Введение. В настоящее время в строительстве широко используются балки в качестве несущих конструкций мостов, эстакад, покрытий, перекрытий, лестниц, площадок под оборудование и т. д. Для полного использования несущей способности конструкции и уменьшения расхода материала применяют балки переменного сечения по длине. При эксплуатации такие элементы конструкции подвергаются различным видам колебаний. Возникает необходимость рассмотрения вопросов колебательного движения.

Цель настоящей статьи состоит в применении численных методов при исследовании влияния инерционных сил вращения и при наличии сил вязкого трения на свободные колебания балок переменного сечения, которые приводят к определенным трудностям. Эта область исследования, несомненно, представляет большой интерес, так как расчеты прямо связаны с определением частот и форм собственных колебаний конструкций.

Материалы и методы. Свободные колебания описываются однородным дифференциальным уравнением в частных производных гиперболического типа. Используются методы разделения переменных, конечных разностей. Вводятся дискретная область в виде множества узлов равномерной сетки и однородная система алгебраических уравнений. Используется система уравнений в матрично-векторной форме.

Результаты. Определяются спектры собственных частот, коэффициенты затухания и собственные формы колебаний балки. Показано, что матрица коэффициентов является ленточной и пятидиагональной. Элементы матрицы являются функциями характеристического показателя. Коэффициент затухания и частота свободных колебаний определяются из системы двух нелинейных уравнений. Решение системы уравнений находится с помощью метода покоординатного спуска. Рассмотрен пример расчета балки из сварного двутавра. Вычислены пять элементов спектров коэффициентов затухания и собственных частот.

Выводы. Использование современных вычислительных комплексов MATLAB позволяет сочетать численные и графические способы. В решенных примерах удачно применены достоинства этих способов для определения собственных значений матриц и собственных функций, продемонстрирована надежность и высокая точность полученных результатов, позволяющая простым и универсальным способом определять характеристики свободных колебаний балок переменного сечения.

Введение. Одной из важнейших проблем в области применения огнезащитных покрытий стальных строительных конструкций является прогнозирование их срока эксплуатации или сохранение эффективности во времени. В настоящее время отсутствуют нормативные документы в области пожарной безопасности, регламентирующие проведение испытаний огнезащитных покрытий в процессе эксплуатации, а также определение их долговечности (срока службы).

Целью настоящей работы является разработка методов испытаний для определения стойкости к воздействию климатических факторов, сохранности огнезащитных и антикоррозионных свойств огнезащитных покрытий стальных строительных конструкций в процессе эксплуатации.

Материалы и методы. В качестве испытательных образцов для исследования старения огнезащитных покрытий применяются пластины из листовой стали марки 08кп и 08пс по ГОСТ 16523-97 и ГОСТ 9045-93 размером 600 × 600 × 5 мм с нанесенным на нее с лицевой стороны средством огнезащиты.

Результаты. В работе предложены методы испытаний тонкослойных вспучивающихся и конструктивных огнезащитных покрытий в процессе эксплуатации. Методика проведения ускоренных климатических испытаний образцов с тонкослойным вспучивающимся огнезащитным покрытием (огнезащитной краской) соответствует ГОСТ 9.401-2018, так как они по своей сути являются высоконаполненными лакокрасочными материалами. Для конструктивных огнезащитных покрытий разработана новая методика, последовательность и режимы проведения испытаний. Последующая оценка огнезащитных свойств покрытий и их сохранности проводится методами огнезащитной эффективности по ГОСТ Р 53295-99 и методами термического анализа, при которых сравниваются результаты, характеристики и графические зависимости для исходного огнезащитного покрытия и исследуемого образца после старения. Для тонкослойных вспучивающихся покрытий сохранение огнезащитных свойств дополнительно оценивается по коэффициенту вспучивания, а для конструктивных – по изменению теплопроводности.

Выводы. В результате проведенного исследования разработаны методы испытаний огнезащитных покрытий стальных строительных конструкций в процессе эксплуатации. Установлены предельные уровни изменения свойств покрытий. При оценке огнезащитной эффективности после ускоренных климатических испытаний она должна снижаться не более чем на 20 %. Для конструктивной огнезащиты допускается увеличение теплопроводности не более чем на 5 %. Для тонкослойных покрытий допускается уменьшение среднеарифметического значения коэффициента вспучивания не более чем на 30 % от исходного.

Заключение. Разработанные методы использованы при подготовке проекта национального стандарта Российской Федерации «Конструкции стальные строительные с огнезащитными покрытиями. Методы испытаний антикоррозионных свойств и стойкости к воздействию климатических факторов в процессе эксплуатации» для обеспечения нормативных требований пожарной безопасности для данных конструкций.

Введение. В статье излагаются вопросы математического моделирования динамической задачи в виде обобщенной системы с одной степенью свободы. Қ таким системам относятся высотные сооружения башенного типа. Обеспечение сейсмостойкости уникальных объектов башенного типа является актуальной проблемой.

Целью работы является определения напряженно-деформированного состояния исследуемого объекта от внешнего воздействия в виде заданной акселерограммы землетрясения.

Материалы и методы. Использованы методы строительной механики, динамики сооружений, а также методы численного моделирования. На основе уравнения Лагранжа получено уравнение движения обобщенной системы с распределенными параметрами. Методика исследований включала построение математических моделей рассматриваемых систем, их численный анализ, сопоставление полученных результатов с имеющимися данными.

Результаты. Разработана математическая модель, позволяющая проводить исследования напряженно-деформированного состояния сооружения при различных внешних воздействиях, в том числе сейсмических. Дифференциальное уравнение обобщенной системы решается непосредственно с использованием метода последовательных аппроксимаций и с использованием интеграла Дюамеля на каждом шаге по времени. На основе разработанного алгоритма составлена компьютерная программа на языке FORTRAN и получены кинематические и статические данные исследуемого объекта. На примере сооружения башенного типа исследованы свободные колебания от действия мгновенного импульса и получены результаты от заданной акселерограммы землетрясения.

Выводы. Из полученных результатов следует, что период свободных колебаний объекта совпадает с результатами численного моделирования. Результаты, полученные численным дифференцированием, практически совпадают с результатами численного интегрирования при различных воздействиях. Достоверность результатов подтверждается сравнением результатов, полученных двумя методами. Разработанные компьютерные программы могут быть использованы для проведения мониторинга уникальных объектов башенного типа.

Введение. В данной статье представлен методический подход к обоснованию мероприятий по обеспечению необходимых пределов огнестойкости ограждающих конструкций помещений АЭС с применением полевого моделирования пожара. Подходы к обоснованию пожарной безопасности рассмотрены на примере помещения промсклада топлива резервной дизельной электростанции АЭС.

Цель работы: разработка и детальная проработка методического подхода к обоснованию мероприятий по обеспечению необходимых пределов огнестойкости ограждающих конструкций помещений АЭС с применением полевого моделирования пожара.

Материалы и методы. Проведен анализ назначения и области применения различных методов моделирования динамики развития и распространения опасных факторов пожара. Моделирование пожара для обоснования мероприятий по обеспечению необходимых пределов огнестойкости ограждающих конструкций рассмотрено на примере помещения промсклада топлива резервной дизельной электростанции АЭС.

Результаты. На основании проведенного анализа различных методов моделирования динамики развития и распространения опасных факторов пожара показана возможность использования различных методов моделирования пожара при анализе пожарной опасности зданий и помещений. Были проведены расчеты и проанализированы полученные результаты для наиболее опасных сценариев развития пожара на примере конкретного типичного помещения АЭС, относящегося к системе аварийного снабжения АЭС. Были учтены требования по резервированию данных систем для обеспечения устойчивости к отказам в системах при технологических отказах и внешних воздействиях на эти системы.

Выводы. Полевой метод является наиболее универсальным из существующих детерминистических методов, поэтому он широко может использоваться для определения/уточнения требований к огнестойкости несущих и ограждающих конструкций помещений АЭС. Применение полевой модели динамики пожара для проведения расчетов опасных факторов пожара возможно в различных зданиях и помещениях. Особенно эффективно применение полевой модели динамики пожара подходит для обоснования достаточности предъявляемых требований по огнестойкости строительных конструкций исходя из обеспечения нераспространение пожара за пределы пожарной зоны в течение расчетного времени выгорания всей пожарной нагрузки. Полученные закономерности могут быть использованы при разработке/уточнении нормативных документов по обеспечению пожарной безопасности действующих и строящихся АЭС.

Введение. В статье освещаются вопросы обеспечения эксплуатационной надежности совмещенных покрытий в части накопления в их конструкциях конденсационной влаги, вызывающей протечки в помещениях верхних этажей зданий. Работа актуальна тем, что такие проблемы вскрываются при обследовании зданий во время ремонтных работ и реконструкции. Течи в потолках помещений бесчердачных зданий обнаруживались в сухую солнечную погоду в условиях значительного нагрева кровли за счет солнечной радиации.

Цель: оценка влияния инсоляционного нагрева кровли на образование конденсата в совмещенном покрытии здания в летнее время года с учетом его конструктивного решения.

Материалы и методы. Приведены материалы по обследованию зданий в Московском регионе на предмет их ремонта и реконструкции, выявившие проблему образования протечек в совмещенных покрытиях зданий в сухие солнечные дни летнего времени года. Методом аналитического расчета исследован процесс влагопереноса через ограждающую конструкцию покрытия на примере конструктивного решения кровли обследованного объекта.

Результаты. В результате расчета влагопереноса определены сопротивления паропроницанию, действительные и максимальные парциальные давления водяного пара и температуры на границах слоев исследуемых конструкций. Графическим методом выявлено изменение этих параметров в толще конструкций, показавшее, в каких местах образуется точка росы, свидетельствующая о возможном выпадении конденсата в ограждении. Для сравнительного анализа произведен расчет влагопереноса в аналогичной конструкции с заменой минераловатного утеплителя на экструдированный пенополистирол.

Выводы. 1. Результаты расчета влагопереноса в исследуемых конструкциях покрытий подтвердили факт возможности образования конденсата от инсоляционного нагрева кровли в летний период года. 2. Выбор конструктивного решения кровли при проектировании зданий должен осуществляться на основе точных тепловлажностных расчетов с учетом климатических особенностей района строительства, в том числе для летнего времени года.

Введение. Взаимодействие нагелей с грунтовым основанием представляет большой интерес для специалистов-геотехников. Метод повышения устойчивости оползневых склонов грунтовыми нагелями зарекомендовал себя как достаточно универсальный и экономически эффективный. Однако процесс разработки проектных решений с применением нагелей выполняется с использованием эмпирических и полуэмпирических методов, которые не учитывают влияние отдельных параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями на основе трубчатых винтовых штанг на их несущую способность и прочностные характеристики.

Целью работы является вычисление наиболее эффективного угла заложения нагелей в откосе, а также определение характеристик перемещения грунта оползневого склона по потенциальной поверхности скольжения и их влияния на несущую способность нагеля и его прочностные характеристики.

Материалы и методы. Выполнен обзор одиннадцати научных источников по исследованиям влияния параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями на основе трубчатых винтовых штанг на их несущую способность и прочностные характеристики. Для анализа отбирались источники, наиболее близкие к теме исследования. При проведении расчета использовался программный комплекс PLAXIS 2D.

Результаты. По результатам расчета и анализа литературы были сделаны выводы об оптимальном угле заложения нагелей в откосе, который соответствует значению в диапазоне от 0° до 5° к горизонту. Также исследование показало, что развитие сдвиговых напряжений вдоль нагеля происходит неравномерно во времени, а допущение о постоянном значении сдвиговых напряжений по всей длине нагеля или корня анкера может привести к завышению значения несущей способности по грунту.

Выводы. Полученные результаты показали, что изучение влияния параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями является актуальной темой и подтверждает необходимость ее дальнейшего детального исследования.

Введение. Укрепление откосов нагельными полями является наиболее экономичным и экологичным методом их стабилизации. Однако отсутствие теоретически обоснованных схем оптимального размещения нагелей в группе, подтвержденных испытаниями в различных условиях, приводит к неэффективному, зачастую избыточному применению материала при устройстве инженерной защиты.

Цель работы: определение наиболее эффективного расположения нагелей в группе с точки зрения общей устойчивости закрепляемого массива. Количественная оценка устойчивости в зависимости от шага и формы расстановки нагелей в группе.

Материалы и методы. Выполнен обзор зарубежной и отечественной литературы по проблеме оценки влияния размещения нагельных и анкерных групп при закреплении откосов. По результатам анализа состояния вопроса выполнен установочный расчет с использованием численного моделирования в программном комплексе PLAXIS 3D.

Результаты. Существующие исследования ограничены анализом влияния конфигурации групп винтовых анкеров и не учитывают использование нагелей цилиндрического сечения, что подчеркивает необходимость дальнейших комплексных исследований в этой области. По результатам установочного расчета, выполненного методом численного моделирования, проведено сравнение полученных коэффициентов устойчивости для пяти типов конфигурации нагельных групп. Результаты расчета подтверждают наличие зависимости, устойчивость откоса от конфигурации и количества нагелей в группе. Разница между коэффициентами устойчивости для многоугольной и треугольной трехрядной конфигураций составила 0,072 %, при этом многоугольная конфигурация требует на три единицы нагелей меньше. Так, выбор оптимальной расстановки нагелей может привести к увеличению эффективности противооползневых мероприятий и сокращению затрат.

Выводы. В данной статье подтверждается актуальность и важность изучения влияния конфигурации групп нагелей на устойчивость откосов, подчеркивается необходимость проведения более глубоких и комплексных исследований в этой области.

Цель: показать анализ тенденций мирового развития за последние 30 лет и определить современные задачи технологии бетонов.

Реальность. Приведены новые понятия и термины, которые характеризуют уровень современной науки и технологии бетона в мире. Показано, что выпускаемые в промышленном масштабе уникальные по составу, форме и технологичности комплексные органоминеральные модификаторы позволили за короткий срок организовать в России массовое производство бетонов с высокими эксплуатационными свойствами объемом около 5 млн м³. Представлены примеры возведения конструкций уникальных сооружений из новых модифицированных бетонов: высотных зданий, спортивных сооружений, мостов, путепроводов, тоннелей и др.

Перспективы. Сформулированы задачи развития технологии бетонов в РФ: разработка и улучшение физико-технических характеристик бетонов; широкое использование крупнотоннажных техногенных отходов в производстве бетонных смесей; актуализация и разработка новых нормативных документов по расчету, проектированию и возведению современных конструкций и сооружений, обладающих высокой эксплуатационной надежностью, долговечностью и эстетическими свойствами.

Вывод. Показано, что уровень развития технологии бетона в России соответствует мировым достижениям.

Введение. Статья посвящена исследованиям возможности использования стальной арматуры, содержащей следы коррозии, определению максимальной степени коррозионного поражения арматуры. Хотя многолетние исследования показали, что арматуру, пораженную коррозией, допустимо использовать при изготовлении железобетонных конструкций, в различных исследованиях и нормативных документах приводятся различные условия использования такой арматуры, установлен разный порог поражения (толщина слоя ржавчины на поверхности арматуры).

Целью работы являлось определение максимальной толщины слоя ржавчины на поверхности профилированной арматуры, при которой сохраняются физико-механические характеристики арматуры и не нарушается способность совместной работы с бетоном. Определение степени коррозионного поражения арматуры, при котором допустимо ее использование в железобетоне для уточнения действующих нормативных документов по защите строительных конструкций от коррозии.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились на образцах арматуры классов А500 и А800 с различной степенью коррозионного поражения, толщиной слоя ржавчины 0, 150, 250, 300 мкм. Для определения совместной работы с бетоном использовался бетон классов В15 и В20. Определение физико-механических характеристик арматуры с различной толщиной слоя ржавчины проводили по методике ГОСТ 12004-81 на образцах арматуры диаметром 12 мм, длиной 400 мм. Определение стойкости арматурной стали к коррозионному растрескиванию проводили по методике ГОСТ 31383-2008 на образцах арматуры диаметром 12 мм, длиной 400 мм. Определение пассивирующего действия бетона по отношению к стальной арматуре проводили по методике ГОСТ 31383-2008 на бетонных образцах-призмах размерами 70 × 70 × 140 мм с арматурой диаметром 12 мм, длиной 120 мм в центре. Определение сцепления арматуры с бетоном проводили по методике ГОСТ 31938-2012 на бетонных образцах-кубах с ребром 150 мм, с арматурой диаметром 12 мм, длиной 500 мм в центре.

Результаты. Результатом исследований являются экспериментальные данные по физико-механическим характеристикам арматуры с разной степенью коррозионного поражения, данные по стойкости арматурной стали к коррозионному растрескиванию, данные по пассивирующему действию бетона двух классов по отношению к стальной арматуре с разной степенью коррозионного поражения, данные по сцеплению арматуры разной степенью коррозионного поражения с бетоном двух классов.

Выводы. В рамках работы подготовлена и реализована программа экспериментальных исследований, которая включала изготовление и испытание образцов арматуры двух классов с четырьмя степенями коррозионного поражения с использованием бетона двух классов. По результатам экспериментальных исследований было определено влияние коррозионного поражения арматуры различной степени на характе ристики железобетона. Сделан вывод о том, что наличие слоя ржавчины на поверхности арматуры толщиной до 150 мм не ухудшает ее физико-механические характеристики, не снижает стойкость к коррозионному растрескиванию, не ухудшает совместную работу с бетоном. Дальнейшее увеличение толщины слоя ржавчины на поверхности арматуры снижает эти характеристики, кроме сцепления с бетоном. Зависимости напряжения сцепления бетона с арматурой от толщины слоя ржавчины не наблюдалось.

Введение. В статье на архивных материалах рассказывается о малоизвестном факте периода Великой Отечественной войны 1941–1945 гг., а именно о научном открытии специалистами Центрального научно-исследовательского института (ЦНИПС), связанном с созданием рецептуры строительного клея «ЦНИПС-2». С его помощью в трудный для страны период промышленность наладила выпуск новых строительных материалов, а в подразделениях Красной армии мастера-оружейники, находящиеся на передовой линии фронта, оперативно восстанавливали стрелковое оружие, вышедшее из строя в боях с врагом.

Цель: ввести в научный оборот материалы архивных источников по истории создания нового строительного материала «ЦНИПС-2», а также информацию об отдельных результатах научных исследований автора чудо-клея – старшего научного сотрудника, кандидата технических наук Марии Наумовны Плунгянской, длительный период трудившейся в лаборатории деревянных конструкций.

Материалы и методы. При подготовке публикации использовались архивные материалы по актуальной теме. Благодаря им, а также с помощью ретроспективного, историко-типологического и сравнительного методов исследования автор проследил отдельные стороны сложного пути создания нового клея, уточнив его состав, порядок приготовления и использование в промышленных масштабах.

Результаты. В статье изучены и показаны отдельные этапы создания формулы клея «ЦНИПС», позволившие (благодаря холодному-сухому схватыванию) промышленности обеспечить производство строительной фанеры различной толщины и высокого качества в больших объемах для строительной отрасли, других конструкций из дерева, которые заменяли дефицитный металл. Описан порядок и правила практического применения мастерами-оружейниками клея «ЦНИПС-2» вне стационарных условий (как говорится, в окопе) для успешного восстановления деревянных деталей винтовок и автоматов (приклад, цевьё и т. д.), оперативного возвращения в подразделения тысячи единиц оружия.

Выводы. Содержание статьи послужит наглядной иллюстрацией в научно-учебном контексте о традициях и деятельности научных школ институтов АО «НИЦ «Строительство», их вкладе в исследовательскую область по созданию новых строительных материалов для повышения могущества страны. Исследовательская работа ученых института имела большое практическое значение, предложив строительной промышленности новые типы легких индустриальных сборно-разборных конструкций высокой транспортабельности, их многие достижения эффективно использовались на фронте для достижения Великой Победы. В стране в период 1930–1940 гг. широко развернувшееся строительство требовало, с одной стороны, высококачественных конструктивных решений, с другой – простоты и экономичности их осуществления. В этих условиях особое значение приобретали клеевые и клеефанерные конструкции, обеспечивающие индустриализацию заготовки деревянных строительных деталей и экономичность использования лесоматериалов в строительстве. Полученные исследователем М.Н. Плунгянской важные свойства клея «ЦНИПС-2» – водостойкость и долговечность, а также простота и удобство обращения с ним – позволили применять материал в заводских условиях для склейки корпусов деревянных судов, клееных конструкций, деталей вагонов, нефтепроводов из шпона или тонкой фанеры, а также в боевых условиях для изготовления и ремонта стрелкового оружия и т. д., тем самым привнеся значительный экономический эффект, расширив возможности его применения в отечественной промышленности.