Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статьи журнала - Строительство уникальных зданий и сооружений
Все статьи: 849
Статья обзорная
Рост городов, уменьшение площади зеленных насаждений, увеличение количества осадков ведет к возрастанию объема сточных вод, а также к росту нагрузки на систему городской канализации и очистные сооружения. Для предотвращения данных негативных последствий в г. Санкт-Петербург авторы рассматривают опыт применения методов управления поверхностными стоками (структурные и неструктурные методы) в странах Европы. Статья содержит в себе рекомендации, которые позволят внедрить методы контроля источников, наладить эффективное взаимодействие различных заинтересованных сторон, а также значительно уменьшить объемы поверхностных стоков в г. Санкт-Петербург.
Бесплатно
Механизм повреждаемости ненесущей облицовки многослойных каменных стен
Статья научная
В статье приведены характерные повреждения лицевого слоя из щелевого керамического кирпича многослойного стенового ограждения. Выполнен анализ причин повреждений лицевого слоя. Установлено, что применение растворов повышенной марки для кладки облицовочного слоя приводит к росту растягивающих и касательных напряжений в кирпиче при температурно-влажностных воздействиях. Показано, что кладочный раствор облицовочного слоя должен быть достаточно прочным при сжатии и при этом в достаточной мере пластичным. Низкомарочные минеральные растворы обладают низким модулем упругости, что повышает трещиностойкость кладки при температурно-влажностных воздействиях. Даны рекомендации по повышению трещиностойкости облицовочного слоя
Бесплатно
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
Механические характеристики зон упрочнения сигма-профиля
Статья научная
Объектом исследования являются полосы, вырезанные из тонкостенного холодногнутого стального профиля сигма-образного сечения. Целью данной работы является определение предела текучести и временного сопротивления для каждой из зон исследуемого профиля, а также адаптация существующей нормативной методики расчета тонкостенных профилей для учета зон упрочнения. Метод. Для определения механических характеристик образцы испытываются на разрывной машине. Характеристики материала определяются по диаграммам «напряжение-деформация». Для расчета несущей способности профиля с учетом влияния упрочнения используется метод эффективной ширины. Конкретная инженерная методика соответствует строительной нормативной документации Российской Федерации. Результаты. Приведены значения предела текучести и временного сопротивления для каждой из зон профиля. Показаны коэффициенты перегрузки для зон упрочнения относительно обычных зон. Приведен сравнительный анализ с ранее известными результатами других авторов. По результатам инженерного расчета несущей способности профиля с учетом зон упрочнения и без них показан возможный эффект применения результатов исследования.
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
Микроорганизмы из древних уникальных структур: физиология, генетика, перспективы применения
Статья научная
Биобетон — это материал, который включает в себя определенные виды бактерий, а также несколько дополнительных компонентов, помимо обнаруженных. В обычном бетоне. Благодаря микробиологически индуцированному осаждению карбоната кальция (MICP), он способен предотвращать распространение микротрещин и герметизировать их. Используемые штаммы бактерий должны оставаться жизнеспособными в суровых условиях бетонирования, которые включают высокий pH, низкое содержание влаги, высокую плотность и повышенную температуру во время твердения. Было высказано предположение, что бактерии, способные выживать веками в древних строительных материалах, могут обладать свойствами, выгодными для применения в биобетоне. В этом исследовании жизнеспособные бактериальные споры были выделены из фрагментов древнего раствора, собранного из руин древнего города Херсонеса Таврического. Это место, уникальный памятник греческой архитектуры, существовавший до XV века н.э., расположено в районе современного Севастополя (Россия). Выделенные штаммы были оценены на их способность расти при pH 10, продуцировать уреазу, осаждать карбонат кальция и выдерживать цикл обработки бетона. Было проведено геномное секвенирование трех выбранных перспективных алкалофильных штаммов. Один из них был идентифицирован как потенциальный представитель ранее неописанного вида, Sutcliffiella sp., а два других были идентифицированы как Cytobacillus horneckiae (все принадлежат к семейству Bacillaceae). Геномный анализ выявил набор генов, связанных с производством карбонатных ионов и устойчивостью к щелочной среде.
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
