ivdon3@bk.ru
В статье рассмотрено экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния радиально-балочных куполов. Максимальные значения напряжений зафиксированы в растянутых гибких элементах с пиковым значением 363,6 МПа. При расчетном сопротивлении материала проволоки Вр-I Rs=410 МПа имеется запас несущей способности 12%. Отметим высокий уровень напряжений в других гибких элементах со значениями в интервале от 141,4 до 274,72 МПа.
Ключевые слова: радиально-балочный купол, экспериментальные исследования, нагружение, тензорезисторы, деформация
Монолитная плита – это самый надежный тип фундамента. Конструкция выбирается в том случае, если будущее здание или сооружение будет стоять на участке со сложным грунтом. Рассмотрены три варианта организационно-технологических решений – pебристая фундаментная плита, сплошная фундаментная плита и фундаментная плита коробчатого сечения. Для каждой технологии рассматривается два варианта армирования – стальной и стеклопластиковой арматурой. Анализ существующих технологий устройства монолитной фундаментной плиты, проведенный в первом разделе данной работы показал, что использование этих технологий затрудняется рядом факторов, связанных с конструктивными и технологическими особенностями возводимого объекта. Выбор рациональной технологии устройства фундаментной плиты выполняется путем оценки влияния организационных, технологических и конструктивных факторов. По результатам сравнительного анализа методов устройства фундаментной плиты выявлено, что наиболее рациональной по критерию трудоемкости и стоимости для рассматриваемой конструкции железобетонной плиты 15,6х544 м, является технология № 1 - ребристая фундаментная плита с использованием опалубки МСК и армированием стеклопластиковой арматурой. Анализ полученных зависимостей и расчет коэффициентов показали, что факторы, влияющие на трудоемкость устройства монолитной фундаментной плиты, по степени значимости можно расположить в следующей последовательности: 1) конструктивные характеристики (наличие ребер, сплошная плита или наличие пустот); 2) толщина фундаментной плиты; 3) вид арматуры применяемый для армирования фундаментной плиты; 4) площадь сооружаемой плит.
Ключевые слова: монолитная фундаментная плита, стальная и стеклопластиковая арматура, факторный анализ, трудоемкость и стоимость возведения, производство работ
В данной работе представлена, разработанная авторами настоящей научной статьи, методика расчета по прочности железобетонных внецентренно сжатых стоек по действующей нормативной методике, согласно СП 63.13330.2018. Особенностью данной методики является условие, что, при расчёте по прочности, неизвестна внешняя сила, в свою очередь, нормативная методика, наоборот, ориентирована на вычисление площади поперечного сечения металлической арматуры при условии заранее известной внешней силы. Обратная задача нормами не предусматривается, так как используется в основном в научных целях. Следовательно, разработанная нами методика имеет большую ценность для научно-исследовательских работ, где важным фактором является определение прочности образцов для последующего сравнения с прочностью соответствующих эталонных образцов и разработки новых предложений к методикам расчёта. Для удобства читателя, разработанная методика расчёта представлена в виде примера расчета по прочности одного внецентренно сжатого железобетонного образца, с пояснениями и ссылками на формулы нормативной литературы. Рассчитанный образец был реально изготовлен и испытан в лаборатории кафедры ЖиКК ДГТУ и все его характеристики были найдены опытным путём, следовательно, расчётная методика основывается на сравнении с результатами экспериментальных исследований.
Ключевые слова: сталь, тяжелый бетон, железобетон, испытание, стойка, эксцентриситет, прочность, внецентренное сжатие
Проектирование энергоэффективных зданий основывается на анализе внешнего климатического воздействия на здания различного назначения, параметры воздушной среды внутри которых вполне определены. Климатические системы сооружений должны нейтрализовать отрицательное воздействие наружной среды, в частности ветрового воздействия. Оно определяет как температурный режим помещения, так и чистоту воздуха внутри них. Сложность как теоретических исследований, так и организации натурных опытов или продувки макетов зданий в аэродинамической трубе обуславливает необходимость прибегнуть к математическому моделированию ветрового воздействия на здание школы на основе программы StarCCm+. Получены поля скоростей при разных направлениях ветровой нагрузки, определены превышения теплопотерь здания по отдельным направлениям. Показана возможность проведения подобных исследований в более широком диапазоне начальных и граничных условий.
Ключевые слова: аэрация жилой застройки, математическое моделирование
Применение информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла строительного объекта требует пересмотра существующих подходов к организации работы специалистов, более тщательной проработки процессов информационного обмена, поиска новых более эффективных способов управления информацией и организации использования моделей. К периоду эксплуатации построенного объекта генерируется значительный объем различных данных и документов, да и на протяжении функционирования здания или сооружения есть необходимость собирать и анализировать значительные объемы информации. Обнаружение повреждений и прогнозирование поведения конструкции, поиск текущего местоположения элемента здания могут занимать много времени, а системный подход к управлению информационными потоками обеспечит повышение эффективности работы служб эксплуатации за счет снижения затрат при внеплановых ремонтах и увеличения сроков эксплуатации зданий. В данной статье рассматривается модель процесса интеграции данных, получаемых или передаваемых меткой, выполненной по технологии радиочастотной идентификации, и данных, хранящихся и используемых в информационной модели. Метки могут быть размещены на ответственных конструкциях, в сложных узлах или на трещинах для мониторинга за их раскрытием. Приведены подходы к управлению информационными потоками в зависимости от решаемых на этапе эксплуатации задач с учетом превентивного обслуживания элементов здания.
Ключевые слова: радиочастотная идентификация, технологии информационного моделирования, эксплуатация зданий, цифровизация, интернет вещей, отраслевые базовые классы, техническое обслуживание и ремонт, анализ состояния здания
В работе представлен обзор исследований по теме особого предельного состояния, представляющих интерес для развития теории и практического применения. В кратком виде представлены результаты основных работ, не утративших актуальность. Выделены перспективные направления развития для совершенствования теории особого предельного состояния: 1) Учет в расчетах жесткости узловых сопряжений, отдельных элементов конструкций. 2) Учет совместности работы сборных и сборно-монолитных конструкций, в том числе сдвиговой жесткости составных сечений. 3) Учет временного и пространственного характера воздействия. 4) Работа по расширению применения теории вне расчетов на прогрессирующее обрушение.
Ключевые слова: особое предельное состояние, особые воздействия, железобетон, деформативность, критерии особого предельного состояния
В статье выполнен анализ результатов обследований типовых навесных фасадных систем (НФС) с воздушным зазором, используемых при строительстве в городе Москве. Обладая большим количеством преимуществ, навесные вентилируемые системы имеют ряд недостатков, обусловленных с одной стороны самим конструктивным решением НФС: неоднородность, усадка и деформация слоёв утеплителя, проникновение воды через щели облицовки и т.п. С другой стороны, несоблюдение в той или иной степени технологии устройства НФС и недостаточная проработка нормативного обеспечения проектирования, монтажа и эксплуатации НФС приводят к снижению их качества. По ряду объектов обследования выявлено несоответствие проектным и техническим решениям: по материалу несущих конструкций; по материалу кронштейнов; по материалу самонарезающих винтов; по материалу облицовочных плит. По результатам обследования выявлена нецелесообразность применения облицовочных элементов из фиброцементных плит в целях исключения их обрушения и обеспечения безопасности людей, находящихся вблизи фасадов. А также нецелесообразно применение ветрогидрозащитных мембран «TYVEK House Wrap» (1060) для установки со стороны наружной поверхности теплоизоляции фасадов в связи с их пожароопасностью.
Ключевые слова: навесная фасадная система, вентилируемая, облицовочные плиты, крепежные элементы, дефекты, обследование, смещение, трещины, скол, деформация
Рассмотрены результаты, полученные в ходе экспериментальных исследований, прогибов железобетонных стоек двух гибкостей λh=10 и 20, испытанных при трех эксцентриситетах приложения нагрузки е0=0; 2,0см (0,16h) и 4,0см (0,32h). Выполнены теоретические расчеты прогибов согласно действующего свода правил (СП 63.13330.2018). На основании экспериментальных данных и результатов расчета было установлено, что значения теоретических прогибов существенно отличаются от экспериментальных. Был выполнен анализ влияния эксцентриситета приложения нагрузки и гибкости образцов на сходимость теоретических и экспериментальных значений прогибов образов, рассмотрены возможные причины несовпадения и разработаны предложения по совершенствованию расчетной методики.
Ключевые слова: бетон, железобетон, сжатые элементы, гибкость, эксцентриситет, вторая группа предельных состояний, прогиб
В рамках работы выполнен подробный анализ работы под нагрузкой конструкций хомутовых лесов и систематизированы особенности учета нагрузок и воздействий при выполнении прочностных расчетов. В статье проанализировано напряженно-деформированное состояние свободностоящих лесов. Предложен алгоритм расчета свободностоящих лесов с учетом особенностей конструктивных схем блоков, неуказанных в нормативной литературе. По результатам анализа данных серии численных экспериментов предложены конструктивные мероприятия по обеспечению несущей способности, жесткости и устойчивости против опрокидывания пространственных блоков свободностоящих лесов, которые позволят устанавливать блоки с отношение высоты к габаритным размерам, превышающим значение 3,5:1 на открытых площадках (снаружи зданий и сооружений) без крепления к существующим конструкциям.
Ключевые слова: стальные строительные леса, хомутовые леса, напряженное-деформированное состояние, конструктивные решения, устойчивость, несущая способность, нелинейный расчет, пространственный свободностоящий блок, расчаливание, внецентренное сопряжение элементов
Статья посвящена актуальной проблеме автоматизации процессов жизнеобеспечения системы «Интеллектуальное здание», решаемой за счёт внедрения модулей телеметрии, с целью соблюдения требований контроля, надзора и мер предосторожности. На примере технического обслуживания водопроводных сетей, рассматривается сфера разграничений и ответственности за эксплуатацию инженерных сетей и сооружений (между поставщиками и потребителями) с обеспечением анализа качества воды. Анализ АСДКУ (автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления) водозаборного узла показывает, что хотя вопросам контроля и распределения водоснабжения в городе посвящено много работ (как российских, так и зарубежных исследователей), сузив объект исследования до комплекса автоматизированной системы дозирования гипохлорита натрия (ГН) становится видна возможность её оптимизации (с учетом конкретных состояний системы). Приведённые в работе формулы расчёта открывают возможность в системе обезораживания (СО) чётко следить и детально анализировать основные параметры (СО). Автоматическое управление комплексом осуществляется контроллером и персональным компьютером (ПК), актуальность же состоит в расширении функционала работы водозаборного узла (за счёт использования технологических и управляющих модулей телеметрии, системы телеизмерений и телеуправления) с организацией бесперебойной, дистанционной работы диспетчерской службы. Разработанные модули (посредством пространственных моделей и моделей временных рядов) обеспечивают ряд дополнительных функций по контролю качества воды (остаточный хлор, учёт случайных факторов загрязнения), поддержке маршрутной технологии системы диспетчеризации, дистанционному управлению исполнительными механизмами, самодиагностике (программно - технического комплекса) и планированию (профилактических, ремонтно-восстановительных) работ инженерных систем. В результате оперативного мониторинга качества воды (с использованием модуля телеметрии) в хлораторной автоматически обеспечиваются оптимальные соотношения попадающего хлора в воду. При этом автором доказывается, что применение предложенного способа контроля и передачи данных позволяет выполнять непрерывную удалённую диагностику (каналов связи, работоспособности всех систем), отпадает необходимость направлять специалистов непосредственно на объект (параметризация, калибровка устройств осуществляется дистанционно). При этом быстрая установка предельных уровней и режимов работы позволяет гибко управлять производственным процессом, а при смене задач - перенастраивать и переоснащать систему.
Ключевые слова: Система телеметрии и телеуправления, Интеллектуальное здание, АСДКУ, система телемеханики, технологический модуль, модуль телеметрии, система диспетчерского контроля и управления, маршрутная технология системы диспетчеризации, управление производственным
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Проанализирована работа железобетонных стоек из бетона каркасной структуры. Сделан вывод о целесообразности применения бетона каркасной структуры в железобетонных колоннах.
Ключевые слова: бетон каркасной структуры
В статье рассматриваются области и перспективы использования низкополигональных геометрических моделей в строительной сфере. Приведены данные о зарубежных исследованиях в рассматриваемой области. Перечисляются основные отличия подобного типа моделей от трехмерных составляющих информационных моделей, описывается различие способов их разработки. Проведен анализ актуальных на сегодняшний день сфер применения данных моделей в строительной сфере, названы ключевые особенности, которыми должны обладать модели для использования их в данных сферах
Ключевые слова: гражданское строительство, низкополигональные модели, архитектурные и градостроительные решения, виртуальная реальность, 3D-кадастр, геоинформационные системы
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Статья посвящена исследованию кривых, не представимых пересечением двух поверхностей. В современной архитектурной практике очень часто отходят от классических форм, заменяя их сложными поверхностями. В последнее время наблюдается развитие такого архитектурного стиля, как архитектурная бионика или биотек. Столкнувшись с проблемами устойчивого развития и его воздействия на окружающую среду, строительный сектор сталкивается с настоятельной потребностью в инновациях. Архитектура представлена, как одна из многообещающих областей использования знаний, основанных на биологических исследованиях, и способных реагировать на текущие экологические проблемы. Действительно, многие виды животных и растений знают, как применять стратегии адаптации к окружающей среде и ее преобразованиям, формируя вместе с ней устойчивую экосистему. Технические достижения в наблюдении в очень малых масштабах позволяют получить более глубокие знания о том, как работает природа, и предлагают новый источник знаний и вдохновения для архитектуры.
Ключевые слова: архитектура, пространственные кривые, аксонометрические проекции кривых, заузленные кривые, бионика, биомимикрия, экоинновация
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Эксплуатируемая кровля предназначена для возможности использования, например, в качестве зоны отдыха, размещения спортивных площадок, озеленения, автостоянок и др. Дефицит городских пространств и высокую стоимость земельных участков в черте города предлагается восполнять, используя концепцию вертикального расширения строительства. Отсутствие свободных открытых пространств ограничивает возможности размещения необходимых инфраструктурных объектов для обслуживания растущего числа жителей и снижает уровень комфорта для проживания. В статье представлены результаты сравнительного исследования технологий возведения эксплуатируемых кровель, устраиваемых с традиционным и инверсионным расположением водоизоляционного ковра и теплоизоляции. В результате проведенного исследования показаны технологические преимущества инверсионного устройства эксплуатируемой кровли, предназначенной для озеленения. Трудоемкость технологических операций и продолжительность работ при устройстве озеленяемой кровли по инверсионной технологии ниже на 19,5% по сравнению с традиционной.
Ключевые слова: эксплуатируемая кровля, вертикальное озеленение, инверсионные технологии устройства кровель
В статье предлагается методика оптимизации трехгранных решетчатых башенных сооружений по критерию минимума массы с учетом ограничений по прочности, предельной гибкости элементов, устойчивости, а также отсутствию резонансного вихревого возбуждения. Рассматривается решетчатая башня с поперечным сечением элементов в виде круглых труб, состоящая из двух секций. Варьируемыми параметрами выступают ширины башни, высота нижней секции, внешние диаметры поперечного сечения элементов, количество панелей в нижней и верхней секциях. Решение задачи нелинейной оптимизации выполняется в среде MATLAB. Для решения задачи нелинейной оптимизации используется метод суррогатной оптимизации. В начальном приближении масса башни составляла 2 т. В результате оптимизации массу удалось снизить более чем в 2 раза.
Ключевые слова: решетчатые башни, метод конечных элементов, суррогатная оптимизация, резонансное вихревое возбуждение
В работе рассматриваются теоретические исследования деформированного состояния нагельного соединения с когтевыми шайбами в конструкциях из ЛВЛ (от англ. LVL – Laminated Veneer Lumber). Разработана математическая модель снеговой нагрузки. Приводится методика теоретических вычислений ползучести от действия периодической нагрузки на основе ранее выполненных экспериментов.
Ключевые слова: когтевая шайба, ЛВЛ, соединение, деформация, математическая модель, нагрузка, уравнение регрессии, влажность, ползучесть
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Приводится пример расчета методом конечных элементов трубобетонных стержней с учетом их гибкости и сравнение результатов расчета с экспериментальными данными, расчетами по российским и европейским нормам и “обратным” численно-аналитическим методом, учитывающим фактическую жесткость стержней. Практическая польза статьи в том, что приведен пошаговый алгоритм расчета в конечно-элементном комплексе ANSYS, которым смогут пользоваться инженеры и исследователи. Сравнение с другими методами расчета дает возможность количественно и качественно сравнить точность предложенной конечноэлементной модели и “обратного” метода по сравнению с нормативными методиками расчета.
Ключевые слова: обратный численно-аналитический метод, трубобетонные стержни, расчет устойчивости, модель Друкера-Прагера
Рассмотрено регулирование напряженно-деформированного состояния плиты перекрытия с целью выбора оптимального конструктивного решения каркаса уникального здания. Предложено три варианта конструктивных решений с варьированием армирования плиты и сечений вертикальных элементов каркаса. Численный эксперимент выполнен методом конечных элементов с использованием программного комплекса Лира-САПР. Для повышения точности полученных результатов произведены расчеты с учетом нелинейной работы материалов. Расчетная модель плиты перекрытия включает в себя физически нелинейные оболочечные конечные элементы. Нелинейные загружения моделировались с учетом ползучести бетона. По результатам проведенных расчетов выполнен анализ прогибов плиты перекрытия и расхода материалов. Численный эксперимент позволил предложить целесообразное конструктивное решение по каркасу уникального здания.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, уникальное здание, физическая нелинейность, закон деформирования, каркас здания
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Энергосбережение и энергоэффективность - одно из приоритетных направлений государственной политики Российской Федерации и, в частности, Ставропольского края. В данной статье произведен анализ современного состояния энергоэффективности строительных объектов Ставропольского края. Наблюдается несоответствие технического состояния и функционально-потребительских качеств промышленных и гражданских зданий действующим теплотехническим нормативам. С этой точки зрения, выбранная тема исследования может быть весьма своевременна и актуальна. Проблема повышения энергоэффективности зависит от решения вопроса энергосбережения при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий. Экономия потребления энергетических ресурсов является одной из важнейших задач в возведении, реконструкции и эксплуатации зданий и сооружений Ставропольского края. В статье приведены нормативные источники, используемые для анализа и рекомендаций по энергоэффективности зданий. Проанализированы условия проведения мероприятий по повышению энергоэффективности в городах Ставропольского края, выделены города, получившие существенную экономию за счет внедрения энергоэффективных мероприятий.
Ключевые слова: строительство, строительные технологии, промышленные и гражданские здания, энергосбережение, тепловая защита зданий, энергоэффективные технологии, строительная отрасль, Ставропольский край
В статье приведены результаты экспериментальных исследований работы мобильных деревянных и металлодеревянных плит покрытия дорог и рабочих площадок. Результаты позволяют с достаточной уверенностью прогнозировать напряженно-деформированное состояние мобильных плит в реальных условиях работы на грунтовом основании в качестве временных дорожных покрытий, покрытий вертолетных площадок и площадок буровых установок.
Ключевые слова: мобильные дорожные покрытия, сборно-разборные плиты, временные дорожные покрытия, испытание статической нагрузкой
Рассмотрен процесс оптимизации применяемых сечений в стальных рамах с элементами переменной жесткости, образованных из прокатных двутавров путем их диагонального роспуска и последующей сваркой. Предложена таблица с группами двутавров по ГОСТ Р 57837-2017, которые целесообразно применять совместно для образования моносимметричного двутавра переменной высоты. Предложен алгоритм нахождения оптимального сечения с учетом дискретности сортамента. Произведен расчет типовой строительной конструкции шифр 828КМ по предложенному алгоритму и представлен сравнительный анализ применяемых сечений с найденными оптимизированными сечениями. Отмечена возможность получения более экономичной несущей конструкции как с точки зрения металлоемкости, так и с точки зрения стоимости проката.
Ключевые слова: переменное сечение, переменная жесткость, диагональный роспуск, двутавр, стальная рама
В статье рассматривается возможность повышения стойкости в сульфатных средах бетонных композитов на основе цементных сырьевых смесей, модифицированных шлаковой минеральной составляющей и комплексным суперпластификатором. Методикой исследования и моделированием характера воздействия агрессивной среды на композиты – доказывается перспективность технологии химизации цементных бетонов для изготовления долговечных строительных конструкций на их основе.
Ключевые слова: сульфатная среда, цементный бетон, коррозионная стойкость, химизация, композит, моделирование воздействия среды
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Уникальное здание центра науки и искусства смоделировано в качестве варианта комплексного освоения территории старого ипподрома в г. Ростов-на-Дону. Выполнен анализ формообразования вертикальных внешних коммуникационных параметрических структур для сферического объекта. По результатам рассмотрения десяти форм определена рациональная форма «Тюрбан», которая сохраняет постоянный комфортный уклон, а при чрезвычайных ситуациях может перейти в автономный режим с сохранением жёсткости конструкции. Визуализация интегрирования объекта в городскую среду осуществлено в Rhino 3D с помощью программы визуального языка программирования Grasshopper. Путем комбинирования специализированных нодов осуществлено моделирование дорог и объемной геометрии зданий, объекта исследования, зонирование и считывание информации с окружающей территории. Полученная модель позволяет оценить эстетичность и комфортность городской среды в случае строительства нового объекта.
Ключевые слова: уникальные здания, моделирование, параметрическая архитектура, городская среда, Grasshopper
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
В статье рассматриваются геологические аспекты существующей и проектируемой системы противооползневой защиты центральной части Карасанского оползня на Крымском полуострове, где находится реконструируемый пансионат «Орел».
Ключевые слова: оползень, система противооползневой защиты, свайная стена защиты, подпорная стена, Крым, реконструкция, буросекущиеся сваи
В статье обосновывается эффективность проектирования и строительства террасно-блокированных домов для застройки склонов, как решение проблемы ограниченного количества земельной площади и сохранения самобытности национальной архитектуры. Предложены архитектурно-планировочные решения террасно-блокированных жилых домов для строительства на территории Кабардино-Балкарской республики.
Ключевые слова: жилой дом, террасированная застройка, сложный рельеф, архитектурный облик, блокированный дом, социальная потребность, национальная архитектура