Введение. Не вызывает сомнений актуальность проблемы выявления особенностей моделирования сооружений башенного типа, что позволит упростить работу инженера и в то же время выйти на качественно новый уровень в принятии проектных решений.

Целью данной работы является комплексная оценка влияния особенностей создания расчетной схемы на результирующий параметр – частотное поведение трубчатой башни под ветроэнергетические установки

Материалы и методы. Численные исследования проведены в отечественном ПВК SCAD Office. При создании расчетных моделей использованы типы КЭ 41, 42, 44 и 50. При определении оценки влияния типа конечного элемента были произведены расчеты цилиндрической башни с фиксированными параметрами с учетом изменений типа и размера КЭ. При расчетах оценивающими факторами являлись: изменение напряжений, а также изменение частоты первой формы собственных колебаний. При сравнении значений напряжений в качестве расчетной принималась пластина третьего ряда от закрепленного основания. В качестве ветроагрегатов рассмотрены установки Turbowind T600–48 и Eviag EV 100.

Результаты. Достаточную величину дискретизации расчетной схемы для определения частоты собственных колебаний следует принимать nR = 12, т. к. дальнейшее увеличение значения nR приведет к изменению частоты собственных колебаний менее чем на 1 %. Определены фиксированные частоты для ветроагрегата Eviag EV 100, равные 0,275 и 0,825 Гц. Для Turbowind T600–48 определен диапазон резонансных частот по причине наличия переменной частоты вращения ротора: диапазон стартовых частот – от 0,255 до 0,765 Гц, а диапазон максимальных частот – от 0,383 до 1,149 Гц.

Выводы. При формировании расчетной схемы башни в ПВК SCAD рационально использовать 44-й тип конечного элемента с учетом полученной достаточной величины дискретизации. Полученный спектр собственных и резонансных частот позволяет при принятии проектных решений избежать появления резонансного эффекта.

Введение. Актуальная нормативная документация РФ содержит только общие указания по конструктивным требованиям петлевых соединений (стыков) арматуры в железобетонных конструкциях, а их влияние на несущую способность нормальных сечений, в частности внецентренно сжатых элементов, не учитывается. Эти обстоятельства ограничивают проектировщиков и могут оказывать негативное влияние на надежность принимаемых конструктивных решений. В связи с этим представляется необходимым исследовать различные возможные конструктивные решения петлевых стыков и экспериментально проверить их влияние на прочность нормальных сечений внецентренно сжатых элементов при действии статических нагрузок.

Целью работы является проведение экспериментальных исследований несущей способности нормальных сечений железобетонных внецентренно сжатых элементов с различными вариантами петлевых стыков арматуры.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились путем испытания железобетонных элементов с внецентренным приложением статической сжимающей нагрузки. Исследования проводились с учетом требований действующих норм.

Результаты. Получены экспериментальные данные о прочности нормальных сечений внецентренно сжатых железобетонных элементов с различными вариантами петлевых соединений арматуры, а также данные по их жесткости и трещиностойкости.

Выводы. По результатам экспериментальных исследований были определены разрушающие нагрузки, установлены схемы трещинообразования, определены прогибы опытных образцов. Для всех образцов с петлевыми стыками прочность нормальных сечений при внецентренном сжатии ниже на 3–12 % прочности контрольных образцов без соединений арматуры. При этом наблюдается тенденция к увеличению несущей способности по мере увеличения длины прямой вставки в стыке, а также по мере увеличения площади поперечной арматуры в зоне стыка. В дальнейшем предполагается более детальная публикация результатов анализа полученных опытных данных.

Введение. Сборно-монолитный каркас воплотил в себе как положительные свойства сборных, так и ряд преимуществ монолитных конструкций. Внедрение сборно-монолитных конструктивных систем затруднено в силу их малой изученности, недостатка экспериментальных данных и практически полного отсутствия нормативно-технической базы для проектирования. В связи с этим возникает необходимость совершенствования и разработки новых узловых соединений, обладающих высокой эксплуатационной надежностью и технологичностью.

Цель: выявить причины разрушения рамных узлов.

Материалы и методы. Рамное сопряжение предусмотрено устройством скрытой монолитной консоли колонны в пазах ригелей и сборно-монолитной плитой перекрытия, с установкой дополнительного продольного и поперечного армирования. Взаимодействие сборных и монолитных элементов обеспечивается в основном за счет арматурных выпусков. Разрушение узловых соединений рассмотрено на примере рамного сборно-монолитного каркаса с главными пролетами 9 и 12 м двухэтажного здания по результатам натурного обследования в период строительства.

Результаты. В местах сопряжения большинства ригелей с колоннами выявлены наклонные трещины в приопорных зонах по боковым поверхностям шириной раскрытия от 0,1 до 5 мм. Также имеются трещины по зоне контакта торцов приопорного паза ригеля с бетоном замоноличивания колонны. При вскрытии выявлено, что они распространяются в тело бетона замоноличивания паза по грани колонны. Сцепление стенок паза ригеля с монолитным бетоном узла отсутствует. Схема образования трещин указывает на определившийся контур продавливания плиты перекрытия над колонной.

Выводы. Причиной разрушения рамных сборно-монолитных узлов является недостаточная несущая способность сечения на действие поперечных сил, обусловленная податливостью сборных и монолитных элементов.

Введение. Деревянное домостроение сегодня снова весьма популярно. Появляются новые деревянные конструкции, свойства которых не изучены, и не существует норм пожарной безопасности для их применения.

Целью настоящей работы является получение данных по огнестойкости и пожарной опасности комбинированных металлодеревянных конструкций, используемых в перекрытиях для жилых и общественных зданий.

Материалы и методы. В работе методами определения предела огнестойкости и класса пожарной опасности проведены испытания фрагмента металлодеревянной конструкции перекрытия размером 4300 × 2000 мм и толщиной 160 мм.

Результаты. По результатам испытаний установлено, что предел огнестойкости образцов при приложении вертикальной равномерно распределенной нагрузки 520 кг/м2 составил REI 60, а при нанесении на образцы с внешних сторон огнезащитного состава «Эврика» с расходом 500 г/м2 он увеличивается до REI 90. Класс пожарной опасности образцов без огнезащитных средств соответствует К3(15), а при их нанесении соответствует К0(15).

Выводы. Новые экспериментальные данные будут использованы при подготовке изменений в СП 64.13330.2017 «СНиП II-25-80 Деревянные конструкции» для обеспечения нормативных требований пожарной безопасности для данных конструкций.

Введение. Высокая прочность арматуры композитной полимерной (далее – АКП) при растяжении и относительно низкий модуль упругости по сравнению со стальной арматурой определяют рациональность ее предварительного напряжения. Однако вопросы технологии ее предварительного напряжения и проектирования конструкций с ее применением изучены недостаточно. Актуальная нормативная документация не содержит исчерпывающий объем положений и требований применительно к условиям и параметрам преднапряжения АКП и их учета при проектировании и расчетах конструкций. В связи с этим проведение комплекса уточняющих исследований по данной тематике является актуальным и имеет значительный практический интерес.

Целью работы является оценка влияния различных параметров предварительного напряжения арматуры композитной полимерной на жесткость и трещиностойкость изгибаемых бетонных элементов.

Материалы и методы. В рамках работы была разработана и реализована программа экспериментальных исследований, которая включала изготовление и испытание на изгиб шести серий опытных бетонных образцов с различными параметрами предварительного напряжения АКП.

Результаты. Определены разрушающие нагрузки, установлены характеры деформирования, трещинообразования и разрушения изгибаемых бетонных элементов с различными параметрами предварительного напряжения растянутой АКП. Установлены предпосылки для совершенствования системы градостроительной деятельности в части уточнения и дополнения действующих нормативных документов по проектированию бетонных конструкций, армированных АКП.

Выводы. В лабораторных условиях апробирована технология натяжения АКП механическим способом. Для ее реализации в условиях современных производственных предприятий требуется адаптация натяжных устройств и захватов. Сделан вывод, что предварительное напряжение АКП является эффективным способом повышения трещиностойкости и жесткости изгибаемых бетонных элементов: в рамках исследований зафиксировано увеличение момента образования трещин (относительно конструкций без преднапряжения) до 2,25 раза и уменьшение прогибов в середине пролета до 0,5 раза.

Введение. В связи с тем что в государственных стандартах, которые относятся к испытаниям кладочных керамических стеновых материалов пластического формования, в качестве основного метода был принят метод выравнивания опорных (нагружаемых) поверхностей шлифованием, проведены исследования влияния размеров испытываемых образцов кладочных изделий на их прочность при сжатии. В статье отмечается, что влияние масштабного фактора на измеряемую прочность кирпича и камня до настоящего времени лишь частично было отражено в стандарте на методы испытаний (ГОСТ 8462 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе»). В европейском стандарте EN 772-1 «Элементы каменной кладки. Методы испытаний. Часть 1. Определение прочности на сжатие» представлены значения коэффициентов формы. По мнению российских и зарубежных специалистов, эти значения требуют корректировки, так как они не учитывают пустотность кладочных изделий и материал образца.

Цель. Оценка влияния геометрических размеров испытываемых образцов кладочных изделий, а также пустотности и других характеристик на прочность при сжатии по результатам лабораторных испытаний.

Материалы и методы. Проведение контрольных испытаний керамического и силикатного одинарного и утолщенного кирпича пустотностью до 27 %. Сравнение измеренных значений прочности изделий при сжатии для определения величины переходных коэффициентов.

Результаты. Проведенные исследования подтвердили, что принятые в EN 772-1 коэффициенты формы требуют корректировки. На основании результатов исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом, сделаны выводы и даны рекомендации по учету размеров испытываемых образцов при определении их прочности.

Выводы. Проведенные исследования и анализ результатов экспериментов показали, что для повышения точности определения прочности испытываемых образцов с учетом их формы и пустотности необходимо иметь несколько таблиц с коэффициентами формы. В настоящее время до получения достоверных данных о влиянии на результаты испытаний пустотности кладочных материалов целесообразно учитывать только высоту образца (учет «продольного изгиба»).

Введение. Анализ экспериментальных данных с использованием статистических методов позволяет выявить закономерности, проверить гипотезы, определить качество экспериментальных данных и сделать выводы на основе объективных данных. Экспериментальные данные после их непараметрической обработки могут также использоваться при численном моделировании в современных вычислительных комплексах.

Целью настоящей работы является изложение методики непараметрической обработки результатов экспериментальных исследований с использованием инструментов сертифицированного на территории Российской Федерации вычислительного комплекса (ВК) SCAD. В предложенной методике использовались экспериментальные данные испытаний образцов из бетона различной прочности со спиральным армированием.

Результаты. В результате непараметрической обработки образцов бетона со спиральным армированием по предложенной методике определены эмпирические коэффициенты билинейной диаграммы Прандтля. Данная диаграмма используется в ВК SCAD для задания физической нелинейности работы материала. Предложен метод обработки малого объема результатов экспериментальных исследований, позволяющий использовать имеющиеся данные в численных исследованиях с использованием инструментов ВК SCAD с приемлемым уровнем обеспеченности.

Выводы. Полученные в результате непараметрической обработки эмпирические коэффициенты для задания билинейной диаграммы Прандтля позволяют выполнить численное моделирование работы образцов для планирования дальнейших экспериментальных исследований с целью поиска более общих закономерностей, учитывающих другие факторы работы реальных конструктивных элементов несущих систем зданий и сооружений со спиральным армированием, в том числе на высокоинтенсивные динамические воздействия. Проведенные экспериментально-теоретические исследования показали, что применение железобетонных конструкций со спиральным армированием позволит значительно увеличить их деформативность и энергоемкость, что принципиально влияет на характер работы конструкций и несущего остова зданий и сооружений в целом. Эти особенности работы спирально армированных конструкций могут быть в дальнейшем учтены при расчетном обосновании конструктивных решений в ВК SCAD и в других программах, использующих аппроксимацию Паде билинейной диаграммы Прандтля.

Введение. В статье приводится новый способ усиления монтажных сварных швов с недопустимыми, по требованиям норм, дефектами. Этот способ усиления позволяет не закрывать ремонтируемое здание, а проводить работы по усилению при сохранении функционального назначения здания или сооружения.

Цель. Разработка технологии проведения усиления дефектных сварных швов без закрытия сооружения и с сохранением его функционального назначения для проведения ремонтных работ.

Материалы и методы. Усиление проводится при помощи листа из стали высокой прочности. Лист усиления должен быть прикреплен к соединяемым монтажным элементам, что позволяет исключить из работы дефектный сварной монтажный шов. Для допуска сварщиков к выполнению сварных соединений проводится их проверка с помощью контрольных сварных соединений. Сварной шов, выполненный кандидатом-сварщиком, вырезается и отдается в специализируемую лабораторию для определения прочностных свойств шва, ударной вязкости макро- и микроструктуры шва, порядка и размеров валиков многопроходного шва. При получении данных шва, удовлетворяющих нормативным показателям, сварщик-кандидат допускается к выполнению соединения листов усиления дефектных монтажных швов. После исполнения сварных соединений они должны быть проверены визуально-инструментальным и ультразвуковым контролем.

Результаты. Разработан и осуществлен способ усиления дефектных монтажных сварных швов. Дефекты в швах появились при объединении монтажных элементов, размеры которых не превышали транспортного габарита в единую пространственную систему, например внутренний контур купольного покрытия. Данный вид усиления можно производить без закрытия здания или сооружения для проведения ремонтных работ.

Выводы. Способ усиления сварных швов с недопустимыми для эксплуатации дефектами возможно применять для устранения обнаруженных при помощи визуально-инструментального и ультразвукового контроля недопустимых по нормам дефектов в любых зданиях и сооружениях, в т. ч. и уникальных большепролетных, что обеспечит ее надежную и безопасную эксплуатацию после окончания строительства.

Введение. Буроопускной способ погружения свай является наиболее распространенным способом устройства фундаментов на многолетнемерзлых грунтах. Для снижения касательных сил морозного пучения пространство между поверхностью сваи и стенкой лидерной скважины в пределах слоя сезонного промерзания-оттаивания заполняется непучинистым песчаным грунтом. Такая технология усложняет процесс устройства буроопускной сваи. Существенным упрощением является заполнение пространства между сваей и грунтом цементно-песчаным раствором (ЦПР) на всю высоту сваи. Однако в настоящее время отсутствует методика расчета буроопускных свай на действие касательных сил морозного пучения при промерзании ЦПР.

Цель работы: разработка методики расчета буроопускных свай на действие касательных сил морозного пучения при промерзании ЦПР.

Материалы и методы. Проведен комплекс лабораторных испытаний, моделирующих процессы, происходящие в грунтах в холодный и теплый периоды устройства свай. Лабораторные испытания выполнены методом одноплоскостного среза по поверхности смерзания ЦПР с глинистыми грунтами, а также с материалом фундамента с постоянной скоростью согласно ГОСТ Р 56726-2015 со статистической обработкой данных согласно ГОСТ 20522-2012.

Результаты. В статье представлены результаты лабораторных исследований касательных сил морозного пучения, действующих при промерзании грунта и ЦПР на сваи с учетом различных факторов (показатель текучести глинистого грунта, температура испытаний). На основании полученных данных авторы предлагают методику расчета устойчивости буроопускных свай. Методика заключается в определении силы пучения на единицу площади путем сложения произведений долей глубины сезонного промерзания-оттаивания, полученных путем теплотехнических расчетов или по графикам, приведенным в статье, на касательные силы морозного пучения, полученные в лабораторных исследованиях.

Выводы. Выявленная методика позволяет повысить надежность и точность расчетов фундаментов, эффективность проектных решений оснований и фундаментов, а также привести к снижению трудоемкости процесса возведения буроопускных свай.

Введение. За 38 лет с момента ввода ГОСТ 21924.Х-84 существенно скорректирована и дополнена нормативная база по проектированию и производству железобетонных изделий. В связи с этим авторами статьи разработан актуализированный межгосударственный стандарт на железобетонные плиты для покрытия городских дорог, учитывающий изменения в нормативной литературе.

Цель. Обоснование актуализации ГОСТ 21924.Х-84 и ознакомление специалистов по проектированию городских дорог и производству железобетонных плит для покрытия городских дорог с актуализированным ГОСТ 21924-2023.

Материалы и методы. Выполнен анализ действующих нормативных документов и материалов современных научных исследований в области материаловедения и конструирования дорожных плит. Изложены сведения об актуализированном межгосударственном стандарте ГОСТ 21924-2023 «Плиты железобетонные для покрытия городских дорог. Технические условия», в котором указаны правила и требования по конструированию, испытаниям и технологии изготовления железобетонных плит для покрытия городских автомобильных дорог.

Результаты. В результате пересмотра межгосударственного стандарта установлены обоснованные более строгие требования к бетону, расширен выбор арматурной стали для армирования дорожных плит в соответствии с ГОСТ 34028, а нагрузки для плит покрытия дорог приведены в соответствие с действующим ГОСТ 32960. Все четыре выпуска ГОСТ объединены в один документ. Изъяты из прежней редакции материалы по армированию, спецификации арматуры, а также указания по конструированию арматурных изделий. Расчет и конструирование арматурных элементов передается в проектные организации, которые будут разрабатывать решения по армированию плит на основании актуальных межгосударственных и национальных нормативных документов.

Выводы. Актуализированный стандарт конкретизирует технические требования и методы испытаний, правила приемки и методы контроля, что позволяет повысить качество заводского изготовления сборных железобетонных плит покрытия городских дорог и существенно увеличивает ресурс их долговечности.