Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статьи журнала - Строительство уникальных зданий и сооружений
Все статьи: 836
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
Накопление влаги в монтажном шве оконного блока, примыкающего к проёму стены
Статья научная
Объектом исследования является типичный монтажный шов оконного блока, примыкающего к проёму стены. Методика. Влагорежим типичного монтажного шва рассчитывается аналогично режиму ограждающих конструкций. В исследовании использованы метод определения плоскости максимального увлажнения; графо-аналитический метод; приближенно-аналитический метод определения положения плоскости возможной конденсации; оценка годового накопления влаги и проверка на соответствие принципу Роджерса. Результаты. Расчет типичного монтажного шва с использованием плоскости максимального увлажнения выявил ограничения в табличных данных. Анализ исследований также выявил высокую погрешность формулы определения парциального давления насыщенного пара при отрицательных температурах. Приближенно-аналитический метод определения положения плоскости возможной конденсации также выявил ограничения в табличных данных. Графово-аналитический метод не выявил пересечения кривых при температуре -6,5 °C (средняя температура января), что указывает на отсутствие конденсации при более высоких температурах. Оценка годового накопления влаги показала, что накопления влаги в течение года не происходит. Расчет определил плоскость максимальной конденсации на внешней границе монтажного соединения. Экспресс-проверка с использованием принципа Роджерса подтвердила правильность выполнения монтажного соединения. Выявленные недостатки в методах указывают на необходимость дополнительных исследований для оценки условий влажности монтажных соединений, поскольку используемые методы лежат в основе действующих нормативных документов.
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
Статья научная
Объектом исследования является трибофатическая система вал-вставка, в которой вставка выполнена из конструкционного материала MONICA. Целью данной работы является анализ напряженно-деформированного состояния при различных сценариях нагружения и оценка потенциально опасных объемов материала. Метод. Расчет напряженно-деформированного состояния системы выполняется с использованием методов конечно-элементного моделирования. Трехмерная КЭ-модель включает описание контактного взаимодействия вала и вставки и реализует четыре различных режима нагружения: контактную нагрузку, изгибающую нагрузку и их комбинации при различных направлениях изгибающей силы. Результаты. В результате численного моделирования максимальные напряжения отклоняются от аналитических оценок не более чем на 11,3%. В ходе исследования напряженно-деформированного состояния системы со вставкой из материала MONICA были определены максимальные напряжения и их локализация, а также оценены «опасные» объемы. Установлено, что направление изгибающего усилия существенно влияет на распределение напряжений и размер опасных зон: их относительный объем может достигать нескольких процентов от объема детали. Полученные зависимости могут быть использованы для прогнозирования долговечности трибофатических систем.
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
Начало прогрессирующего обрушения при демонтаже спортивного здания.
Статья научная
Предварительное моделирование процесса обрушения оценивает трудоемкость и планирование работ по демонтажу зданий и сооружений. Стандартных процедур, используемых в CAE с точки зрения структурного анализа прогрессирующего обрушения, может быть недостаточно для моделирования разрушения уникальных зданий. Это исследование направлено на оценку количества последовательно удаляемых элементов для прогрессирующего обрушения несущих конструкций спортивного здания. Объект исследования - большой стадион с мембранной крышей. Несущая стальная просадочная мембрана крепится к железобетонному опорному кольцу. Методы. Моделирование проводится методом конечных элементов с квазилинейным анализом. Пластичность бетона учитывается с помощью цилиндрически анизотропного материала. Полученные результаты. Было обнаружено, что прогрессирующее обрушение вызвано разрушением арматуры на внутренней стороне кольца. Возможно прогрессирующее обрушение конструкции при удалении 13-21 несущих элементов. Усилие в наиболее нагруженном крепежном элементе превышает 13 МН при разрушении. Набор квазилинейных анализов можно использовать для приблизительной оценки обрушения во время демонтажа. Предлагаемый подход к моделированию может быть использован при планировании демонтажа уникальных построек.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается проблема повышения безопасности при реконструкции и реставрации исторических зданий 1898–1902-х годов, расположенных на улице Тележной в Санкт-Петербурге. Проведено многократное исследование несущих конструкций указанных выше зданий, а также их фундаментов. Проведен инженерно-геологический анализ грунтов фундаментов зданий. Проведена оценка уровня загрязнения подземных вод, выявлены источники загрязнения. Учитывая широкую распространенность залежей болотного камня и срок протечки канализации, были выполнены микробиологические исследования грунтов фундаментов зданий, грунтовых вод и строительных материалов (кирпич, раствор, древесина, вне обслуживаемого гидроизоляционного слоя и др.). Установлены численность и виды микромицетов, аэробных и анаэробных бактерий. Обнаружено изменение численности микроорганизмов с глубиной грунтов основания зданий в зависимости от окислительно-восстановительных условий. Были обнаружены условия восстановления с ОВП (окислительно-восстановительный потенциал) <0 мВ (в некоторых случаях ОВП = 20-30 мВ). Значение ОВП измеряли в полевых условиях. В этих физико-химических условиях распространены анаэробные микроорганизмы (сульфатредуцирующие, метановые, денитрифицирующие бактерии), выделяющие газы разной степени растворимости. Высокий уровень микробиологической распространенности грунтов основания зданий, грунтовых вод и строительных материалов приводит к необходимости использования биорезистентных строительных материалов. Необходимо учитывать наличие заносного песка и малорастворимых газов, вызывающих изменение грунтов основания любого напряженно-деформированного состояния здания.
Бесплатно
Негосударственная экспертиза – законодательство и реалии
Статья научная
Данная статья посвящена вопросам негосударственной экспертизы проектной документации и результатам инженерных изысканий, как альтернативе государственной. Это новый институт в нашем законодательстве, который должен был начать работать с 1-го апреля 2012 года. Однако, как показывает практика, только начался этап становления этого рынка услуг. В статье освещаются проблемы, риски и перспективы института негосударственной экспертизы.
Бесплатно
Неизвестные свойства известного материала
Статья научная
В статье рассмотрены достоинства и недостатки известного строительного материала – газобетона. Более подробно изложены минусы использования автоклавного газобетона, так как информации о них практически нет. Проблемы существуют на всех этапах строительного процесса: от проектирования до применения изделий на объектах. Мы предлагаем производителям акцентировать внимание на повышении качества выпускаемых изделий и более внимательно отнестись к необходимости детального изучения свойств данного материала и получения расчетных характеристик. Надеемся, что статья поможет потребителям всесторонне разобраться в свойствах газобетона.
Бесплатно
