-экспедиционное расселение на севере Иркутской области и Красноярского края.

В представленной работе исследовано нестационарное температурное поле в однослойной кирпичной ограждающей конструкции стены здания. Для моделирования нестационарного температурного поля стены здания было решено дифференциальное уравнение теплопроводности методом конечных разностей по явной разностной схеме с учетом краевых условий третьего рода. Приведена формула, по которой можно рассчитать значение эксплуатационной теплопроводности при известном значении эксплуатационной влажности строительного материала. Для расчетов приняты однослойные ограждающие кирпичные конструкции с толщинами оснований равными 0,12 м, 0,25 м и 0,51 м в городе Москве. Представлены результаты расчета температур в сечениях ограждающих конструкций с течением времени при значении теплопроводности, выбранном согласно нормативному документу. Также представлено время, за которое в ограждающей конструкции устанавливается стационарное температурное поле. Для кирпичных стен определено время наступления стационара при температуре наружного воздуха равной температуре наиболее холодной пятидневки.

В связи с постоянно растущими требованиями к качеству и надежности бетонных конструкций, в частности для строительства тоннелей, ставится задача разработки модифицированных бетонов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В данном исследовании рассматриваются вопросы, связанные с модификацией состава тяжелого бетона с использованием комплексной химической добавки, включающей в своем составе суперпластификатор совместно с водорастворимой полимерной добавкой Полидон-А. Установлено, что процесс действия химической активации частиц метакаолина изучен недостаточно, в связи с этим представленные исследования, заключающиеся в поиске решений повышения эксплуатационных характеристик за счет процесса его предварительной обработки щелочной средой pH=10 совместно с микроармирующим компонентом (волластонит), являются актуальными. Целью исследования было установить положительное действие процесса активации метакаолина с комплексным модификатором совместно с микроармирующим компонентом на модифицирование структуры тяжелого бетона для повышения прочностных и гидрофизических свойств. Объектом исследования являлся модифицированный тяжелый бетон на основе активированного метакаолина с комплексным модификатором (суперпластификатор + Полидон-А) совместно с микроармирующим компонентом для бетонных конструкций тоннелей.

Результаты исследования: Установлено положительное влияние комплексного модифицирования на свойства тяжелого бетона путем уменьшения содержания вяжущего (цемента) и замены его метакаолином, предварительно активированным щелочной средой с pH=10 с модификатором и волластонитом, позволяющее повышать прочностные и гидрофизические характеристики: прочность на сжатие в возрасте 28 суток составила 68,6 МПа в сравнении с контрольным составом – 39,4 МПа; водопоглощение – 2,4%; марка по водонепроницаемости – W14, что дает возможность применять данный состав на практике для получения строительных изделий и конструкций с заданными характеристиками, эксплуатирующихся в условиях повышенной нагрузки и агрессивной среды, в частности, для конструкций тоннелей.