Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статьи журнала - Строительство уникальных зданий и сооружений
Все статьи: 817
Модель перемещений гребня плотины водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС
Статья научная
После аварии в 2009 году оценка эксплуатационной надежности ответственных бетонных сооружений таких, как плотина Саяно-Шушенской ГЭС, актуальна и в первую очередь основывается на исследованиях напряженно-деформированного состояния сооружений и основания, сочетающих математическое моделирование и статистическую обработку натурных и экспериментальных данных. Показано, что более точный учет требований безопасности при построении диспетчерского графика Саяно-Шушенского водохранилища достигается за счет перехода от установленных для некоторых лет из многолетнего ряда ограничений по уровням наполнения водохранилища к показателям установленных динамических критериев безопасности. Таковым показателем является размер радиального перемещения гребня 33 секции плотины Саяно-Шушенской ГЭС. Было выдвинуто предположение о том, что размер перемещения гребня плотины за расчетный интервал времени в различные периоды календарного года может зависеть как от статического напора, так и от изменения напора за расчетный временной интервал. Предположение было проверено на основе анализа данных о радиальных перемещениях гребня 33 секции плотины Саяно-Шушенской ГЭС за 2001-2016 гг. Разработана расчетная модель радиальных перемещений гребня плотины, в которой в качестве исходных данных использовались только показатели водохозяйственных расчетов, что удобно для оперативного планирования безопасных режимов работы гидроузла. Приведено описание модели радиальных перемещений гребня 33 секции плотины в зависимости от напора и изменения напора за расчетный интервал времени. Разработана компьютерная программа и выполнен расчет перемещений гребня плотины за 2001-2016 гг. (360 расчетных интервалов). Дана оценка точности полученных результатов. Показано, что модель позволяет получить перемещения гребня плотины для любого расчетного режима работы водохранилища и для различных наблюдавшихся гидрологических условий. Рекомендовано использование модели для построения диспетчерских графиков при разработке правил использования водных ресурсов Саяно-Шушенского водохранилища на реке Енисей.
Бесплатно
Модель шестиугольной призматической фермы. Спектр частот колебаний
Статья научная
Объект исследования – пространственная ферма. Предложена схема статически определимой фермы башенного типа. Цель исследования – вывести формулы зависимости первой частоты собственных колебаний от размеров конструкции и провести численный анализ спектров семейства регулярных ферм различного порядка. Предполагается, что масса конструкции сосредоточена в узлах фермы. Метод. Для определения аналитических выражений сил в стержнях уравнения равновесия узлов составляются в матричной форме с использованием операторов системы компьютерной математики Maple. Жесткость конструкции, необходимая для расчета частот вибрации, рассчитывается по формуле Максвелла – Мора. Нижняя аналитическая оценка первой частоты получается в приближении Данкерли путем вычисления парциальных частот. Предполагаются только горизонтальные колебания гирь, каждая гиря имеет две степени свободы. Обобщая ряд решений для ферм с последовательно возрастающим числом панелей, получаем зависимость нижней частотной оценки от количества панелей. Полученные результаты. Получена формула для первой частоты колебаний в зависимости от количества панелей. Показано хорошее согласие найденного аналитического решения с численным решением, полученным с учетом всех степеней свободы конструкции. Построены графики зависимости первой частоты и относительной погрешности аналитического решения от количества панелей. С увеличением количества панелей погрешность найденного решения снижается с 7% до 3%. Анализируется собственный частотный спектр фермы. Спектральные изолинии и константы находятся в наборе частот серии регулярных ферм.
Бесплатно
Модификация битумных вяжущих сополимером стирола, бутадиена и стирола и серой
Статья научная
Объектом исследования являются битумные вяжущие, модифицированные стирол-бутадиен-стиролом и серой. Целью данной работы является исследование физико-технических свойств полимерно-битумных вяжущих, модифицированных серой. Рассмотрено влияние стирола-бутадиен-стирола и серы на физико-технические свойства и кратковременное старение полимерно-битумного вяжущего.
Бесплатно
Статья научная
В статье проведено исследование структуры и предложена система характеристик территории городской застройки на основе отраслевой принадлежности городского хозяйства. Авторами разработан алгоритм оценки качества территории городской застройки. Приведены результаты исследования на примере центральных микрорайонов города Архангельск. Структурный анализ с использованием SOM объединил отдельные кварталы г. Архангельск в 5 групп с высоким уровнем сходства характеристик: «Коммерческие», «Перспективного комплексного развития», «Устойчивого развития», «Перспективного обновления жилой застройки», «Инвестиционно-непривлекательные». Определены типовые стратегии развития для каждой группы кварталов. Использование ГИС позволило визуально отразить состояние и оценить качество территорий по совокупности всех параметров, а также оценить качество кварталов по отдельным отраслям. Предложенный метод является универсальным. Он дает возможность варьировать перечнем и совокупностью характеристик. Возможно применять метод для мониторинга и оценки различных территорий вне зависимости от их геолокации и масштаба, а также адаптировать методику для мониторинга различных процессов, протекающих на урбанизированных территориях. «Быстрая» работа алгоритмов позволяет ускорить процесс планирования, вносить корректировки в программы воспроизводства городских территорий в режиме реального времени, сократить затраты времени и ресурсов на мониторинг и анализ данных. Применение предлагаемых методов является механизмом формирования долгосрочной градостроительной стратегии развития территории городской застройки, позволяет осуществлять планирование воспроизводственных мероприятий с учетом их инвестиционной и социальной эффективности.
Бесплатно
Мониторинг технического состояния раздвижной крыши стадиона "Санкт-Петербург арена"
Статья научная
Авторами описывается комплекс мероприятий по разработке и созданию системы непрерывного мониторинга технического состояния конструкции крыши стадиона «Санкт-Петербург Арена», введенного в эксплуатацию в городе Санкт-Петербурге в конце 2016 года. Уникальность конструкции предопределила тщательный анализ расстановки измерительных контроллеров в компьютерной модели объекта диагностирования. В работе дается описание объекта диагностирования в целом и раздвижной крыши, а также указываются точки подключения датчиков измерительных контроллеров с указанием необходимого их количества (использованы тензометры, инклинометры, датчики прогиба, а также метеостанция). Представленные технические решения позволяют передавать результаты мониторинга в городской ситуационный центр, что, в свою очередь, повышает уровень безопасности и снижает риски возникновения чрезвычайных ситуаций на объекте диагностирования.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является микроструктура стеклопластиковых композитных труб и взаимосвязь между спектром их мультифрактальных размерностей и механическими свойствами. Целью данного исследования является создание прогностической основы для механических свойств на основе микроструктурного анализа с использованием мультифрактальных методологий. Метод. Были проведены физические эксперименты для измерения механических свойств стеклопластиковых композитных труб, включая прочность на растяжение (предел прочности на осевое растяжение), пластичность (относительное удлинение) и эластичность (модуль упругости). Состав материала по массе состоял из 64–68% ровинга и 32–35% эпоксидного связующего. Был проведен мультифрактальный анализ микроструктуры, в частности, оценка размерностей мультифрактального спектра Реньи с разрешением по масштабу 50 мкм. Соотношения между фрактальными, информационными, корреляционными размерностями и механическими свойствами были количественно оценены с помощью статистического моделирования. Результаты. Исследование показало значительную корреляцию между микроструктурными параметрами и механическими свойствами. Увеличение фрактальной размерности (D0) матрицы волокна с 1,836 до 1,911 соответствовало повышению прочности на растяжение на 15%. Уменьшение информационной размерности (D1) с 1,907 до 1,833 привело к увеличению относительного удлинения на 30%, в то время как увеличение корреляционной размерности (D2) с 1,829 до 1,905 привело к улучшению модуля упругости на 14%. Структурная неоднородность оценивалась с использованием канонического спектра сингулярности, при этом более высокие значения спектра указывают на улучшение однородности. Размерность спектра Реньи варьировалась от 1,160 до 3,860, что количественно подтверждает структурную неоднородность. Были разработаны математические модели для прогнозирования механических свойств, формирующие базу знаний для уточнения с помощью дополнительных экспериментальных данных. Эти результаты позволяют разработать метод оперативного контроля свойств стеклопластиковых труб, применимый как при оценке срока службы, так и при контроле качества на этапе производства. Реализация включает в себя специализированное программное решение и оптический микроскоп или цифровую камеру, что позволяет автоматически прогнозировать механические свойства на основе анализа фрактальной размерности, что значительно снижает потребность в ресурсах.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований полимерного связующего на основе горячо отверждаемой эпоксидной смолы, наполненной микрочастицами микромрамора (микрокальцита), связующего, отнесенного к гибридным органоминеральным. Приведены результаты оценки термостойкости ряда эпоксидных связующих, наполненных микромрамором, при длительной выдержке в диапазоне температур от 160 до 300 ° C. Модуль упругости ненаполненного и наполненного микромрамором эпоксидного связующего был исследован с помощью метода трехточечного изгиба при температурах до 130 ° C; сравнение этих свойств с теоретическим методом прогнозирования гомогенизации КЭ с использованием модуля Design Modeler пакета Ansys Методом трехточечного изгиба при температуре до 180 ° C исследован модуль упругости стекловолокна на основе ненаполненного и наполненного микромраморным связующим. Проведена оценка эффективности использования стекловолокна на основе гибридного органо-минерального связующего в конструкциях несущих дымоходов при термомеханических воздействиях.
Бесплатно
Надежность низконапорных гидроузлов с грунтовыми плотинами
Статья научная
Рассмотрены проблемы обеспечения надежности низконапорных гидроузлов. Показано, что грунтовые плотины, находящиеся длительный период времени в эксплуатации, имеют существенные повреждения и находятся в неудовлетворительном состоянии.За состоянием грунтовых плотин необходимо вести наблюдения и проводить их обследования. Важно своевременно принимать меры по выполнению ремонта грунтовых плотин. Для повышения надежности эксплуатации грунтовых плотин рекомендовано использование конструкций из крупнопористого жесткого малоцементного бетона.Приводится конструкция грунтовой переливной плотины с креплением откоса геосинтетическими оболочками.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является полимерный композит на основе термореактивного эпоксидного связующего и стеклоткани марки EZ-200. Его поведение в условиях эксплуатации промышленных дымовых труб, включающих высокие температуры, длительную эксплуатацию, циклические механические и температурные воздействия, а также длительное термическое старение, еще предстоит определить. Вязкоупругость полимерной матрицы приводит к нескольким возможным эффектам. Одним из них является накопление температурных напряжений за счет нестационарных температурных воздействий. Целью данной работы является оценка возможности такого эффекта и его оценка. Для этого потребовалось проведение циклических нагревательных испытаний и расчетов оболочки КЭ.
Бесплатно
Напряжения в кровле резервуара, состоящего в группе, при действии ветра
Статья научная
Вертикальные цилиндрические резервуары для хранения нефти и нефти продуктов эксплуатируются в нефтепарках в составе групп. Для объемов от 10 тыс. м3 и более рекомендуется компоновать резервуары в два ряда. В нормах проектирования даются рекомендации по учету ветровой нагрузки только для отдельно стоящего резервуара. Авторами статьи изучено распределение ветрового потока и его влияние на напряженное состояние сферической кровли стального вертикального цилиндрического резервуара объемом 20 тыс. м3. Рассматривались варианты ветрового давления на один резервуар и на группу резервуаров. Для рассматриваемых вариантов получены аэродинамические коэффициенты в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation. Для верификации полученных коэффициентов проводился физический эксперимент на уменьшенной модели резервуара в аэродинамической трубе. Напряжения в элементах сферической кровли резервуара определялись методом конечных элементов при помощи расчётного комплекса SCADOffice. В результате выявлены отличия нормативного распределения ветрового давления от экспериментального для одиночного резервуара и находящегося в группе. Определён наиболее неблагоприятный вариант распределения ветрового давления для резервуара в группе. Проведено сравнение напряженно-деформированного состояния кровли резервуара при нормативной и экспериментальной ветровой нагрузке для наиболее невыгодного варианта.
Бесплатно
Напряжения в многослойном гибком дорожном покрытии
Статья научная
Целью данного исследования является разработка методики для оценки напряжений в гибкой асфальте с помощью таблиц, диаграмм и номограмм. Номограмма Мюллера обеспечивает надежную оценку напряжений в многослойной гибкой дорожной дорожном тротуарном покрытии. Приведена процедура оценки напряжений в гибком асфальте.
Бесплатно
Напряженно-деформированное состояние асфальтобетонных покрытий стальных мостов
Статья научная
Объектом исследования является напряженно-деформированное состояние асфальтобетонных покрытий стальных мостов с ортотропной плитой под транспортной нагрузкой. Необходимость проведения исследований обусловлена тем, что одной из основных проблем покрытий стальных мостовых настилов является образование продольных трещин в асфальтобетоне над главными балками пролетных строений. При этом в нормативных документах по проектированию отсутствуют указания по предотвращению появления такой трещины. Отсутствие четких указаний, в свою очередь, обусловлено тем, что напряженно-деформированное состояние проезжей части металлических мостов имеет особенности, которые изучены недостаточно.
Бесплатно
Статья научная
Объектом статьи является небоскреб «Идель-Тауэр» - первое высотное здание в республике Башкортостан. В ходе исследования был проведен прочностной анализ несущих конструкции здания при ветровом воздействии и прогрессирующем обрушении с использованием ПК SCAD Office 21.1. Получены формы собственных колебаний данного здания, при которых возможно возникновения резонанса; определены максимальные перемещения от статической и пульсационной составляющих ветровой нагрузки и доли усилий от ветровых нагрузок в составе общих. Определены наихудшие варианты аварийных ситуаций; установлено необходимое количество арматуры для обеспечения безопасности людей при таких ситуациях в данном здании.
Бесплатно
Напряженно-деформированное состояние высотного здания с учетом последовательности возведения
Статья научная
Объектом исследования является небоскреб «Идель-Тауэр» - первое высотное здание в республике Башкортостан. Здание было рассчитано в двух режимах: одностадийном и многостадийном. Для этого был использован ПК SCAD Office. Полученные результаты показали, что значения вертикальных и горизонтальных перемещений в одностадийном режиме больше, чем в многостадийном. Усилия в колоннах первого этажа каждой схемы имеют небольшое отличие. Другая картина получается в колоннах и пилонах верхних этажей: разница полученных результатов составляет более 30%.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследования напряженно-деформированного состояния лицевого слоя из кирпичной кладки в зоне сопряжения с перекрытием при температурном воздействии. Для получения расчетных данных использовался программный комплекс ANSYS, в котором моделировался фрагмент кирпичной кладки между двух железобетонных перекрытий. Предварительный анализ общего напряженно-деформированного состояния позволил определить наиболее опасные точки, в которых в дальнейшем отслеживалось изменение напряжений при изменении варьируемых параметров. В ходе анализа результатов расчета были получены зависимости напряжений от жесткостных характеристик гибких связей и от площади контакта кладки с плитами перекрытия. Выявленные закономерности позволят подбирать оптимальные значения жесткости гибких связей, а также величины свеса кирпичного лицевого слоя для минимизации напряжений в опасных точках, что позволит увеличить срок службы облицовочного материала без возникновения деструкций.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является влияние кривой деформации на напряженно-деформированное состояние стальных элементов в окрестности трещины. Методы. Исследование основано на конечно-элементном решении упругопластического состояния набора образцов. Образец представляет собой пластину толщиной 0 и 20 мм с двумя краевыми трещинами длиной от 10 до 40 мм. Результаты анализа получены для билинейной кривой деформации и степенной кривой деформации для различных параметров образца. Расхождение параметров напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины для различных функций деформации материала составляет от 0,3% до 4,7%. Эта оценка расхождения позволяет принять решение о выборе модели деформации материала для дальнейшего исследования состояния материала в окрестности трещины. График расхождения параметров напряженно-деформированного состояния показывает степень влияния типа кривой деформации в пределах различных параметров образца.
Бесплатно
Напряженно-деформированное состояние подземных трубопроводов
Статья научная
В работе выполнен обзор работ, посвященных анализу напряженно-деформированного состояния подземных трубопроводов. Излагается принцип последовательного усложнения моделей подземного трубопровода. Описываются модели трубопроводов, массива грунта.
Бесплатно
Напряженно-деформированное состояние элементов каркасных сооружений из тонкостенных стержней
Статья научная
Данная статья посвящена обзору особенностей и проблем анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) в элементах тонкостенных каркасных конструкций открытого и замкнутого профилей, а также некоторых специфических эффектах их работы (депланация поперечного сечения, «бимоментное» распределение нормальных напряжений по сечению и др.). Каркасные конструкции и сооружения данного типа на сегодняшний день открывают перспективное направление развития строительства в России и могут быть использованы, в частности, при строительстве уникальных зданий и сооружений гражданского назначения.В статье показана на конкретных примерах неприменимость гипотезы плоских сечений при анализеНДС тонкостенных стержней.Предложено использование полусдвиговой теории Сливкера В. И. в качестве теории, позволяющей применять единый алгоритм при расчете тонкостенных конструкций из стержней открытого, замкнутого и комбинированного профилей, что является важным при использовании метода конечных элементов и современных информационных технологий.
Бесплатно
Напряженное состояние Г-образных тонкостенных стержневых соединений при изгибе-кручении
Статья научная
Работа посвящена исследованию стесненного кручения в соединениях плоских тонкостенных стержневых систем. Цель работы – проанализировать напряженное состояние узлов конечной жесткости из двух тонкостенных разомкнутых стержней с разными параметрами, находящихся в условиях изгибного кручения (Объект исследования), и определить соответствующий коэффициент поворота . Метод. Основным методом исследования в статье является метод конечных элементов. Программа ABAQUS используется для проектирования и расчета одномерных и трехмерных конечно-элементных моделей различных соединений и конструкций из тонкостенных профилей. Полученные результаты. Определены области применения ранее известных гипотез: гипотезы А.Р. Туснин; гипотеза А.С. Городецкий и др. Путем построения и расчетов трехмерных конечно-элементных моделей исследовано поведение передачи бимоментов в соединениях из тонкостенных профилей: с различной жесткостью; соединены под разными углами; с учетом конструктивных элементов (косынка, уголки, болтовые соединения). Определены рекомендуемые значения «коэффициента поворота оси поперечного сечения» в соединениях тонкостенных профилей, соединенных под углом 90°. Показано существование угла между профилями Г-образного соединения, при котором коэффициент поворота равен нулю, что в свою очередь свидетельствует об отсутствии передачи бимоментов в соединении.
Бесплатно
