Preview

Вестник НИЦ «Строительство»

Расширенный поиск

В журнале «Вестник НИЦ «Строительство» публикуются результаты теоретических и экспериментальных исследований по строительным материалам, конструкциям, сооружениям, основаниям и фундаментам при статических и динамических воздействиях. 

Оформить подписку на печатную версию журнала можно на сайте Объединенного каталога  «Пресса России» www.pressa-rf.ru  и через интернет-магазин «Пресса по подписке» https://www.akc.ru 

Подписной индекс 36569

Чтобы оформить подписку, перейдите по ссылке:

https://www.pressa-rf.ru/cat/1/edition/t82868/

https://www.akc.ru/itm/vestnik-nit_s-stroitelstvo/

 

Выписка из реестра зарегистрированных средств массовой информации по состоянию на 19.10.2021 г.

ISSN 2224-9494 (Print)
ISSN 2782-3938 (Online)

 

Вестник НИЦ «Строительство» (Print) включен в перечень ВАК с 03.10.2019 г. по научным специальностям:

2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения (технические науки);

2.1.2 - Основания и фундаменты, подземные сооружения (технические науки);

2.1.5 - Строительные материалы и изделия (технические науки). 

В Перечне ВАК от 28.11.2022 № 516.

DOI журнала https://doi.org/10.37538/2224-9494 

 

Текущий выпуск

Том 34, № 3 (2022)
Скачать выпуск PDF

Геотехника и подземное пространство 

7-25 90
Аннотация

Введение. Актуальная нормативная методика расчета свай в скальных грунтах позволяет определить несущую способность сваи, заделанной в сплошной скальный массив без слабых прослоек. В реальной практике проектирования распространены случаи переслаивания скальных грунтов менее прочными и жесткими дисперсными грунтами, включение которых изменяет работу сваи. Простое суммирование расчетных сопротивлений по длине сваи и пяте завышает ее расчетную несущую способность и не соответствует реальной работе ввиду разных скоростей мобилизации сил трения в грунтах различного сложения.
Цель. Разработать методику определения несущей способности одиночной буронабивной сваи, взаимодействующей со скальными грунтами, переслаиваемые дисперсными грунтами, на действие вертикальной вдавливающей нагрузки.
Материалы и методы. Методика оценки сопротивления на боковой поверхности сваи, прорезающей скальные и дисперсные грунты, разработана на основе анализа результатов статических испытаний свай, численного моделирования и учитывает табулированные и аналитические решения, приведенные в нормативной литературе.
Результаты. Разработана методика определения несущей способности одиночной сваи, взаимодействующей со скальным массивом, переслаиваемым дисперсными грунтами, с использованием табулированных решений, приведенных в нормативной литературе, эмпирических зависимостей и численного моделирования. В качестве критерия достижения предельного сдвигового сопротивления основания сваи предложена формула для контрольной осадки Sref, которая учитывает размеры сваи и характеристики материала ствола. Выполнен анализ степени чувствительности величины несущей способности сваи от параметров модели и расчетных предпосылок численного моделирования. Приведенные в статье примеры определения расчетной несущей способности свай с использованием предложенной методики показывают близкие результаты с экспериментальными данными, полученными натурными испытаниями.
Выводы. Предложенная методика дает проектировщику возможность учета сопротивлений прослоев дисперсного грунта на боковой поверхности сваи в скальном массиве и, соответственно, повышения ее расчетной несущей способности.

26-44 65
Аннотация

Введение. В статье рассматривается вопрос влияния производства работ по устройству буронабивных свай и баретт на напряженно-деформированное состояние (НДС) окружающего массива грунта для четырех различных видов грунтовых условий.
Цель: разработка методики расчета давления бетона на стенки скважины после заполнения скважины бетоном и изменение данного давления в процессе релаксации.
Материалы и методы. Выполняется анализ экспериментальных исследований, как выполненных авторами статьи, так и представленных в открытой печати. На основании обратных расчетов по экспериментальным данным выводится зависимость максимального давления бетона от скорости бетонирования. По результатам мониторинга после окончания строительства определяется формула для описания релаксации напряжений после окончания бетонирования.
Результаты. На основании выполненных исследований предложена билинейная формула, разработана методика и выполнен расчет давления бетона на стенки скважины после заполнения скважины бетоном и изменения данного давления в процессе релаксации. Исследовано влияние способа устройства свай и грунтовых условий на изменения НДС массива грунта. Приведена формула для конечных значений горизонтальных давлений на контакте сваи с грунтом после набора бетоном марочной прочности и релаксации напряжений в грунте. Представлены рекомендации по расчету численным методом изменения НДС массива грунта в процессе бетонирования и последующего твердения бетона свай и баретт.
Выводы. В результате выполненных исследований влияния производства работ по устройству буронабивных свай на НДС окружающего массива грунта установлено, что данное НДС зависит как от грунтовых условий площадки, так и от принятой технологии выполнения свайных работ. В связи с тем что грунт является пластичным материалом, на конечное значение горизонтальных напряжений влияет история нагружения, зависящая от технологии, и грунтовые условия площадки, что целесообразно учитывать, применяя соответствующие модели грунта.

45-53 98
Аннотация

Введение. Тонкостенные пластинки как элементы конструкции имеют широкое применение в современном строительном деле, машиностроении, судостроении, самолетостроении и других областях современной техники. В срединной плоскости пластинки действуют равномерно распределенные нормальные механические усилия интенсивностью σφ и температурное поле одновременно. В области исследования прочности и устойчивости прямоугольной пластинки следует отметить работы С.П. Тимошенко [1], С.А. Амбарцумяна [2] и др. В области оптимального проектирования тонкостенных элементов конструкций, а именно в задачах термоупругой устойчивости пластинки, недостаточно исследованы вопросы определения оптимального расположения опор. Вопросы оптимального расположения опор в пластинки рассматривались в работах В.Ц. Гнуни [3], М.В. Белубекяна [4] и А.В. Элояна [5, 6]. При одновременном воздействии нормальных механических усилий и температурного поля на прямоугольную пластинку ставится задача оптимального выбора параметра с, характеризующего расположение поперечных опор по длине пластинки, обеспечивающего наибольшее значение критической нагрузки.
Цель. Вычисление оптимальных значений параметра α = c/a и соответствующих значений σ̅, h̅ для различных отношений сторон λ = a/b пластинки и при заданных значениях температуры.
Материалы и методы. В работе были применены упругие изотропные пластинки и определено наибольшее значение критической нагрузки.
Результаты и выводы. Как показывают расчеты, оптимальное расположение опор для значения λ = a/b – 1/2,1 получается при σ̅ = 3β и зависит от температуры пластины. Наибольшее значение критической нагрузки для всех случаев отношения сторон пластинки получается при σ̅ = 3β, h̅ = 0,01, w* = 1,772, α = 0,37, Т = 300 °С, обеспечивающих наибольшее значение критической нагрузки.

54-65 62
Аннотация

Введение. Зачастую в геотехнической практике проектирования встречаются объекты, в которых прогноз поведения подземного сооружения, выполненный на основании расчетных или экспериментальных работ, затруднен. В таких случаях допускается применять наблюдательный метод, который предполагает возможность корректировать проект в процессе строительства на основании результатов геотехнического мониторинга. В рамках настоящей статьи описывается практический пример применения наблюдательного метода на объекте строительства уникального здания в центре Москвы.
Цель работы – в рамках наблюдательного метода проектирования на основе результатов геотехнического мониторинга оценить реальную работу конструкций подземной части и при необходимости разработать и применить корректирующие мероприятия.
Объект исследования – уникальное недостроенное здание с пятиэтажной подземной частью, в связи с длительной консервацией объекта имеющее неопределенность в механической работе фундамента на участке сопряжения с ограждающей конструкцией котлована. Поведение конструкций подземной части здания, в том числе взаимодействие ее с грунтовым основанием и стеной в грунте, контролировалось с помощью реализованной на объекте комплексной системы геотехнического мониторинга.
Результаты. Принятые проектные решения и применение корректирующих мероприятий в рамках наблюдательного метода проектирования позволили на рассматриваемом объекте снизить влияние сложившихся неблагоприятных геотехнических условий, в частности увеличить жесткость подземной части и минимизировать разницу в осадках между центральной и краевыми частями фундаментной плиты.
Выводы. Установлено, что в рамках наблюдательного метода проектирования средства геотехнического мониторинга позволяют оценивать поведение здания, имеющего неопределенности в механической работе конструкций.

66-78 53
Аннотация

Введение. При проведении работ по вдавливанию железобетонных свай заводского изготовления под резервуары недоучет специфичности моренных суглинков, а именно возможное наличие валунных включений, расположенных в хаотичном порядке, повлиял на их массовое и неравномерное по глубине недопогружение. Опыт применения свай различной длины в основании резервуаров и рекомендации возможных мероприятий, исключающих негативные последствия, в технической литературе не выявлены. В статье изложены анализ сложившейся ситуации и применение нестандартного подхода к ее исправлению.
Цель работы: проведение расчетов в программном комплексе PLAXIS 3D и PLAXIS 2D с различными сценариями взаимодействия фундаментов резервуаров и грунтов основания.
Материалы и методы. Основной задачей работы являлся выбор технического решения, которое позволяло исправить негативную ситуацию с массовым недопогружением свай. Так как при анализе технической литературы не было найдено оптимального для фундаментов и грунтового основания резервуаров, авторы статьи вынуждены были с помощью моделирования в программном комплексе PLAXIS 3D и PLAXIS 2D искать возможные варианты.
Результаты. Предложено использовать погруженные сваи в качестве элементов, армирующих грунтовое основание. Кроме того, поверх голов свай, срубленных ниже проектных отметок, намечено выполнить песчаную подушку толщиной 60 см для более равномерного распределения давления от резервуаров на основание и выравнивания осадок. С помощью проведенных расчетов подобраны коэффициенты жесткости грунтового основания, обосновывающие возможность использования принятой в проекте конструкции фундаментной плиты.
Выводы. По результатам проведенной работы выявлены причины сложившейся негативной ситуации, предложено нестандартное техническое решение по ее исправлению, определены коэффициенты жесткости грунтового основания для дальнейших расчетов резервуаров.

79-91 42
Аннотация

Введение. Статья носит постановочный характер. В ней представляются методические шаги на пути решения вопроса об оценке ресурса действующих блоков с учетом деградации динамических свойств железобетонных конструкций, полученных методами вибродиагностики на примере «горячих» помещений объектов использования атомной энергии.
Целью статьи является уточнение метода оценки напряженно-деформированного состояния и прочности строительных конструкций АЭС с учетом старения элементов из железобетона при воздействии различных внешних факторов.
Материалы и методы. Предлагается методика оценки прочности (несущей способности) и устойчивости строительных конструкций АЭС, в которых в результате длительной эксплуатации произошли существенные изменения в свойствах железобетона, вызванные нарушением температурного режима их эксплуатации, что привело к ослаблению жесткостей конструктивных элементов и, как следствие, снижению их прочности и устойчивости. В связи с этим для оценки напряженно-деформированного состояния и прочности «горячих» помещений необходимо сделать расчет с учетом истории нагружения конструкций и процесса развития трещин, начиная от времени начала эксплуатации блока до настоящего времени. Однако за время эксплуатации здания не проводился анализ истории температурного нагружения. Также нет подходящей программы для ЭВМ нелинейного динамического анализа, которая учитывает историю нагружения при развитии трещин в железобетонных конструкциях и которая прошла аттестацию в Ростехнадзоре. Компенсация отмеченных недостатков возможна за счет проведения вибродиагностики стен и полов «горячих» помещений и определения следующих динамических характеристик: частот и форм собственных колебаний, логарифмических декрементов затуханий, модулей деформаций и коэффициентов Пуассона для каждого пола и стены.
Далее, после получения экспериментальной информации, необходимо провести расчет напряженнодеформированного состояния и прочности, в котором полученные данные из эксперимента будут использоваться в качестве исходной информации. Методика расчета базируется на неклассическом методе модальной суперпозиции с применением программ для ЭВМ типа ABAQUS, Ansys, Nastran.
Также в статье в качестве проверки методов вибродиагностики представлена оценка динамических характеристик пола на отметке +13,450 в рядах «П»–«Ж».
Результаты. По результатам эксперимента получены значения модуля деформации и частоты собственных колебаний, которые не выходят за пределы диапазона расчетных значений.
Выводы. Представлена методика оценки прочности строительных конструкций действующих АЭС с учетом старения железобетона под воздействием внешних факторов. В работе также проведена оценка достоверности динамических характеристик, полученных методами вибродиагностики.

92-102 50
Аннотация

Введение. Струйная цементация грунтов с каждым годом становится все более востребованной технологией в строительстве. Для дальнейшего повышения ее эффективности возникает необходимость оптимизации расхода цемента и объемов буровых работ для снижения стоимости работ по усилению основания.
Целью работы является разработка общего подхода, который может быть использован при проектировании для определения оптимальных параметров армирования массива вертикальными грунтоцементными элементами.
Материалы и методы. На основании традиционных подходов был создан и апробирован поисковый алгоритм, построенный на методе покоординатного спуска с использованием специализированного геотехнического программного обеспечения. Решалась задача определения длины и шага армирующих элементов, при котором обеспечивается наперед заданная величина осадок фундаментов, опирающихся на армированный массив. Приведен пример использования выбранного подхода к решению пространственной задачи оптимизации, проиллюстрированный с помощью программного комплекса Plaxis 3D.
Результаты. Применение разработанного подхода при решении конкретной задачи показало принципиальную возможность минимизировать объемы работ с сохранением и/или снижением величины осадки. В рассмотренном частном примере уменьшение суммарной длины грунтоцементных элементов составило 16 % в песчаных грунтах и 8,4 % в глинистых, что на практике является существенным значением.
Выводы. Показано, что в большинстве случаев прикладное решение задачи оптимизации армирования грунтоцементными элементами грунтового массива может быть найдено и реализовано при использовании алгоритма с введением упрощающих предпосылок, унификации шага и длины армоэлементов, что позволит рационально использовать стандартное геотехническое программное обеспечение и даст возможность реализации оптимизированных решений на практике.

103-113 48
Аннотация

Введение. Устройство фундаментов из буронабивных свай – распространенная строительная технология. Она достаточно давно и успешно применяется также и в районах развития многолетнемерзлых грунтов. Однако тепловыделение при гидратации рассматривается как побочный эффект твердения цементной смеси и не применяется в практических целях, в частности при подготовке основания для использования мерзлых грунтов по Принципу II.
Цель работы – экспериментальное исследование процесса гидратации цемента при твердении и оценка изменения его температуры, а в дальнейшем, с учетом полученных данных, выполнение теплотехнических и деформационных расчетов для практического применения при проектировании.
Материалы и методы. Для решения поставленной цели был проведен анализ нормативной и научно-технической литературы. Выполнены экспериментальные лабораторные исследования для нескольких образцов цементной смеси. Обработаны и проанализированы полученные результаты, а также определены направления для дальнейших исследований и разработки рекомендаций при проектировании.
Результаты. По итогам экспериментального исследования было установлено, что максимальное повышение температуры цементной смеси фиксируется примерно через сутки после укладки и в зависимости от ее состава и начальной температуры может составлять 8,2–29,9 °С. Теплотехнические и геотехнические расчеты для конкретного проектируемого объекта с применением полученных экспериментальных данных показали возможность использования принятого подхода при устройстве фундаментов. Это позволило заложить требования по минимальной температуре приготавливаемой цементной смеси и ориентировочным срокам формирования оттаивающего массива в основании здания в проектную документацию.
Выводы. Проведенные исследования и численное моделирование показали, что при определенном подборе характеристик цементной смеси для буронабивных свай фундамента выделяемой тепловой энергии в процессе гидратации может быть достаточно для оттаивания высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов и подготовки основания для использования по Принципу II. Такой подход позволит оптимизировать сроки и финансовые затраты в процессе строительства.

114-133 44
Аннотация

Введение. Для оценки влияния подработки на деформации оснований и изменение усилий в конструкциях существующих и проектируемых трубопроводов используются различные (эмпирические, аналитические, численные) методы расчета. Эмпирические методы разработаны на основе опытного анализа многочисленных результатов инженерно-геодезических наблюдений за осадками и сдвижениями поверхности земли на подрабатываемых территориях. Их недостатком является то, что они в полной мере не учитывают разнообразие факторов, влияющих на осадки и сдвижения при проходке подземной выработки, – неоднородность разрезов, физико-механические свойства грунтов и др.
Целью данной работы является определение преимуществ численного метода и разработка методики использования численных расчетов в геотехнических программных комплексах Plaxis, Midas GTS NX. В отличие от эмпирических и аналитических, численные методы моделируют неоднородность залегания инженерно-геологических элементов и их физико-механические свойства, выполняют совместные расчеты системы «подземная выработка – грунтовый массив – существующее сооружение», учитывают поэтапность и технологию подработки, дают возможность за короткий промежуток времени просчитывать большое количество вариантов. Данный факт дает большое преимущество этому методу расчетов. В статье рассмотрены принципы численного расчета прочности подземных магистральных газопроводов при устройстве закрытых подземных выработок с целью выемки полезных ископаемых.
Методика основана на исследовании степени и характера влияния различных факторов на результаты численного моделирования: включения трубопровода в расчетную модель; ширины расчетной области модели; размеров сетки конечных элементов; параметров геомеханической модели грунта; ширины, глубины заложения, угла наклона, мощности и числа разрабатываемых пластов полезных ископаемых; постановки задачи (2D или 3D).
Результаты представлены в виде верификации методики, выполненной на основе сравнений расчетных и фактических параметров сдвижения горных пород.
Вывод. Методика достоверно прогнозирует деформации оснований и изменение усилий в конструкциях существующих и проектируемых трубопроводов при разработке пласта угля на одной из шахт подмосковного угольного бассейна.

134-143 46
Аннотация

Введение. В статье рассматриваются перспективы использования комбинированных свайных фундаментов в качестве фундаментов колонн каркасных зданий и сооружений.
Цель исследования: выявление значимости и роли отдельных элементов комбинированного свайного фундамента и его основания для достижения максимальной несущей способности.
Материалы и методы. Для достижения поставленной цели применен комплекс численных теоретических исследований горизонтально нагруженных комбинированных свайных фундаментов. Для выявления значимости факторов на формирование несущей способности свайных фундаментов рассматриваемого типа на горизонтальную нагрузку и момент использовались численные трехуровневые исследования. В проведенном исследовании рассматривались следующие факторы: коэффициент постели грунта вокруг подколонника ku; коэффициент постели околосвайного грунта kp; поперечный размер подколонника du; высота подколонника lu; угол наклона сваи к вертикали αP. Значимость каждого фактора предполагалось оценивать величиной перемещения подколонника фундамента в уровне поверхности грунта, который описывается квадратным полиномом от пяти переменных.
Результаты. Анализ абсолютных значений коэффициентов полинома и степени влияния исследуемых факторов на величину горизонтального перемещения подколонника комбинированных свайных фундаментов в уровне поверхности грунта от действия горизонтальной и моментной нагрузок позволяет выявить вклад в формирование сопротивления фундаментов горизонтальной нагрузке. Было определено, что наиболее значимыми факторами в формировании сопротивления фундаментов горизонтальной нагрузке являются коэффициент постели грунта вокруг подколонника ku и поперечный размер подколонника du (повышают сопротивляемость фундамента действию горизонтальной нагрузки на 60 и 35 % соответственно). Остальные факторы оказывают значительно меньшее влияние.
Выводы. Использование комплекса численных теоретических исследований горизонтально нагруженных комбинированных свайных фундаментов позволяет выявить значимость и роль отдельных его элементов и основания, а также обосновать количественные значения факторов влияния на несущую способность фундаментов.

Наука и философия 

144-153 57
Аннотация

У определенной части ученых бытует мнение, что в науке почти столько точек зрения, сколько людей, ею занимающихся. В этом плане философия науки не является исключением. При всем многообразии взглядов, позиций и теоретических конструкций в статье рассмотрены наиболее значимые направления и подходы, вкратце раскрыты философские воззрения их ведущих представителей в области техники.
Неоднозначность взглядов и подходов в оценке места и роли техники в развитии человеческого общества, сохранении природной среды обитания, создании новых этических норм взаимодействия в процессе бурно развивающейся научно-технической революции – все это не могло не найти отражения в материале статьи по актуальным проблемам философии техники.
Значительное место в философии техники занимает осмысление проблемы опосредованного влияния техники на развитие самого человека. Влияние не только материально вещное и духовное, но и даже физиологическое, что нашло отображение в одном из подходов, описываемых в данной статье.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.