Введение. В действующих отечественных нормах по проектированию конструкций из бетона, армированных композитной арматурой – СП 295.1325800.2017, не учитывается работа сжатой арматуры при расчете внецентренно сжатых элементов. В рамках проведенных ранее исследований была предложена методика расчета прочности нормальных сечений внецентренно сжатых элементов, которая показала достаточно хорошую сходимость с опытными данными, однако она также показывала некоторую недооценку несущей способности таких элементов. В настоящей работе выполнен дальнейший анализ разработанной методики и сформулированы предложения по ее уточнению с целью выявления дополнительных резервов прочности бетонных элементов, армированных композитной арматурой.

Цель. Уточнение методики расчета прочности нормальных сечений внецентренно сжатых бетонных элементов, армированных композитной арматурой, сравнительный анализ уточненной методики расчета с опытными и теоретическими данными и оценка ее надежности.

Материалы и методы. Теоретические исследования проведены на основе анализа результатов проведенных автором испытаний опытных бетонных образцов, армированных композитной арматурой, на действие внецентренно приложенной статической сжимающей нагрузки, состоящей из четырех серий образцов с общим количеством 12 образцов.

Результаты. Сформулированы предложения по уточнению значения высоты сжатой зоны, а также величины растягивающих напряжений в композитной арматуре в методике расчета прочности нормальных сечений внецентренно сжатых бетонных элементов, армированных композитной арматурой.

Выводы. На основе анализа опытных данных предложена уточненная методика расчета прочности нормальных сечений внецентренно сжатых бетонных элементов, армированных композитной арматурой. Также выполнена оценка предложенной уточненной методики, которая показала, что она обладает необходимым уровнем надежности, при этом обеспечивает наилучшую сходимость с опытными данными.

Введение. Соединения элементов современных деревянных конструкций в значительной степени включают в себя использование механических рабочих связей. Повышение надежности узловых соединений в современных деревянных конструкциях достигается за счет применения различного рода вкладышей, которые впрессовываются, вкладываются или вклеиваются в древесину соединяемых элементов и тем самым обеспечивают передачу усилий от одного элемента к другому. Соединения на вклеиваемых шайбах позволяют на относительно малой площади взаимного контакта передать значительные усилия, что обусловлено их большой несущей способностью. Вклеивание стальных шайб в местах повышенной концентрации напряжений при передаче усилий позволяет значительно перераспределить напряжения смятия/скалывания на бoльшую площадь соединяемых деталей. Обладая достаточно высокой несущей способностью, стальные шайбы имеют существенный недостаток, а именно – высокую степень коррозии, что вызывает необходимость проведения дополнительных работ по защите металлических деталей от коррозии или замены материала на композитный. На основе результатов натурных испытаний образцов с применением вклеенных пластиковых шайб рассмотрены варианты повышения прочностных и деформативных характеристик материала пластиковых шайб путем применения аддитивных технологий.

Цель. Повышение несущей способности соединения деревянных конструкций посредством повышения прочностных и деформативных характеристик материала вклеенных шайб.

Материалы и методы. Представлена методика проведения натурных испытаний деревянных образцов с вклеенными стеклопластиковыми шайбами. Деревянные элементы выполняются из сосны второго сорта, шайбы – из пластиков REC Formax и REC Friction. Испытание производилось на сжатие вдоль волокон, с контролем вертикальных деформаций сдвига. Рассмотрены методы повышения прочностных и деформативных характеристик пластиковых шайб путем применения аддитивных технологий.

Результаты. На основе данных натурных испытаний построены графики деформаций образцов на вклеенных пластиковых шайбах, выполнен анализ полученных результатов. Установлена достаточно высокая пластичность материалов шайб. Предложены способы повышения прочностных и деформативных характеристик пластиковых шайб. Предложен рациональный вариант армирования для повышения жесткости и несущей способности пластиковых шайб.

Выводы. Для увеличения несущей способности соединений на вклеенных стеклопластиковых шайбах принят вариант армирования пластика с применением аддитивных технологий CFC-печати и использования различных материалов армирующего волокна.

Введение. Одним из важнейших параметров при обеспечении пожарной безопасности является гарантийный или прогнозируемый срок эксплуатации огнезащитного покрытия в зависимости от условий службы. Срок эксплуатации, или долговечность, можно определить как способность огнезащитного покрытия противостоять внешним воздействиям, т. е. оставаться неизменным и сохранять эффективность при воздействии окружающей среды и различных неблагоприятных факторов. Натурное подтверждение долговечности покрытий занимает длительное время, поэтому актуальным является проведение испытания по ускоренным методикам.

Цель. Апробация методов испытаний для определения стойкости к воздействию климатических факторов при старении в условиях открытой промышленной атмосферы (ХЛ1, УХЛ1 по ГОСТ 15150-69) и сохранности эффективности покрытий стальных строительных конструкций в процессе эксплуатации на примере современного огнезащитного покрытия.

Материалы и методы. В работе проведено циклическое искусственное старение образцов огнезащитного покрытия на 5, 15 и 25 лет по методу 6 ГОСТ 9.401-2018 и оценена стойкость к воздействию климатических факторов и сохранность огнезащитных свойств в процессе эксплуатации двумя методами: термическим анализом по ГОСТ Р 53293-99 и огнезащитной эффективностью по ГОСТ Р 53295-2009. Для исследования применялись 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 в составе антикоррозионной грунтовки «ДЕКОПОКС-ФАСТ» толщиной сухого слоя 80 мкм, атмосферостойкой огнезащитной краски «ДЕКОТЕРМ-ХРОМ-Р» толщиной сухого слоя 870 мкм и финишным покрытием двухкомпонентной полиуретановой грунт-эмалью «ДЕКОПУР-ФЛЕКС» толщиной сухого слоя 50 мкм.

Результаты. Установлено, что огнезащитная эффективность с увеличением количества циклов искусственного старения несколько снижается и составляет 12 % в сторону уменьшения от контрольного образца при 224 циклах (25 лет).

Выводы. Прогнозируемый срок службы исследуемой системы покрытия в условиях открытой промышленной атмосферы (ХЛ1, УХЛ1) с сохранением огнезащитной эффективности при условии соблюдения всех требований технологического процесса получения покрытия составляет не менее 25 лет.

Введение. Рассмотрены вопросы коррозии бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений в биологически активных средах с указанием мер защиты. Представленные материалы являются результатом многолетних обследований большого числа железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения и натурных коррозионных испытаний бетонных образцов в биологически активных коррозионных средах.

Цель. Обобщение результатов выполненных работ в области коррозии и защиты железобетона в агрессивных биологических средах.

Материалы и методы. Исследовалось состояние железобетона конструкций и бетонных образцов, изготовленных со средствами защиты от конкретных агрессивных сред, находившихся длительное время в биологически активных средах. Основной метод исследований – изучение состояния бетона после длительного воздействия агрессивных сред.

Результаты. На основании результатов изучения состояния бетона в образцах и конструкциях изложены методы защиты бетона от воздействия: корней растений на плиты перекрытий железобетонных резервуаров питьевой воды; продуктов жизнедеятельности животных на полы животноводческих помещений; моллюсков‑камнеточцев на морские сооружения; тионовых бактерий на сооружения водоотведения и очистки; плесневых грибов на промышленные и жилые помещения.

Выводы. Защита железобетонных конструкций в биологически активных средах должна назначаться на основании изучения их особенностей, механизмов коррозионных процессов в бетоне при их воздействии, а также анализа состояния конструкций в условиях длительного воздействия биологических сред.

Введение. Суровые климатические условия Российской Федерации предопределяют сезонное промерзание грунта и развитие криогенных процессов, негативно влияющих на фундаменты и заглубленные сооружения. Величина сил морозного пучения существенно зависит от глубины промерзания грунта, что делает оценку глубины промерзания грунта весьма актуальной.

Цель. Расчет и оценка глубины сезонного промерзания грунтов инженерными и численными методами.

Материалы и методы. Выполнялись расчеты глубины промерзания грунта по двум площадкам, сложенным супесями и суглинками. Инженерные расчеты выполнялись по четырем методикам, изложенным в следующих нормативных документах: «Рекомендации по теплотехническим расчетам и прокладке трубопроводов в районах с глубоким сезонным промерзанием грунтов», «Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах», «Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов», «Рекомендации по прогнозу теплового состояния мерзлых грунтов», а численные – в программных комплексах Frost 3D и Борей 3D. Экспериментальные площадки расположены в Тымовском районе Сахалинской области, где прокладывался трубопровод Сахалин‑2.

Результаты. Результаты исследований показали, что инженерные методики дают завышенные результаты при использовании в оценке искомой глубины промерзания грунта большого спектра климатических и грунтовых параметров: температура воздуха, высота и плотность снежного покрова, скорость ветра, коэффициенты конвективного теплообмена, суммарная солнечная радиация, альбедо поверхности, максимальная упругость водяных паров и др. В то же время использование формулы Стефана с ограниченным набором входных параметров дает близкие по значениям результаты. Численные методы показали близкие результаты между собой, но на 32–47 % больше, чем результаты инженерных расчетов при оголенной поверхности грунта.

Выводы. Предлагается проведение научных исследований динамики изменения глубины промерзания грунта в полевых условиях и сопоставление с результатами инженерных и численных расчетов для совершенствования данных методик.

Введение. За последние годы по многим вопросам нарушились связи между основополагающими нормативными документами по каменной кладке, базирующимися на созданной много лет назад системе нормативных документов.

Цель. Выявить основные проблемные вопросы и наметить пути их решения. В первую очередь это относится к несогласованности ГОСТов на методы испытаний кирпича и раствора и сводов правил по проектированию каменных конструкций.

Материалы и методы. В работе показано, что прочность кирпича и раствора – это условные величины, которые во многом зависят от методов их испытаний, формы и размеров образцов, условий их выдержки до испытания. В СП 15.13330 «Каменные и армокаменные конструкции», являющемся актуализированной редакцией СНиП II‑22-81*, при назначении расчетных сопротивлений кладки марки кирпича и раствора приняты по результатам испытаний в соответствии с действовавшими на тот момент ГОСТами.

Для восстановления взаимосвязи с ГОСТами в СП 15.13330.2012 внесены коррективы по назначению расчетных сопротивлений кладки. Данное решение является компромиссным. Оптимальным является введение в ГОСТ для кирпича пластического формования коэффициентов перехода от прочности шлифованного кирпича к прочности кирпича с выровненной раствором поверхностью.

Приведенные в ГОСТ на испытания кладки типы образцов в виде стенок заимствованы из европейских норм. Испытание стенок наряду со столбами без учета масштабного фактора приводит к некорректным результатам.

Выводы. Нарушению взаимосвязи между ГОСТами на методы испытаний материалов и сводами правил на проектирование во многом служит лоббирование интересов производителями материалов, стремящихся добиться для себя наибольшей выгоды. Порой происходит необоснованное стремление вмешаться в процесс разработки сводов правил.

С другой стороны, разработка качественных нормативных документов невозможна без взаимодействия всего профессионального сообщества, учета интересов всех сторон. Однако баланс интересов не должен способствовать снижению надежности возводимых зданий и сооружений.

Введение. В последние годы большое внимание уделяется вопросам сокращения трудозатрат и повышения надежности результатов испытаний кладочных керамических стеновых изделий (кирпича, камня и блоков). В работе отмечается, что при определении предела прочности кладки выравнивание опорных поверхностей кирпича выполняется раствором, а при выравнивании опорных поверхностей шлифованием предел прочности кладки искусственно завышается не менее чем на одну марку. Для повышения надежности выводимых зданий и сооружений в примечании 1 к таблице 6.1 СП 15.13330.2020 «Каменные и армокаменные конструкции» дано указание о необходимости введения соответствующих поправочных коэффициентов при определении прочности кладки. В предыдущей редакции СП значения понижающих коэффициентов были приняты без соответствующих обоснований.

Цель. Обоснование снижения расчетных сопротивлений сжатию кладки из керамического кирпича пластического формования (при определении его прочности при сжатии со шлифованием опорных поверхностей) в целях повышения надежности возводимых зданий и сооружений.

Материалы и методы. Сравнение нормативных и расчетных значений прочности кладки из керамического кирпича пластического формования на традиционном растворе по нормам РФ, а также Великобритании, Германии, на основании которых разработаны европейские нормы.

Результаты. Проведенное при выполнении данной работы сравнение норм Великобритании, Германии и России показало, что расчетные значения прочности кладки в нормах европейских стран меньше, чем в нормах РФ за счет более высоких коэффициентов запаса.

Выводы. Снижение расчетной прочности на сжатие кладки из керамического кирпича пластического формования на 10 % (при шлифовании опорных поверхностей для определения прочности на сжатие) признано обоснованным.

Введение. Усиление кирпичной и каменной кладки инъекцией раствора под давлением является одним из основных способов восстановления монолитности кладки, восстановления, а в ряде случаев – и повышения несущей способности. В настоящей работе приводятся результаты проводившихся исследований прочности кладки, усиленной инъекцией метилметакрилата, которые входят в комплексную программу, начатую еще в 2004 г. и продолжающуюся по настоящее время. За счет высокой проникающей способности метилметакрилата усиление им кладки с небольшим раскрытием трещин может найти широкое применение.

Цель. Оценка эффективности усиления инъекцией метилметакрилата кладки.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились в два этапа. На первом испытывались на сжатие образцы кладки, изготовленные в виде столбов. На втором в образцы с образовавшимися трещинами производилась инъекция метилметакрилата под давлением. Усиленные таким образом образцы испытывались вновь с целью оценки величины коэффициента увеличения прочности.

Результаты. Исследовалось распространение метилметакрилата по кладке при его инъекции под давлением, а также по отдельным образцам кирпича и раствора без давления. Показано, что технология усиления кладки инъекцией метилметакрилата существенно отличается от технологии усиления бетона, где возможно обеспечить высокое давление и благодаря этому хорошее распространение по телу бетона. Выводы. Инъекция метилметакрилата в кладку с множественными силовыми трещинами позволяет повысить ее несущую способность не менее чем в 1,2 раза.

Результаты исследований использованы при разработке нормативных документов по усилению каменных конструкций.

Введение. В СП 15.13330.2020 приведены специальные требования по расчету кладки стен зданий с применением крупноформатных керамических камней пустотностью до 57 %, в том числе при действии сосредоточенных нагрузок (смятии). В частности, в таблице 7.5 указанного СП даны коэффициенты для определения расчетных значений кладки при смятии. Однако результаты отечественных и зарубежных исследований показывают, что при кладке из камня высокой пустотностью, более 50 %, необходимо уточнение значений коэффициента для определения расчетных сопротивлений кладки смятию. В работе приведены результаты экспериментальных исследований, проведенных в ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, по определению прочности кладки при смятии для уточнения расчетных коэффициентов, представленных в таблице СП 15.13330.2020.

Цель. На основании результатов отечественных и зарубежных экспериментальных исследований разработать методику и уточнить значения переходных коэффициентов для определения расчетных значений прочности кладки из крупноформатных керамических камней при смятии.

Материалы и методы. Проведены экспериментальные исследования по изучению напряженно-деформированного состояния крупноформатных керамических камней и кладки стен с их применением при действии сосредоточенных нагрузок, приложенных по схемам, которые наиболее точно могут быть реализованы в лабораторных условиях – схемы а и д, приведенные в п. 7.14 СП 15.13330.2020.

Выводы. Результаты проведенных исследований показали, что прочность кладки из крупноформатных керамических камней при смятии зависит от нескольких факторов, в т. ч. величины нормальных и касательных напряжений в вертикальных сечениях между сжатой зоной и незагруженным участком кладки. Кроме того, большое влияние оказывает эффект обоймы при наличии горизонтальных швов.

Введение. Каменная кладка является конструктивно неоднородным материалом (композитным), что обусловливает ортотропность ряда ее физико-механических характеристик, одна из которых – коэффициент термической деформации. Статья посвящена анализу коэффициента термической деформации каменной кладки в условиях ее работы в различных температурно-климатических условиях. В работе выполнен обзор исследований поведения кладки при перепадах температуры, в том числе при различной влажности.

Цель. Проанализировать поведение каменной кладки при замораживании. Сопоставляя результаты исследований увлажненных образцов каменной кладки, получить зависимость коэффициента термической деформации от ее влажности при отрицательных температурах.

Материалы и методы. Основой для исследования является материал М. А. Мурого, опубликованный в работе «Температурные деформации влажной кладки», и некоторые его ранее не опубликованные данные. При выполнении исследований применялся регрессионный анализ.

Результаты. Получены графические и математические зависимости коэффициента термической деформации каменной кладки в виде кусочно-линейных функций при отрицательных температурах, учитывающие влажность материала.

Выводы. Полученные в данной статье формулы коэффициентов температурной деформации наглядно показывают зависимость данного коэффициента от влажности при замораживании. Представленные зависимости в виде кусочно-линейных функций позволяют их использовать при расчетах напряженно-деформированного состояния каменных конструкций с применением современных программных комплексов. Широкий диапазон значений коэффициентов термической деформации кладки, представленный в литературных источниках, указывает на фрагментарность исследований, основывающихся на использовании керамических камней одного производителя. Ввиду важности этой характеристики для определения напряженно-деформированного состояния кладки следует выполнить масштабные исследования со систематизацией результатов при логически обоснованном максимальном количестве варьируемых параметров кладки, а по результатам исследований внести изменения в нормы проектирования и конструирования каменных конструкций.

Введение. Внешним слоем наружных стен является облицовочная каменная кладка, испытывающая сложное напряженно-деформированное состояние при восприятии собственного веса кладки, климатических нагрузок и воздействий (действия ветрового давления, влажности и температуры воздуха). Анализ имеющихся результатов исследований, а также требований нормативных документов показал, что они не учитывают температурные деформации увлажненной кладки при замерзании. В связи с этим авторами проведены исследования по оценке влияния данного воздействия на напряженно-деформированное состояние облицовочной кладки.

Цель. Получение универсальной зависимости длины температурного блока облицовочной кладки, в том числе при ее замораживании.

Материалы и методы. Материалом исследования является облицовочная каменная кладка (облицовочный слой) многослойных наружных стен зданий, моделируемая в программном комплексе ЛИРА-САПР, реализующем метод конечных элементов в форме метода перемещений. В данной статье использованы данные из работы М.А. Мурого «Температурные деформации влажной кирпичной кладки», опубликованной в 2008 году.

Результаты. На основании анализа термонапряженного состояния кладки, полученного в ходе численного моделирования, получена эмпирическая зависимость длины температурного блока облицовочной каменной кладки для наружных многослойных стен. Предложено логически обоснованное конструктивное решение узла облицовочной кладки с антифрикционным сопряжением ее с плитой перекрытия.

Выводы. На длину температурного блока кладки, опираясь на результаты исследования, оказывает влияние не только перепад температур и жесткость опорной конструкции, но и влажностные условия ее эксплуатации. При повышении влажности кладки от 6 до 12 % расчетная длина температурного блока существенно снижается. Длины температурных блоков, назначаемые по существующим методикам (включая методики норм проектирования), имеют завышенное значение, что существенно снижает долговечность облицовочной кладки, а также в ряде случаев может привести к ее разрушению.