ivdon3@bk.ru
Рассмотрены допущения математических моделей расчёта трещиностойкости железобетонных конструкций. По каждому из них проведен анализ на предмет соответствия их действительности на протяжении всего жизненного цикла конструкции: начиная от затвердения бетонной смеси, заканчивая разрушением. По результатам проведённого анализа предложено на уровне норм для оценки трещиностойкости конструкций использовать только один единственный расчёт – по ширине раскрытия трещин, acrc. Так, например, при определённом значении acrc конструкция по-прежнему будет оставаться герметичной (трещины будут несквозными), а при превышении этого значения – нет. При этом уже имеющиеся в нормах расчёты на ограничение проницаемости и сохранность арматуры по-прежнему останутся востребованными. На стыке теории накопления повреждений и нелинейной механики разрушения предложен сжатый алгоритм возможного учёта влияния трещин на всех масштабных уровнях структуры бетона, ключевым для которого является нормирование статистических параметров распределения несплошностей по диаметрам, длинам, раскрытиям, заглублениям, направлениям, расстояниям между несплошностями и т.д.
Ключевые слова: железобетон, трещиностойкость, момент трещинообразования, ширина раскрытия трещин, коэффициент пластичности, повреждаемость, нелинейная механика разрушения
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Исследование статически неопределимых железобетонных конструкций на современном этапе возможно с помощью программных комплексов, способных учитывать нелинейную работу материала, что позволяет в полной мере оценить напряженно-деформированное состояние на предмет иного перераспределения возникающих усилий, спровоцированного коррозионными повреждениями арматуры и бетона. Выполнены численные исследования 14 моделей с коррозионными повреждениями в верхнем сечении двухпролетной балки в программном комплексе Ansys. Представлены графики нагрузка-прогиб в зависимости от процента коррозионного повреждения. Показаны зависимости перераспределения растягивающих усилий в арматуре балки при различном проценте коррозионного повреждения. Установлено, что при повреждениях до 10% происходит резкое увеличение растягивающих усилий в пролетной арматуре балок. Определено, что при коррозионном повреждении балки до 70%, усилия в надопорной арматуре увеличиваются до 10%.
Ключевые слова: железобетонная балка, перераспределение усилий, пластический шарнир, коррозия железобетона, численный расчет, несущая способность
В настоящее время энергоэффективность зданий является одной из наиболее актуальных проблем связанных с экономикой и экологией. Сокращение затрат на энергопотребление не только помогает снизить расходы на содержание зданий, но и снижает негативное влияние на окружающую среду. В данной статье рассмотрена проблема повышения энергоэффективности ограждающих конструкций зданий поликлиник и предложена методика определения экономической эффективности предлагаемых ограждающих конструкций городских поликлиник для условий г. Москвы. Предложен сравнительный метод предварительной оценки экономической эффективности решений по повышению энергоэффективности зданий поликлиник. Реализация энергоэффективного проекта реконструкции зданий поликлиник требует комплексного подхода, который включает в себя выбор оптимальных материалов и конструкций, тщательный анализ и расчет энергоэффективности, а также оценку экономической эффективности выполненных мероприятий. Реализация такого подхода позволит снизить эксплуатационные расходы и увеличить комфортность пребывания в здании.
Ключевые слова: энергоэффективность, теплопотери, реконструкция, ограждающие конструкции, лечебные и медицинские учреждения
В целях формирования комплексных решений об организации дорожного движения, реализующих долгосрочные стратегические направления обеспечения эффективности организации дорожного движения и совершенствования деятельности в области организации дорожного движения, необходимо применять средства математического моделирования транспортных потоков. Основными показателями эффективности организации дорожного движения является повышение безопасности дорожного движения, снижения количества задержек транспорта и повышение пропускной способности улично-дорожной сети, а также снижение негативного воздействия на окружающую среду транспортных средств.
Ключевые слова: интенсивность, организация дорожного движения, транспортный поток, светофорное регулирование, дорожно-транспортное происшествие, очаг аварийности, транспортный узел, аварийность, безопасность дорожного движения, пропускная способность
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.13 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов
Рассматривается величина коэффициента полезного действия бытовых газовых котлов марки Baxi ECO-4S 24 с различными схемами воздухоподачи и дымоудаления. Анализируется различие в значениях КПД, полученных расчетным путем, и паспортных значений.
Ключевые слова: коэффициент полезного действия, отвод дымовых газов, бытовой газовый котел, тепловой баланс, энергоэффективность
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
В статье приводятся результаты сравнительного анализа практических расчетов забивной и буронабивной свай, имеющих близкие геометрические параметры и единые геологические условия участков строительства. Учитывая особенности применения этих свай и имеющиеся экспериментальные данные, в работе анализируются расчетные значения их несущей способности и дается инженерная оценка полученным результатам расчета. Количественная разница определяемых параметров несущей способности свай – трения по боковой поверхности и лобового сопротивления, наглядно представлена на построенных диаграммах. Так, при использовании нормативных значений коэффициентов для определения несущей способности свай, имеем значительное превышение этого параметра у забивных свай. Необходимость применения более щадящих способов погружения свай на проектную глубину, приводит к возможности использования технологии устройства буронабивных свай, которые имеют меньшую несущую способность при тех же параметрах, что и забивные сваи. Эту особенность следует учитывать в инженерных расчетах при подборе оптимальных размеров буронабивных свай.
Ключевые слова: сваи забивные, сваи буронабивные, геологические условия, инженерные расчеты, несущая способность
Определение несущей способности сваи, расположенной в просадочных грунтах. В данной работе проводится моделирование испытаний в программном комплексе Plaxis 2D, а также определяется несущая способность в соответствии с п. 9.9 СП 24.13330.2021 Свайные фундаменты. По результатам проведенной работы было выявлено несовершенство актуального нормативно-правового документа в области проведения натурных испытаний свай.
Ключевые слова: просадочные грунты, несущая способность сваи, испытания свай, численное моделирование, Plaxis
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Для возможности монтажа мостовых кранов, стальные колонны промышленного здания выполняют ступенчатыми, с выделением надкрановой и подкрановой частей. Основу верхней и нижней частей колонны составляют стальные двутавры с несовпадением центральных осей. В рамках работы было произведено вариантное моделирование (с применением САПР) стальной колонны, входящей в состав П-образных рам промышленных зданий, состоящая из надкрановой и подкрановой частей. Предложены различные варианты решения перепада центральных осей надкрановой и подкрановой частей колонны в модели. Получены результаты статического расчета элементов колонн. Произведено сравнение полученных результатов, выполнен анализ оптимального способа моделирования элементов колонн для конструктивных схем. На основании выполненных расчетов и проведенного анализа полученных результатов сделаны выводы.
Ключевые слова: промышленное здание, двутавр, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, узел, стержень, схема
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Концепция вертикального расширения застройки становится все более популярной в России, особенно в крупных городах, в связи с дефицитом и высокой стоимостью участков под застройку. Настоящая статья продолжает исследование предоставленного материала о выборе варианта технологии устройства эксплуатируемой кровли, предназначенной для возможности использования, например, в качестве зоны отдыха, размещения спортивных площадок, озеленения и др. В статье представлены результаты сравнительной оценки технологической эффективности возведения эксплуатируемых кровель, устраиваемых с традиционным и инверсионным расположением водоизоляционного ковра и теплоизоляции. В проведенном исследовании применены методики оценки их организационно-технологических решений на основании показателей технологической эффективности. Кроме того, приведены примеры использования инструментов системотехнической оценки. Определена степень технологичности устройства эксплуатируемых кровель на основании некоторых системотехнических принципов и критериев оптимальности при сравнении разных вариантов технологических и организационно-технологических решений. По расчету показателей эффективности возникает набор показателей, имеющих разные размерности. Они используются в качестве исходных данных для совокупного анализа при применении системотехнических приемов. Такой подход позволяет добиться внутренней совместимости между элементами системы, в данном случае, полученными показателями эффективности. Технологические преимущества инверсионного устройства эксплуатируемой кровли, в частности, предназначенной для озеленения, вновь получили свое подтверждение.
Ключевые слова: эксплуатируемая кровля, вертикальное озеленение, инверсионные технологии устройства кровель
Приведены результаты исследования влияния упрочнения свода выработок небольшой длины, произвольной формы, с поперечным сечением до 80 м2, с опережающим анкерованием, что позволяет значительно снизить смещения грунтовых обнажений. Анализ показывает, что полностью исключить вывалы грунта не удаётся, поэтому выполнен комплекс исследований напряженно-деформированного (НДС) грунтового массива, упрочнённого защитным экраном. Моделированием методом конечных элементов (МКЭ) установлена не эффективная работа опережающего анкерования длиной до 15 м, поскольку анкера расположены в зоне сползания грунта. Увеличение длины анкеров защитного экрана для опирания их концов за пределами призмы сползания позволяет повысить устойчивость грунтовых обнажений в забое.
Ключевые слова: подземное строительство, напряжения, смещения, упрочнение, анкерование, моделирование, метод конечных элементов
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Рассматривается влияние поверхностно-активных веществ, в частности, адгезионных и восстанавливающих добавок, на низкотемпературные и реологические свойства дорожного битума. Произведены испытания низкотемпературных свойств дорожного битума с и без применения соответствующих добавок с последующим сравнением результатов. Также с целью оценки влияния вышеуказанных поверхностно-активных веществ на способность дорожного битума сохранять свои свойства, с течением времени был проведён сравнительный анализ образцов битума, подвергнутых процессу старения. В целом, результаты этого исследования свидетельствуют о том, что применение поверхностно-активных веществ может привести к повышению долговечности дорожных битумов, даже при низких температурах.
Ключевые слова: битум, поверхностно-активное вещество, добавка, низкотемпературное свойство, долговечность, автомобильная дорога, асфальтобетон, реология, процесс старения, испытание
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.8 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
В статье изложены принципы расчета изгибаемых плит на упругом основании методом конечных разностей. Выполнены расчеты прямоугольной плиты на упругом основании методом конечных разностей, произведена верификация результатов расчетов методом конечных разностей на основании их сравнения с результатами расчетов, выполненных с помощью двойных тригонометрических рядов. Осуществлено исследование степени дискретизации конечно-разностной сетки на точность результатов расчетов.
Ключевые слова: метод конечных разностей, плита на упругом основании, гипотеза Винклера, уравнение изгиба пластины, конечно-разностный оператор
1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
В статье рассмотрено влияние сейсмической нагрузки при различной балльности на надземные стальные газопроводы различных диаметров в зонах возможных землетрясений. Исследовано изменение доли сейсмической нагрузки к общей нагрузке, действующей на газопроводы в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: сейсмическая активность, нагрузки на газопроводы, анализ сейсмической активности, степень сейсмической опасности
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.8.5 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ
Статья посвящена анализу возможностей использования модульной технологии домостроения. Модульное строительство определяется подходами, не следующими традиционным способам. Система сводится к сборке быстровозводимых зданий из отдельных модулей. Эти модульные элементы обычно изготавливаются на заводе. Это способствует снятию погодных ограничений, снижает риск нехватки рабочей силы на месте. Размещенные на фундаменте, отдельные модули собираются в законченную модульную конструкцию. При модульном домостроительстве возможности и выбор достаточно безграничны. Всегда есть возможность изготовить индивидуальную конструкцию. В сборных домах, можно использовать модули, оснащенные системами водопровода, канализации, отопления и электричества. В статье представлен обзор преимуществ и недостатков модульной конструкции. Преимущества перечислены с точки зрения качества, экономии, времени и экологии, а также с точки зрения гибкости конструкции и безопасности работ, как во время производства, так и при монтаже на строительной площадке. Рассматриваются также и недостатки модульной конструкции – сложная транспортировка модулей, требующая координации производства и строительства, дороговизна производства и его типизация.
Ключевые слова: архитектура, модульное домостроение, модуль, каркасные здания, эргономика, энергоэффективность, объемно-модульное проектирование, модульная конструкция
При проектировании инженерных сооружений важна эффективность работы инженера. Взаимодействие между отдельными программами в технологии BIM очень важно в этом аспекте, поскольку оно значительно ускоряет работу и, как следствие, процесс проектирования занимает меньше времени. В процессе проектирования стальных конструкций первым этапом является выбор подходящего конструктивного решения, затем выполняются численные расчеты модели вместе со всеми заданными вариантами нагрузки и определение размеров отдельных элементов конструкции. После выбора соответствующих разделов выполняется работа над подробными чертежами заданной конструкции. При выполнении численных расчетов и чертежей в данной статье используются две программы. В статье представлено взаимодействие между программой численных расчетов Dlubal RFEM и программой моделирования строительных конструкций Tekla Structures на примере конструкции перекрытия из стальных конструкций.
Ключевые слова: BIM, Dlubal RFEM, Tekla Structures, стальные конструкции, прямой импорт, инженерные сооружения
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.7 - Технология и организация строительства
В работе представлены технологические аспекты активного управления движением транспортными потоками. Приведен анализ способов управления движением транспортными потоками в мегаполисах. Обычно основой управления являются информационные системы, обеспечивающее реализацию функций высокой сложности по обработке информации и выработку как оптимальных решений, так и управляющих воздействий в целях безопасного и эффективного использования транспортных средств, на основе собираемых и обрабатываемых данных о местоположении и состоянии транспортных средств. Предложен оригинальный способ и конструкция для активного управления движением транспортными и пешеходными потоками, обеспечивающее решение постоянных задач перераспределения транспортных потоков, и имеющая способность не только пропускать транспортные потоки в двух поперечных направлениях, но и активно перемещать пассивный транспорт и пешеходов между перекрестками.
Ключевые слова: управление, движение, транспортные потоки, пешеходные потоки, технология, конструкция, развязки, способ управления, цифровая модель, моделирование
На основе проведенных авторами исследований приведены данные о жесткостях и кривизнах железобетонных балок со слоем различной толщины из бетона каркасной структуры в сжатой зоне. Приведены жесткости, кривизны и прогибы для случаев отсутствия и наличия в конструкции трещин. Получены формулы для описания изменения жесткости и кривизны сечений в зависимости от величины момента. Установлено влияние толщины слоя бетона каркасной структуры и диаметра рабочей арматуры на изменение жесткости сечений. Уточнена закономерность изменения положения нейтральной оси для одно и двухслойных балок в зависимости от параметров балки.
Ключевые слова: бетон каркасной структуры, жесткость, кривизна, прогиб, слоистая конструкций, изгибающий момент, нейтральная ось
В настоящей статье рассматриваются различные аспекты проектирования, строительства и функционирования торговых центров и торгово-развлекательных комплексов с точки зрения пожарной безопасности. Приводятся примеры существующих конструктивных и объемно-планировочных решений не подпадающих под действие нормативных актов, регламентирующих обеспечение пожарной безопасности, но представляющих опасность для посетителей и персонала ТЦ и ТРК в случае возникновения пожара. Предложены пути устранения указанных недостатков.
Ключевые слова: пожарная безопасность, эвакуация, детская игровая зона, торгово-развлекательный комплекс, нормативно-правовые акты
Рассматриваются основные причины ослабления деревянных конструкций, а также, главные требования к усилению деревянных конструкций. Разбираются различные методы для усиления конструкций. Отдельно выделяется усиление при помощи углеволокна, рассматриваются основные преимущества и недостатки данного метода.
Ключевые слова: анализ, причины, методы, усиление, деревянные конструкции, древесина, реконструкция, углеволокно, композит, прочность, деформативность
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
В составе Соль-Илецкого рудника №2 планируется возведение и устройство оздоровительного курортного центра для лечения респираторных заболеваний. Данный оздоровительный центр позволит оказывать медицинские услуги в лечебных соляных камерах на первом горизонте (123 метра под землей). Для этого необходимо использовать отработанные горизонты каменной соли (камерные выработки). Для сооружения оздоровительного комплекса по соображениям безопасности в части подземных выработок требуется устроить крепь. В данной статье рассматривается математическое моделирование и выбор оптимального типа крепи камерных выработок.
Ключевые слова: математическое моделирование, напряженно-деформированное состояние, НДС, каменная соль, крепь, камерная выработка, метод конечных элементов, МКЭ, редевелопмент
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.8.7 - Теоретические основы проектирования горнотехнических систем
Эффективное усиление балки покрытия, посредством сооружения вокруг нее обрамляющего каркаса, предполагает обоснованный выбор конструктива из сортамента металлопроката. Каркас создает с балкой покрытия единую систему посредством натяжных приспособлений, изменение усилий в которых обеспечивает управление состоянием. В статье к сравнительному исследованию предложен сопоставительный анализ моментов в каркасе из балки двутавровой и швеллера стального специального, как обладающих потенциально равными рабочими характеристиками. Исследования проведены на основе численного моделирования методом конечных элементов с применением программного продукта Etabs. Результатом эксперимента явились определенные во вновь образованной системе – балка покрытия плюс каркас – поперечные усилия и моменты от приложенных нагрузок и процента армирования балки при учете каркаса. Взятый за основу массив цифр, полученный в результате численного эксперимента, был обработан посредством цифрового математического анализа при использовании программного комплекса wxMaxima. Полученные математические модели процессов, происходящих в системах при их реализации посредством швеллера или двутавра, позволили на основе анализа установить степень влияния на момент в балке факторов принятых к исследованию, а также определить конструктивно-технологические параметры устройств, акцентировав внимание на эффективном.
Ключевые слова: железобетонная балка, усиление двутавром, усиление швеллером, момент, процент армирования, нагрузка, численный метод, математическая модель, сравнение результатов, программные комплексы Etabs и wxMaxima
: Сегодня CFD-моделирование представляется одним из наиболее доступных и точных способов расчета характеристик потоковых процессов с помощью вычислительных и фи-зико-математических методов при решении практических задач. В частности, оно при-меняется для определения параметров микроклимата помещений. В настоящей статье описывается процесс моделирования работы гидравлических полотенцесушителей в по-мещении ванной комнаты жилого здания и производится подбор оптимальной конфигурации на основании данных, полученных в результате расчета в программном комплексе STAR CCM+.
Ключевые слова: CFD-моделирование, горячее водоснабжение зданий, полотенцесушитель, тепловой по-ток, теплоперенос, теплоотдача, микроклимат помещений, теплотехнический расчет, SolidWorks, STAR CCM+
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Рассматривается формообразование конструктивной формы покрытия из трёхгранных ферм, каждая из которых состоит из двух наклонных плоских ферм с общим нижним поясом. Конструкция пространственной фермы выполнена с неразрезными поясами замкнутого составного сечения и треугольной раскосной решёткой из одиночных уголков. Цель численных исследований пролётной трёхгранной фермы состоит в оценке её напряженно-деформированного состояния при изменчивости влияющих параметров. Методика численных исследований основывается на расчётной математической модели трёхгранной фермы с приложением единичных нагрузок в узлах и позволяет получать массив данных напряжённо-деформированного состояния, учитывающий изменчивость нагрузки, которая обусловлена характеристиками района строительства и особенностями ограждающей конструкции покрытия. В основе структуры пространственно-стержневой модели используется центрированная геометрическая схема. Апробация представленной методики производилась с использованием стержневой расчётной модели трёхгранной фермы. В результате численных исследований предлагаемой методики получены данные, характеризующие напряженно-деформированное состояние модели трёхгранной фермы от единичной узловой нагрузки. Анализ полученных результатов свидетельствует, что представленная исследовательская методика позволяет получать структурированные данные с учетом изменчивости значений нагрузок и может иметь практическое применение результатов расчёта при проектировании.
Ключевые слова: трёхгранная ферма; пятигранный составной профиль; бесфасоночный узел; центрированная геометрическая схема; стержневая расчётная модель
В статье представлены результаты сравнительного анализа формул российских и зарубежных норм для расчета прочности стенок двутавровых балок со стальным и композитным поперечным армированием. Известно, что на прочность стенки оказывают влияние свойства поперечной композитной полимерной арматуры (АКП), в частности ее относительно низкий модуль упругости. При расчете стенки по прочности как отечественные, так и зарубежные нормы проектирования не делают различия между конструкциями с композитным и стальным поперечным армированием. Для оценки точности формул норм был выполнен расчет по выборке, составленной из результатов наших испытаний и опытов других авторов. При расчете по методике СП 295 и Eurocode 2 получены завышенные значения сопротивление стенки с АКП. Формулы норм для прочности стенок, дающие существенный запас при расчете балок со стальным поперечным армированием, также завышают сопротивление балок и для образцов с композитным поперечным армированием
Ключевые слова: прочность стенки, двутавровые балки, поперечное армирование, нормы проектирования, базальтокомпозитная арматура, стальная арматура
В статье предоставлены основы теоретических предпосылок вопроса надежности элементов деревянных конструкций, дана структура, формирующая параметры надежности, сформулированы критерии для использования научных исследований в вопросах проектирования и расчета конструкций с применением древесины. Расчетная реализация представлена на примере расчета деформативности ограждающей клеефанерной панели покрытия.
Ключевые слова: напряжения, прогиб, модуль упругости, жесткость, доля длительности нагрузки, изгиб, расчетное сопротивление древесины