Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статьи журнала - Строительство уникальных зданий и сооружений
Все статьи: 817
Механизмы образования вертикальных трещин в угловой зоне на пересечении наружных стен
Статья научная
Начало массового строительства зданий с монолитным каркасом в начале ХХI века потребовало использования более эффективных ограждающих конструкций с точки зрения теплопередачи. Недостаток необходимой информации по устройству слоистых стен привел к тому, что ошибки, допущенные при проектировании и возведении многослойного стенового ограждения каркасных зданий, явились впоследствии одной из причин появления трещин и деструкции кирпичного облицовочного слоя. Целью данной работы является рассмотрение вертикальных трещин в угловых зонах зданий, как одного из наиболее характерных повреждений кирпичной кладки. Проведя анализ напряженно-деформированного состояния лицевого кирпичного слоя при различных условиях его сопряжения с плитами перекрытия, выявили некоторые механизмы образования вертикальных трещин в угловых зонах зданий. Мы определили, что несмотря на кажущуюся аналогичную природу происхождения вертикальных трещин, механизмы их образования существенно отличаются. В результате установили, что для выбора оптимального метода защиты облицовочного слоя от повреждений необходимо производить расчет кирпичной кладки, который позволит свести к минимуму вероятность образования деструкции.
Бесплатно
Механические повреждения геосинтетических материалов при установке
Статья обзорная
В настоящее время геосинтетические материалы находят новые области применения в строительстве. Однако одной из основных проблем, связанных с применением геосинтетических материалов, является их низкая устойчивость к механическим повреждениям во время установки. Данное обстоятельство находит свое отражение при определении долговременной прочности за счет введения дополнительного понижающего коэффициента. В данной работе рассмотрено изменение механических свойств различных видов геосинтетических материалов при установке в зависимости от типа грунта. Проведенный анализ позволил выработать рекомендуемые допустимые понижающие коэффициенты для различных видов геосинтетических материалов.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования являются армированные полимерные стержни периодического профиля диаметром 4 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм и 12 мм, изготовленные методом пултрузии-вытягивания стекловолокна, пропитанного жидким связующим на основе эпоксидной смолы, через круглую фильеру. Целью данной работы является исследование физико-механических характеристик стержней из стеклопластика, используемых для армирования железобетонных конструкций.
Бесплатно
Механические свойства сжатого бетона с армированием ограничительной сеткой
Статья научная
Объектами исследования являются сжатые железобетонные конструкции с армированием сеткой. Цель работы - определение зависимостей, позволяющих наиболее достоверно рассчитать координаты вершин криволинейной диаграммы состояния объемного сжатого бетона таких конструкций. Проведен анализ известных формул определения прочности объемного сжатого бетона. По результатам аналитической оценки влияния бокового давления сдерживающего действия ограничительной арматуры на прочность бетона предложена соответствующая формула. При этом учитывается имеющаяся неравномерность бокового сжатия бетонного ядра. На основе феноменологического подхода получена формула для определения деформации в вершине диаграммы деформирования объемного сжатого бетона. Анализ показывает, что предложенные формулы представляют собой основные факторы, влияющие на прочность и предельную деформацию бетона с армированием ограничительной сеткой. При использовании этих формул основные показатели статистического анализа результатов сравнения теоретической даты с экспериментальными результатами намного лучше, чем при расчетах по другим известным зависимостям.
Бесплатно
Статья научная
Объект исследования. Высокопрочный бетон с многокомпонентной добавкой МБ10-50С. Минеральная часть добавки представлена побочными продуктами производства - микрокремнеземом и летучей золой, а органическая часть - суперпластификатором марки С-3. Предметом исследования являются характеристики механических свойств (предел прочности при сжатии и раскалывании, модуль упругости, коэффициент Пуассона, предельные деформации) высокопрочного бетона после кратковременного и длительного воздействия повышенных температур до 400 °. С. Метод. Нагрев высокопрочного бетона проводился в электропечах, а его свойства оценивались по остаточным характеристикам после остывания образцов. Характеристики свойств бетона определяются по национальным стандартам РФ. Полученные результаты. Нагрев высокопрочного бетона при температурах 90 и 200 ° C привел к увеличению остаточной прочности на сжатие в среднем на 5 и 10% соответственно. Прочность на сжатие после длительного нагрева при 300 и 400 ° С снизилась и составила 90 и 70% от исходных значений соответственно. Продолжительный нагрев до 200 ° C не привел к значительным изменениям прочности на разрыв при расщеплении, но прочность на разрыв при расщеплении снизилась примерно на 30 и 70% при нагревании до 300 и 400 ° C соответственно. Значения начального модуля упругости и коэффициента Пуассона после нагрева на 90-400 ° С только уменьшились, а зависимость характеристик от значения температуры нагрева носит линейный характер. Нагрев высокопрочного бетона при 200-400 ° С увеличивал предельную продольную деформацию в 1,25-1,69 раза и предельную поперечную деформацию в 2-3,87 раза. ***СТАТЬЯ В ПРЕССЕ***
Бесплатно
Микологическое обследование здания на примере храма в деревне Пенино
Статья научная
В статье описано микологическое обследование храма в деревне Пенино 1900 года постройки. Объект находится в Сланцевском районе Ленинградской области.Подробно описано визуальное обследование, подтвержденное фотофиксацией, отбор проб с разных конструкций, на которых присутствовали заметнее высолы, налеты черного и зеленого цветов, заметнее расслоение структуры материала, макрообрастания природного камня мхами и водорослями.Также представлены лабораторные результаты микологического анализа отобранных проб, в которых было определено количество колониеобразующих единиц микроорганизмов на единицу поверхности и их вид. В соответствии с данными, полученными из лаборатории, были даны рекомендации по устранению установленных колоний микроорганизмов, разрушающих конструкции объекта.Приведен список рекомендуемых препаратов для обработки материалов, применяющихся для устранения и профилактики появления микроорганизмов.
Бесплатно
Многокритериальная оценка стеклобазальтовых композитов на основе фрактальной геометрии
Статья научная
Объектом исследования являются свойства стеклобазальтопластовых композитных труб и их связь с составом и структурой. Целью данной работы является анализ влияния состава и структуры стеклобазальтопластовых композитных труб на их физико-механические свойства. Метод. Проведены физические эксперименты для измерения и анализа физико-механических свойств стеклобазальтопластовых композитных труб. Эти эксперименты включают испытания на растяжение в окружном направлении, прочность на сжатие и осевой модуль упругости при растяжении. Методология включает использование комбинированной экспертной системы и активного экспериментирования для получения математической модели. Предложенный подход валидирован на заданном уровне эксплуатационных характеристик стеклобазальтопластовых труб. Влияние выбранных параметров состава на целевую функцию оценивается путем анализа коэффициентов уравнений в нормированных единицах. Получены гистограммы, описывающие степень влияния каждого параметра на целевую функцию (физико-механические свойства). Результаты. В результате исследования установлено, что наибольшее влияние на прочностные показатели и модуль упругости оказывают: 1) процентное содержание ровинга Х1, как основного материала труб (композитной матрицы), характеризующегося высокими свойствами, вклад которого по сравнению с другими параметрами Х составляет 87,5 ед.; 2) диаметр волокон Х2, который также оказывает существенное влияние на рассматриваемые свойства. Степень влияния элементов состава и структуры на предел прочности при растяжении составляет 41250 ед. Суммарный вклад компонентов связующего составляет 13750 ед. Структурное влияние составляет 15,0 ед., из них по 7,5 ед. от фрактальной размерности волокна матрицы и фрактальной размерности связующего. Полученные результаты могут быть использованы для экспресс-анализа физико-механических свойств стеклобазальтопластиковых труб в диапазоне эксплуатационных параметров.
Бесплатно
Модели грунтов реализованные в программных комплексах SCAD Office и Plaxis 3D
Статья научная
В статье производится определение и сравнение значений осадок сооружения, полученных по результатам применения нормативной методики СП 22.13330.2011 с осадками, полученными по результатам применения различных моделей грунтов, реализованных в программных комплексах SCAD Office и Plaxis 3D. В статье приводятся теоретические основы каждой из рассматриваемых моделей. В качестве рассматриваемых моделей используются реализованные в SCAD Office модель Пастернака и модель с переменными по площади коэффициентами постели (КРОСС), а также реализованные в Plaxis 3D модель линейно деформируемого полупространства и модель упругопластической среды. Для оценки влияния величины нагружения на осадку рассмотрены 4 варианта нагружения перекрытий здания равномерно распределенной нагрузкой. В каждом варианте нагружения присутствует и нагрузка от собственного веса конструкций. Произведена оценка полученных результатов.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования являются эпоксидные композиты, армированные стекловолокном (GFRP), подвергаемые циклическому термомеханическому нагружению, моделирующему условия эксплуатации таких конструктивных элементов, как дымоходы. В этом исследовании изучается напряженно-деформированное состояние (НДС) GFRP при повторных циклах нагрева и охлаждения, изменяющихся начальных механических напряжениях и длительностях цикла. Целью является разработка усовершенствованной вязкоупругой модели, учитывающей эффекты памяти материала. Метод. Для представления вязкоупругой памяти и остаточного напряжения использовалась усовершенствованная многоэлементная модель Кельвина-Фойгта с последовательно переключаемыми элементами. Скрипт на Python рассчитывал НДС при циклическом нагружении. Механические параметры были получены из кривых релаксации напряжений (30–180 °C). Экспериментальные исследования были проведены на образцах GFRP, и была оценена температура стеклования эпоксидной смолы (~130 °C). Результаты. Экспериментальные данные показали, что композиты GFRP демонстрируют существенно меньшее накопление остаточных напряжений по сравнению с чистым эпоксидным полимером благодаря армированию волокнами. Несмотря на то, что в стеклопластике (GFRP) при определённых условиях (длительное удержание пиковой температуры, переменная продолжительность цикла) наблюдалось небольшое накопление остаточных напряжений, GFRP сохранял достаточную жёсткость даже при 180 °C, превышая температуру стеклования матрицы. Это расширяет диапазон его рабочих температур. Эффекты вязкоупругой памяти и остаточные напряжения в GFRP существенно зависят от состава материала и параметров термического цикла. GFRP демонстрирует заметно более низкие остаточные напряжения и сохраняющуюся жёсткость при температурах выше температуры стеклования матрицы, что делает его пригодным для применения в более широком диапазоне температур. Предложенная модель и экспериментальные данные улучшают прогнозирование НДС и предоставляют ценные инструменты для прогнозирования надёжности и срока службы конструкций из GFRP при циклических термомеханических нагрузках.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования являются стальные вертикальные цилиндрические резервуары для хранения нефтепродуктов несовершенной геометрической формы. Целью данной работы является разработка и апробация нового метода численного решения дифференциальных уравнений на примере компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния резервуара от гидростатической нагрузки; с учетом геометрической и структурной нелинейности. Метод численного решения дифференциальных уравнений основан на геометрической теории многомерной интерполяции, реализованной в точечном исчислении. Компьютерные методы расчета и визуализации результатов моделирования выполнялись с помощью системы компьютерной алгебры Maple. Сравнить результаты моделирования; эталонное решение получено в программном комплексе конечно-элементного анализа SCAD. Расчеты проводились в соответствии с прочностной теорией октаэдрических касательных напряжений или удельной энергии деформации (теория энергии Хубера-Хенки-Мизера). Полученные результаты. Улучшено уравнение моделирования дифференциального напряжения упругой цилиндрической оболочки при осесимметричном нагружении для численного анализа напряженно-деформированного состояния цилиндрического резервуара с геометрическими несовершенствами. Новый метод численного решения дифференциальных уравнений с использованием геометрических интерполянтов показал высокую точность и более высокое быстродействие по сравнению с существующими методами. Получено численное решение напряженно-деформированного состояния стенки резервуара с геометрическими несовершенствами в виде полинома 6-й степени. Предложена новая инженерная методика обследования технического состояния действующих резервуаров для хранения нефтепродуктов с геометрическими несовершенствами.
Бесплатно
Моделирование пожарной нагрузки на конструкции в программном комплексе ANSYS
Статья научная
Широкое применение средств автоматизированного проектирования зданий и сооружений позволяет решать сложные проектные задачи, одной из которых является задача определения пределов огнестойкости конструкций. Целью исследования является анализ распределения температурных полей по сечению элемента и определение сходимости получаемых результатов с существующими методиками определения предела огнестойкости. В статье рассматривается моделирование прогрева металлической конструкции в условиях воздействия температурного нагружения отвечающего температурно-временной кривой стандартного пожара. По результатам исследования получены данные о сходимости результатов численного моделирования c натурными огневыми испытаниями и определены дальнейшие направления деятельности.
Бесплатно
Моделирование пористого материала методом конечных элементов
Статья научная
Использование пористых материалов в промышленном строительстве требует разработки современных неразрушающих алгоритмов исследования и оптимизации эффективных механических свойств этих материалов. В настоящей работе рассмотрен подход к вычислению эффективного модуля упругости хрупкого пористого материала. Доступные оцифрованные данные о геометрии пор образца конвертируется непосредственно в геометрию конечных элементов, строится сетка, состоящих из одинаковых конечных элементов кубической формы. Определено пороговое разрешение, которое позволяет анализировать эффективные свойства пористых материалов без существенной потери точности, что облегчит в будущем решение вопроса о представительности рассматриваемых образцов, а также позволит ускорить процесс решения подобных задач. Описываемый подход может использоваться для моделирования однородных строительных материалов, а так же материалов с включениями в отсутствие геометрических нелинейностей и в пределах линейности модели материала
Бесплатно
Моделирование работы кирпичной кладки на сжатие
Статья научная
Предмет исследования современного состояния области применения каменной кладки характеризуется многообразием конструктивных и технических решений, многообразием характеристик используемых материалов и изделий. Исследования в области прочности и деформативности каменной кладки, в том числе армированной различными способами, актуальны и направлены на повышение степени надежности и безопасности. Метод. Проведены комплексные экспериментальные исследования каменных кладок из различных материалов, в том числе армированных и армированных обоймами. Результаты. Экспериментальным путем получены данные о напряженно-деформированном состоянии и особенностях механизмов разрушения каменной и армокаменной кладки, использованные при разработке теоретических основ и моделей методов расчета диаграммным методом. В результате многолетних экспериментальных исследований получены качественные и количественные характеристики напряженно-деформированного состояния каменной и армокаменной кладки, учитываемые при построении расчетных моделей эксплуатации сжатых конструкций.
Бесплатно
Моделирование температурного поля в силикатном кирпиче в период прогрева заготовки
Статья научная
Одной из составных частей технологического процесса в изготовлении силикатного кирпича является тепловая обработка, в значительной мере определяющая строительно-прочностные свойства готовых изделий. Для моделирования процесса нагревания заготовки используется методика, основанная на решении дифференциального уравнения температурного поля при отсутствии внутренних источников теплоты. Представлены соотношения, описывающие температурное поле заготовки, при изготовлении декоративного силикатного кирпича на первом этапе обработки.
Бесплатно
Статья научная
Использование отходов металлургической промышленности при получении материалов, применяемых в строительстве, в частности, силикатного кирпича, позволяет в значительной мере экономить энергоресурсы. Одной из составных частей технологического процесса в изготовлении силикатного кирпича является тепловая обработка, в значительной мере определяющая строительно- прочностные свойства готовых изделий.Для моделирования процесса нагревания заготовки используется методика, основанная на решении дифференциального уравнения температурного поля при отсутствии внутренних источников теплоты. Предлагается решение уравнения температурного поля с определенными условиями однозначности методом конечных разностей. Для упрощения процесса моделирования рассматривается четвертая часть заготовки исходя из условий геометрической и тепловой симметрии.
Бесплатно
Моделирование узла балка-колонна с помощью микрополярной модели
Статья научная
В данной статье рассмотрена микрополярная модель, позволяющая описать нелинейный процесс разрыхления бетона в постпиковой зоне с помощью разделения относительных деформаций на пластическую и линейную часть, а также их подсчёта на каждой плоскости микропланов. Было проведено несколько численных экспериментов и их результаты сравнены с лаборатырными экспериментами, которые были проведены ранее другими исследователями. Кроме того, результаты сравнивались с расширенной моделью материала Дрюкера-Прагера. Все числовые примеры были смоделированы в среде ANSYS APDL. После выполнения расчетов были получены результаты для процессов нагрузки и разгрузки, получены переменные деформации для данных процессов. Также было произведено сравнение кривых нагрузки-смещения текущей модели и предыдущих исследований (эксперимент и моделирование с SOLID65) для нисходящей и восходящей нагрузки соответственно. Наконец, приведены характерные значения нагрузки и максимальные прогибы. (В этом проекте была проанализирована правильность микрополярной модели с пластичностью на армированных комплексных структурных образцах, которые были сравнены с экспериментальными данными, проведенными ранее с использованием модели конструктивного материала Виллема и Варнке.)
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены основные методы моделирования винтовых соединений, рассмотрен наиболее подходящий способ моделирования в программном комплексе доступном рядовому инженеру.Представлен способ построения расчетной схемы из объемных конечных элементов, рассмотрен пример моделирования контактной задачи, с применением объемных конечных элементов.Данный способ моделирования можно применять при моделировании винтового соединения, в процессе проектирования конструктивных элементов из тонкостенных стальных перфорированных профилей.
Бесплатно
Моделирование фильтрации подземных вод в многослойных пористых средах.
Статья научная
Взаимодействие между поверхностными и подземными водами часто представляет интерес в мелиорации земель, инженерной гидрологии и гидрогеологии. Таким образом, статья посвящена моделированию процесса нестационарной фильтрации жидкости в пластовой системе сэндвич-типа. Подобное исследование очень актуально для Узбекистана, где подобные грунтовые конструкции довольно распространены. Математическая модель фильтрации жидкости разработана на основе уравнений в частных производных параболического типа с граничными условиями. Аналитическое решение проблемы было найдено с помощью преобразования Лапласа. Вычислительные эксперименты проводились для определения изменения давления по длине фильтрационных слоев без учета упругого режима. Было обнаружено, что давление в обоих слоях растет экспоненциально. Поток воды через границу раздела фильтрующих слоев существенно зависит от коэффициента пьезопроводности хорошо проницаемого слоя, а также от коэффициента фильтрации слабопроницаемого слоя. Получено аналитическое решение задачи фильтрации жидкости в система резервуаров сэндвич-типа. Найдено решение задачи определения давления в слабопроницаемом фильтрующем слое. Получена новая обобщенная формула управления штольней скважин, разработанный математический аппарат, позволяющий составить схемы расположения и пропускной способности скважин вертикального дренажа для защиты орошаемых и неорошаемых территорий от затопления, а также защиты грунтовых вод от источников загрязнения. как изолировать уже загрязненные участки.
Бесплатно
Моделирование фильтрационных потоков под гидротехническими сооружениями
Статья научная
При проектировании и эксплуатации осушительных систем недостаточное внимание уделяется возможным изменениям во времени объема отводимой воды. Мы предлагаем математические методы моделирования для более обоснованного выбора параметров многих природно-технических систем, существенного повышения качества проектов, выработки новых технических решений. Представлены модели, алгоритмы и программы для численного моделирования фильтрационных потоков под гидротехническими сооружениями. Такие задачи необходимо решать при проектировании и оптимизации параметров гидротехнических сооружений. Численные алгоритмы реализованы на основе метода конечных элементов. Результаты вычислительных экспериментов подтвердили высокую точность численного алгоритма.
Бесплатно
Модель деловой репутации подрядчика при строительстве здания
Статья научная
Известные методы выбора подрядчика для реализации проекта строительства здания не в полной мере учитывают его деловую репутацию. Это обусловлено отсутствием математических моделей фактического уровня деловой репутации строительной организации для текущего момента времени. Актуальность предлагаемого подхода состоит в разработке интегрального показателя уровня деловой репутации, в котором используются относительные значения факторов репутации, а также их важность для заказчика проекта здания.Целью работы является повышение эффективности принятия решений при обосновании выбора подрядчика на основе данных о его деловой репутации. Цель достигается применением аппарата экспертного оценивания уровней факторов и их важности в структуре деловой репутации.Предложено оценивать уровень деловой репутации подрядчика с помощью математической моделикомплексного показателя этого свойства. Для получения возможности совместного анализа факторов предложено использовать их относительные значения применительно к «эталонным» значениям. Предложенный подход прошел расчетную апробацию применительно к обработке результатов экспертного оценивания факторов деловой репутации подрядчика и показал свою работоспособность. При этом рассмотрены два случая - одинаковая и различная важность факторов. На основе этих результатов сделаны выводы о возможности и условиях применения разработанных алгоритмов и модели.
Бесплатно
