Введение. Многолетний опыт проектирования и эксплуатации сооружений показывает, что для обеспечения их надежности недостаточно проведения только расчетов на прочность. Кроме обеспечения прочности и жесткости сооружений к ним часто предъявляются требования по учету влияния колебаний. Данные типы расчетов являются сложными, так как должно быть учтено большое количество самых различных факторов. В настоящее время сооружения все больше усложняются, и большое внимание уделяется расчетам на сейсмические воздействия на здания, что весьма актуально для районов строительства, где сейсмичность повышена. В инженерных сооружениях возникает повышенная напряженность, которая обусловливается этими и другими причинами. Свободные и вынужденные колебания различных упругих конструкций представляют несомненный возрастающий интерес и имеют обширную библиографию.

Цель настоящей статьи состоит в постановке полной математической задачи для двух наиболее распространенных способов закрепления концов балки, в определении спектров собственных частот и форм колебаний.

Материалы и методы. Рассматривается балка переменного сечения из однородного материала под действием поперечной распределенной нагрузки, которая совершает изгибные колебания. Свободные и вынужденные колебания описываются дифференциальными уравнениями. Сначала решается однородное уравнение, затем – неоднородное. Применен принцип Даламбера. Использован метод разделения переменных. Выполнены тестовые проверки.

Результаты. Получено дифференциальное уравнение в частных производных четвертого порядка с постоянными коэффициентами. Определены спектры собственных частот и форм колебаний. Высокая точность полученных результатов позволяет более коротким путем с наименьшим объемом вычислений определять характеристики свободных и вынужденных колебаний балок. Обнаружен интересный факт зависимости амплитуды и формы вынужденных колебаний стержней от близости частоты возмущений к собственным значениям и сдвига фаз компонентов векторного процесса возмущений.

Выводы. Выдвинуты гипотезы о существовании зависимости между коэффициентами затухания и линейно-вязкого трения материала, а также о постоянстве коэффициента затухания для всех собственных значений.

Введение. Особенность опор двойного назначения в том, что помимо размещения на них оборудования оператора сотовой связи они выполняют функцию опоры освещения. Так как опоры двойного назначения расположены на центральных улицах города, конструкции имеют минимальные габариты и запасы по прочности. С каждым годом количество опор двойного назначения в городах растет, и правильный их расчет весьма актуален для обеспечения безопасной эксплуатации.

Цель: анализ изменения ветровой нагрузки на опору двойного назначения с установленными на ней панельными антеннами и влияние ее на прочность конструкции опоры.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи: определить зависимость аэродинамического коэффициента и величины ветровой нагрузки от размера панельных антенн и их расположения; сформулировать рекомендации по установке панельных антенн на верхней секции опоры двойного назначения диаметром 114 мм.

Материалы и методы. Рассматривается анализ изменения ветровой нагрузки и аэродинамического коэффициента конструкций секции опоры двойного назначения диаметром 114 мм с установленными на ней панельными антеннами в зависимости от размера антенн и их расположения.

Результаты. Установлено, что аэродинамический коэффициент уменьшается с увеличением вылета панельных антенн от трубостойки вне зависимости от их размера. Чем больше панельные антенны прижаты к трубостойке, тем ближе они находятся к соседним антеннам, тем самым затрудняя продувания сечения в центре. Несмотря на то что аэродинамический коэффициент уменьшается от увеличения вылета от трубостойки, величина ветровой нагрузки практически не меняется.

Выводы. При проектировании панельных антенн на трубостойке диаметром 114 мм необходимо руководствоваться размером сечения панельных антенн. Если ширина панельной антенны более 350 мм, а толщина более 150 мм, то рекомендуется проектировать установку таких панельных антенн как можно ближе к рассматриваемой трубостойке, чтобы уменьшить ветровую нагрузку на опору двойного назначения. В остальных случаях вылет панельных антенн не окажет существенного влияния на изменение ветровой нагрузки.

Введение. Одним из перспективных видов соединений деревянных конструкций является соединение с применением вклеенных стальных шайб. Вместе с тем применение клеевых составов по ряду признаков менее технологично по сравнению с резьбовым соединением. Учитывая актуальность разработки новых технологичных видов соединений конструкций, необходимо изучить узловое соединение деревянных элементов на резьбовых шайбах без применения клеевых составов.

Цель: изучить характер работы соединения с применением резьбовых шайб посредством проведения натурного эксперимента серий образцов с различными параметрами резьбовых шайб для оценки перспективы дальнейшего изучения рассматриваемого соединения и его внедрения в практику строительства.

Материалы и методы. Методика исследования рассматриваемого соединения включает в себя изготовление серии образцов и проведение эксперимента для определения разрушающих нагрузок и предельных деформаций с последующим визуальным исследованием образцов после разрушения.

Результаты. На основании экспериментального исследования двенадцати образцов, составляющих четыре серии образцов с различными параметрами резьбовых шайб по три образца в каждой, получены значения разрушающих нагрузок и построены графики деформаций. Исследован характер работы рассматриваемого соединения, выявлены его достоинства и недостатки с точки зрения несущей способности, технологичности изготовления и надежности.

Выводы. Соединение деревянных конструкций на резьбовых шайбах обладает высокой несущей способностью и технологичностью. Несмотря на такой недостаток, как влияние влажности древесины на прочность и надежность данного соединения, его достоинства делают перспективным дальнейшее изучение и его применение в практике строительства.

Введение. Представлены материалы по мероприятиям, проводимым в трубопрокатных цехах ОАО «Тагмет», в период модернизации, начиная с 2007 года. Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В. А. Кучеренко в течение продолжительного времени проводил обследования конструкций цехов завода с целью выдачи заключений по их промышленной безопасности и рекомендаций по ремонту и усилению поврежденных элементов строительных конструкций для возможности дальнейшей безопасной их эксплуатации, в том числе цехов, в которых изменялся технологический процесс в связи с установкой нового оборудования.

Цель работы: на основе результатов обследования смешанных конструкций, расчетов и анализов резервов их несущей способности показать один из способов реконструкции промышленных зданий на примере цехов, расположенных на территории ОАО «Тагмет».

Материалы. В статье приведены чертежи КМ и представлены фотографии уже возведенных стальных конструкций для их усиления и изменения существующих параметров каркаса здания, пригодных для новых условий эксплуатации.

Результаты. Приведены рекомендации по усилению конструкций, полезные для использования их при аналогичных мероприятиях. На основе работ по научно-техническому сопровождению проектирования и строительства модернизированных трех цехов завода ОАО «Тагмет» в последующие годы завод непрерывно увеличивал свою производительность.

Выводы. При обследовании и проведении экспертиз промышленной безопасности конструкций зданий завода ОАО «Тагмет» дефекты и повреждения, превышающие значения, установленные действующими нормативными документами, влияющие на эксплуатационную пригодность зданий, выявлены не были. Полученные результаты выполненных расчетов конструкций порталов в местах выбивки колонн каркасов зданий цехов завода показали, что их прочность и устойчивость обеспечена. Проектные решения были успешно реализованы при реконструкции цехов ОАО «Тагмет».

Введение. Опыт применения петлевых соединений рабочей арматуры в изгибаемых железобетонных элементах показывает сокращение трудозатрат при устройстве на строительной площадке арматурных каркасов. Однако анализ имеющихся результатов исследований показал, что они проводились преимущественно для изгибаемых элементов, в связи с этим были проведены дополнительные экспериментальные исследования по оценке влияния различных типов конструктивных решений петлевых стыков арматуры на прочность нормальных сечений внецентренно сжатых железобетонных элементов.

Целью выполненного исследования являлось получение результатов экспериментальных исследований и оценка влияния конструктивных решений петлевых стыков арматуры на прочность железобетонных внецентренно сжатых элементов.

Материалы и методы. Исследования проводились на основе результатов испытаний внецентренно сжатых железобетонных элементов с петлевыми стыками рабочей арматуры. В рамках исследований было испытано 7 серий опытных образцов с различными конструктивными решениями петлевых стыков, общее количество образцов в исследовании – 22.

Результаты. Результатом работы является выявленная степень влияния конструктивных решений петлевых стыков арматуры на прочность внецентренно сжатых железобетонных элементов – в среднем от 3 до 14 % в зависимости от конструктивного решения петлевого стыка.

Выводы. Установлено, что проектирование внецентренно сжатых элементов следует выполнять с учетом конструкции петлевого стыка продольной арматуры.

Введение. Современные методы проектирования и расчета строительных конструкций часто ограничиваются упругой стадией работы материалов. Для анализа напряженно-деформированного состояния соединений необходимо учитывать свойства материала, а также его работу под нагрузкой, включая как упругие, так и нелинейные стадии. Значительный интерес представляют анизотропные материалы, такие как древесина. Теоретическое и практическое исследование работы деревянных образцов представлено в данной работе.

Целью данной работы является выполнение натурных испытаний и численное моделирование для анализа напряженно-деформированного состояния и совершенствования расчетов анизотропных конструкционных материалов.

Материалы и методы. Выполнены натурные испытания деревянных образцов из сосны второго сорта на сжатие вдоль волокон с фиксацией вертикальных напряжений сжатия и деформаций. Испытания выполнены на гидравлическом прессе с максимальной нагрузкой 50 т. Для фиксации деформаций и напряжений использовалось тензометрическое оборудование. На основе данных натурных испытаний выполнено численное моделирование образцов в программных комплексах ЛИРА-САПР и ANSYS.

Результаты. Согласно результатам натурных испытаний, упругая стадия работы древесины при сжатии находится в диапазоне до 90 кН, после чего наблюдается переход к пластической деформации. Выполнено численное моделирование образцов в программных комплексах ЛИРА-САПР и ANSYS, которое показало сходимость результатов. Однако программный комплекс ANSYS позволяет более детально моделировать и рассчитывать соединения и конструкции. Сравнение распределений вертикальных напряжений сжатия σy, полученных в результате натурных испытаний и численного моделирования в программном комплексе ANSYS, показало сходимость результатов (невязка не превышает 5 %). Это подтверждает эффективность использования данного программного комплекса для моделирования соединений анизотропных материалов.

Выводы. Результаты натурных испытаний и численного моделирования показали эффективность применения программного комплекса ANSYS для расчета сложных соединений анизотропных конструкционных материалов. Сходимость результатов достигнута для упругой стадии. Для моделирования пластической стадии необходимы дополнительные исследования.

Введение. Традиционные пути повышения конструкционной прочности и жесткости балок в настоящее время практически исчерпаны, и оптимизация технологий производства и эксплуатации вероятнее всего находится на сочетании применения новых материалов и повышения их надежности как несущих элементов сложного геометрического профиля.

Несущие элементы строительных конструкций работают в условиях высоких нагрузок и, даже несмотря на их преимущественно статический характер, могут испытывать сложное объемное напряженно-деформированное состояние, что не всегда удается подтвердить эмпирическим и статистическим путями.

Цель настоящей статьи состоит в предложении одного подхода оценки прочности и жесткости балочных конструкций, работающих в условиях поперечного изгиба сложного геометрического профиля.

Материалы и методы. Для оценки прочности и жесткости непрофильных балочных конструкций используются классические энергетические приемы расчета прочности и жесткости Кастильяно, Максвелла – Мора или Верещагина (метод моментных площадей), начальных параметров, дифференциальных уравнений изогнутой оси балки.

Результаты. В ходе решения таких задач используются критерии подобия (сглаживания, согласования) Мизеса – Генки и Журкова, хорошо отражающие работу хрупкого или пластичного материала балки. И эти характеристики предлагается объединить в функции долговечности Журкова – Аррениуса.

Выводы. Приведенные в расчетах зависимости можно рекомендовать при проектировании в рамках улучшения изгибной статической и усталостной прочности, а также жесткости несущих элементов строительных конструкций.

Введение. В данной статье приведено обоснование мероприятий по защите систем безопасности при пожаре в помещении блочного щита управления АЭС с применением полевого метода моделирования пожара.

Цель работы: разработка мероприятий по защите систем безопасности при пожаре в помещении блочного щита управления АЭС с применением полевой модели динамики пожара.

Материалы и методы. Проведен анализ назначения и области применения различных методов моделирования динамики развития и распространения опасных факторов пожара. Рассмотрено применение полевого метода для моделирования пожара в помещениях различного назначения.

Результаты. На основании проведенного анализа различных методов моделирования динамики развития и распространения опасных факторов пожара показана возможность использования полевого моделирования пожара для анализа пожарной опасности в помещении блочного щита управления. По результатам представленных расчетов показано, что температура в месте закладки арматуры не достигает критического значения при наиболее опасном варианте развития реального пожара, относящегося к типу пожара, контролируемого вентиляцией. Даже в случае неизолированного помещения распространение опасных факторов пожара через стены невозможно в течение трех часов при любой величине пожарной нагрузки в помещении блочного щита управления.

Выводы. Показана возможность применения полевой модели динамики пожара для проведения расчетов опасных факторов пожара в различных зданиях и помещениях, в том числе для обоснования достаточности предъявляемых требований по огнестойкости строительных конструкций. Данная закономерность получена исходя из обеспечения нераспространения пожара за пределы пожарной зоны в течение расчетного времени выгорания всей пожарной нагрузки. Конкретно в рассматриваемом варианте помещения (кабельный этаж) на основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что предусмотренная в проекте огнестойкость барьеров, разделяющих помещения системы безопасности от помещений нормальной эксплуатации, гарантирует нераспространение пожара. Полученные закономерности могут быть использованы при разработке/уточнении нормативных документов по обеспечению пожарной безопасности действующих и строящихся АЭС.

Введение. В отечественных нормах боковое давление грунта регламентируется определять для стадии, соответствующей образованию поверхности скольжения, что отвечает теории Кулона. При этом предельные величины давления грунта на гибкую стенку не зависят от характера и интенсивности деформаций подпорной конструкции. В связи с этим возникает необходимость совершенствования методов расчета ограждений для учета вышеуказанных факторов.

Цель работы: получение опытных данных для разработки метода расчета активного давления грунта на подпорные конструкции в зависимости от их деформаций.

Материалы и методы. Опытные работы выполнены методом физического моделирования для различных схем моделей гибких подпорных стенок с использованием специализированного лабораторного испытательного стенда. В качестве модельного грунта засыпки применялся песок средней крупности, определение физических характеристик которого производилось в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ 5180-2015.

Результаты. Проведенные исследования позволили получить данные о характере деформаций грунта засыпки в пределах призмы обрушения для различных кинематических условий работы модели подпорной стенки и, соответственно, обосновать применение феноменологической модели наклонных блоков, использованной для разработки метода определения активного давления грунта на ограждающие конструкции.

Выводы. Опытные исследования показали соответствие характера деформирования грунта засыпки и принятых условий работы грунта в рамках разработки инженерного метода определения бокового давление грунта. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы в процессе реализации и верификации предлагаемого метода расчета, который позволит проектировать ограждения котлованов более обосновано и во взаимном соответствии с фактическими эпюрами давления грунта.

Введение. Высокопрочный бетон широко используется в современном строительстве. С расширением внедрения высокопрочного бетона возникает необходимость изучения его поведения при высоких температурах (при пожаре) для обеспечения требуемой огнестойкости несущих железобетонных конструкций из высокопрочного бетона в части пожарной безопасности зданий и сооружений.

Цель: определение влияния вида заполнителя на прочностные и деформативные характеристики высокопрочного бетона класса В100 при нагреве до температур от 100 до 800 °C с шагом 100 °C.

Материалы и методы. Лабораторные испытания призменной прочности и модуля упругости высокопрочного бетона на базальте и граните производили на образцах-призмах в нагретом состоянии по стандартным методикам при помощи специального нагревательного оборудования, совмещенного с лабораторным прессовым оборудованием.

Результаты. Определены коэффициенты условий работы при нагреве высокопрочного бетона на граните и базальте, характеризующие снижение прочности на сжатие и модуля упругости. Построены диаграммы деформирования при осевом сжатии высокопрочных бетонов на граните и базальте при нагреве.

Выводы. Динамика снижения прочностных и деформативных свойств высокопрочного бетона на граните и базальте при нагреве аналогична и характерна для бетонов на силикатных заполнителях. Модули упругости высокопрочного бетона на базальте выше, чем у высокопрочного бетона на граните, как при 20 °С, так и при нагреве, что обусловливает зависимость деформативных свойств высокопрочного бетона от видов заполнителей. Диаграммы деформирования при осевом сжатии высокопрочного бетона на граните и базальте проявили специфический характер: однолинейный – при нагреве до температуры порядка 300–400 °С, двухлинейный – при более высоких температурах нагрева, что отличается от традиционных представлений и теоретических рекомендаций.

Введение. Решение актуальной проблемы получения бетонов специального назначения с применением отдельных разновидностей некондиционного природного сырья и ряда промышленных отходов позволит внедрить принципы ресурсосбережения и усовершенствовать технологические особенности производства.

Целью данной работы является комплексная оценка влияния отходов сернокислотного производства и некондиционного природного глинистого сырья на получение качественных и долговечных бетонов специального назначения.

Материалы и методы. Сырьем для производства керамзитового гравия служат легкоплавкие глинистые породы. Были применены добавки органические (соляровое масло) и железистые (пиритные огарки). Для определения кристаллических фаз, содержащихся в глине Никольского месторождения, в полученном керамзитовом гравии, а также с целью анализа заводских валовых проб пиритных огарков производился рентгеновский анализ. Для получения в лабораторных условиях высокопрочного керамзитового гравия использовалась трубчатая электрическая печь для обжига по двухступенчатому режиму 700 и 1100 °C. Изучались параметры образования фосфатных связующих и свойства железофосфатного бетона на основе Н₃РО₄ и отхода сернокислотной промышленности – пиритных огарков.

Результаты. Установлено, что Никольская глина является хорошим сырьем для производства высокопрочного тяжелого керамзитового гравия с прочностью до 550 кг/см², водопоглощением 1,5 % и стойкостью к агрессивным средам, что делает возможным его применение для изготовления бетонов специального назначения. Полученные результаты конкретизируют методы испытаний и технические требования, методы контроля и правила приемки продукции, что позволит повысить качество и долговечность рассматриваемых бетонов.

Выводы. Применение исследуемой невспучивающейся глины возможно с применением органических и железистых добавок для получения высокопрочного керамзитового гравия для изготовления конструктивных бетонов. Получение смешанного железофосфатного связующего позволяет изготовить жаростойкие бетоны для футеровок плавильно-литейных агрегатов цветной металлургии с высокой стойкостью и долговечностью.

Введение. Строительная отрасль в Российской Федерации имеет хороший потенциал к цифровизации. Несмотря на многие неблагоприятные факторы, значительное число наиболее прогрессивных строительных компаний внедряет в свою работу новые технологии, видя их высокий потенциал и эффективность. Поэтому начавшаяся сейчас на государственном уровне работа по «легализации» технологий информационного моделирования имеет большие шансы на успех. Цифровая трансформация является необходимым шагом для устойчивого развития экономики и строительной отрасли.

Цель: выявить преимущества применения современных цифровых технологий в строительстве с целью их дальнейшего внедрения в строительный процесс для автоматизации рутинных процессов и минимизации ошибок.

Материалы и методы. Метаанализ 18 отечественных и зарубежных исследований, имеющих статус публикаций ВАК или SCOPUS, о применении цифровых технологий в строительстве и оценка эффективности изученных технологий.

Результаты. Преимущества беспилотных летательных аппаратов и дронов для картографирования безусловны, как и сложности их использовании в городской среде, особенно в центре городов-миллионников. Основные преимущества использования дрон-технологий в строительстве таковы: получение детализированных данных со строительных площадок и их сравнение с проектной документацией; объективный мониторинг динамики строительства; сокращение количества нарушений правил охраны труда и техники безопасности; улучшение качества мониторинга за объектом, круглосуточный доступ к труднодоступным зонам; оценка объемов выполненных работ; оперативное реагирование на отклонения от проектной документации и своевременное исправление недочетов; совместная работа c BIM (Building Information Model) и цифровой моделью текущего объекта с возможностью экспорта в удобные программы САПР. Основные недостатки использования дрон-технологий в строительстве: максимальное сопротивление ветру 15 м/с; во время дождя или снегопада полученные данные могут быть некорректными; невозможность съемки внутри строящегося объекта именно в автоматическом режиме.

Выводы. Крановая камера Crane Camera Pix4D – самое безопасное решение на сегодня для получения аэрофотоснимков с последующей конвертацией в 2D и 3D.