Введение. Расчет частоты собственных колебаний строительных конструкций, как правило, выполняется численными методами. Для оценки границ частоты колебаний простых статически определимых конструкций известны методы получения аналитических решений. Если конструкция регулярная и имеет периодическую структуру, то возможности аналитических методов расширяются. С помощью метода индукции в расчетную формулу для собственной частоты можно ввести дополнительный важный параметр — число периодических структур конструкции, например число панелей. Приближенный метод Рэлея дает оценку частоты колебаний сверху, а метод Донкерлея — оценку снизу. Предлагается схема консольной пространственной статически определимой фермы с регулярной структурой и приводится вывод формулы для ее первой частоты колебаний тремя аналитическими методами.

Материалы и методы. Ферма состоит из шести соединенных по длинным сторонам плоских ферм с раскосной решеткой. Крепление консольной конструкции к вертикальному основанию выполнено на шести опорах. Для определения жесткости фермы используется формула Максвелла – Мора и система компьютерной математики Maple. Выводится формула для зависимости первой частоты колебаний на основе методов Донкерлея и Рэлея, в которые вносятся упрощения, связанные с суммированием. Зависимость частоты от числа панелей находится индуктивным методом обобщения результатов, полученных для отдельных решений в символьном виде на произвольный случай.

Результаты. Аналитические решения сравниваются с численным, полученным для первой частоты из анализа спектра частот. Показано, что точность аналитических решений немонотонно зависит от числа панелей, и для трех использованных методов эта зависимость разная.

Выводы. Модифицированный метод Рэлея для небольшого числа панелей по сравнению с методами на основе подхода Донкерлея продемонстрировал наибольшую точность. Погрешность всех трех методов существенно зависит от размеров конструкции и числа панелей. Аналитическая форма результатов позволяет использовать найденные решения в задачах оптимизации конструкции.

Введение. В последнее время из-за увеличивающейся этажности зданий все чаще применяются свайные фундаменты. При их проектировании важно правильно определить несущую способность свай, чтобы максимально эффективно использовать материально-технические ресурсы. Самые надежные результаты, конечно, дают испытания статической нагрузкой, поэтому крупные застройщики г. Архангельска применяют этот метод на всех объектах с числом этажей 9 и более. К сожалению, во многих случаях испытания прекращают при достижении требуемой нагрузки при небольших осадках, что не позволяет найти фактическое сопротивление сваи.

Материалы и методы. Приводятся результаты анализа испытаний 15 свай статической нагрузкой. Сваи опирались на морские суглинки в твердом или полутвердом состоянии с коэффициентом пористости 0,49–0,61, углом внутреннего трения 23–27°, удельным сцеплением 40–75 кПа и модулем деформации 25–32 МПа. Напластование выше-
лежащих грунтов на площадках строительства было примерно одинаковым. Обработка результатов испытаний велась с помощью метода F.K. Chin.

Результаты. Получены значения предельной нагрузки на каждую сваю, а также даны предложения об оценке несущей способности свай, не достигших предельной осадки.

Выводы. Установлено, что для определения предельной нагрузки на сваю достаточно нагружать ее только в пределах зоны упругих деформаций, а дальнейшее ее поведение прогнозировать с помощью эмпирических зависимостей, сокращая тем самым время испытаний. Получено отношение предельных нагрузок к действующим в проектируемых зданиях расчетным нагрузкам. Сделан вывод о том, что в ряде случаев длина свай была задана избыточной.

Введение. Механизм разрушения железобетонных конструкций от действия поперечной силы — объект исследования отечественных и зарубежных ученых на протяжении многих десятилетий. Повышенный интерес к этому механизму разрушения обусловлен его опасностью — разрушение конструкций от действия поперечной силы зачастую имеет хрупкий, внезапный характер. Несущая способность и характер разрушения железобетонной конструкции в рамках данного механизма зависят от множества конструктивных параметров, что значительно усложняет его изучение. В качестве основных конструктивных параметров, оказывающих влияние на несущую способность в рамках указанного механизма разрушения, можно выделить: прочность бетона, геометрические характеристики сечения, величину относительного пролета среза конструкции, содержание продольной арматуры растянутой зоны и интенсивность поперечного армирования конструкции. Также к таким параметрам можно отнести масштабный энергетический эффект, понятие которого раскрыто в работе. Методика расчета железобетонных конструкций по наклонным сечениям на действие поперечной силы, представленная в СП 63.13330.2018, только косвенно учитывает влияние содержания продольной арматуры растянутой зоны и не учитывает масштабный энергетический эффект, что оказывает влияние на ее точность. Актуальной является задача модификации расчетной методики за счет учета данных конструктивных параметров.

Материалы и методы. Для получения коэффициентов уточненной методики использовался регрессионный анализ, выполненный методом наименьших квадратов с применением алгоритма Левенберга – Марквардта.

Результаты. Представлена уточненная методика расчета железобетонных конструкций по наклонному сечению на действие поперечной силы, учитывающая влияние процента продольного армирования растянутой зоны конструкции, а также масштабного энергетического эффекта. Приведено сопоставление уточненной методики и оригинальной методики из СП 63.13330.2018 с результатами лабораторных испытаний 958 образцов. Образцы разделены на группы в соответствии с величинами конструктивных параметров.

Выводы. Уточненная методика расчета железобетонных конструкций по наклонному сечению на действие поперечной силы более точная, чем нормативная методика, представленная в СП 63.13330.2018. Применение уточненного метода расчета позволит корректно оценивать несущую способность наклонных сечений при действии поперечных сил, что в ряде случаев приведет к сокращению расхода поперечной арматуры.

Введение. При проектировании мостов и путепроводов обязательно надо учитывать горизонтальную поперечную нагрузку от удара транспортного средства (ТС) об ограждение. В РФ данная нагрузка регламентирована п. 6.19 СП 35.13330.2011 и для железобетонных парапетных ограждений составляет 165,2 кН. Данное значение нагрузки было введено СНиП 2.05.03–84 (ред. 1986 г.) и с тех пор не обновлялось. Анализ зарубежных норм (США и ЕС) показал, что в РФ нагрузка в 3–5 раз ниже, чем в других странах, в связи с чем решено провести настоящее исследование.

Материалы и методы. Удар ТС о парапетное ограждение — динамически нелинейная контактная задача взаимодействия двух тел. Наиболее эффективным методом решения подобного рода задач являются виртуальные цифровые испытания. Использовался программный комплекс ANSYS LS-DYNA. Параметры испытаний определялись соответствующими нормативно-техническими нормами и правилами РФ. Валидация моделей проводилась на основе данных натурных испытаний, выполненных в НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ», а верификация — по энергетическому балансу, сходимости и сопоставлению полученного значения силы удара с аналитическими решениями, рассмотренными в работе.

Результаты. Путем виртуальных цифровых испытаний определены фактические численные значения величины приведенной горизонтальной поперечной динамической нагрузки от удара ТС о парапетное дорожное ограждение для удерживающих способностей У1–У10 по ГОСТ 33128–2024, ГОСТ 33129–2024.

Выводы. Установлено, что реальное значение нагрузки от удара ТС о парапетное ограждение значительно больше, чем в п. 6.19 СП 35.13330.2011. Это приводит к тому, что мостовые конструкции ограждений проектируются в настоящее время с недостаточным запасом по прочности. Проведенные исследования показывают, что необходима актуализация нормативно-технической документации РФ в области парапетных ограждений, а также сооружений, на которых ограждения эксплуатируются.

Введение. Анализ исследований показывает, что повышенные температуры существенно изменяют физико-механические свойства бетонов, включая высокопрочный сталефибробетон, что снижает достоверность расчетных моделей термически нагруженных конструкций. Совместное действие тепловых и силовых факторов обусловливает вариацию прочностных и деформационных характеристик материала. В этом контексте особый практический интерес представляют сооружения, эксплуатируемые в условиях длительного теплового воздействия. Машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) — основной металлургический агрегат для разливки стали, требует массивных фундаментов, работающих в условиях длительного теплового воздействия, что делает исследование их механических характеристик актуальным.

Материалы и методы. Приведены результаты испытаний образцов из высокопрочного сталефибробетона с содержанием фибры μsfb = 0 и 2,5 %. Проведена оценка влияния процента фибрового армирования и повышенных температур на основные механические характеристики материала. На основе полученных данных выполнено численное моделирование фундамента МНЛЗ методом конечных элементов с применением диаграммного расчетного метода, учетом физической нелинейности (по кусочно-линейному закону деформирования), реальных условий эксплуатации и температурного режима. Для моделирования использован программный комплекс «Лира-САПР 2020», обеспечивающий учет неоднородности температурно-усадочных деформаций и фактических диаграмм деформирования материала.

Результаты. Получены параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) и значения механических свойств высокопрочного сталефибробетона с учетом продолжительности нагрева до +200 °C. Численное моделирование показало, что неоднородное распределение температуры по объему конструкции существенно влияет на НДС элементов. Применение сталефибробетона в качестве вариативного материала позволило уменьшить растягивающие усилия и напряжения, а также повысить трещиностойкость конструкции.

Выводы. Введение до 2,5 % стальной фибры улучшает механические свойства при нормальной температуре. Кратковременный нагрев снижает прочность и модуль упругости, а длительное воздействие изменяет комплекс физико-механических характеристик. Анализ НДС фундаментов подтвердил эффективность применения сталефибробетона в условиях теплового воздействия.

Введение. В условиях постоянного повышения требований к качеству, экономичности и экологичности материалов для дорожного строительства актуальным является получение теплых асфальтобетонных смесей (АБС) с улучшенными характеристиками. При подборе технологии и состава теплой АБС важны оценка эксплуатационных свойств и расчет срока службы асфальтобетона.

Материалы и методы. Исследовано влияние комплексной добавки Вискодор ПB-2 в сравнении с известной импортной восковой добавкой Liсоmоnt ВS-100 на физические и эксплуатационные свойства теплой АБС марки А16Вн. В качестве исходного битума использовали битум БНД 70/100, в составе минеральной части АБС — щебень и песок из отсевов дробления гранитных пород, а также известняковый минеральный порошок МП-2. Для изучения характеристик и долговечности асфальтобетона применяли методики в соответствии с актуальными стандартами.

Результаты. Приведены результаты оценки воздействия исследуемых восковых добавок на уплотняемость АБС при более низких температурах формования, чем контрольная горячая асфальтобетонная смесь. Проведено сравнение устойчивости к воздействию нагрузок контрольного образца асфальтобетона без добавок и образцов с исследуемыми добавками. На основании полученных данных произведен расчет срока службы тестируемых образцов асфальтобетона по критерию устойчивости к пластическим деформациям.

Выводы. Установлено, что исследуемые добавки позволяют не только снизить температуру приготовления и уплотнения АБС, но и улучшить качественные характеристики асфальтобетона: коэффициент водостойкости, устойчивость к действию нагрузок и пластическим деформациям. Существенно повышается срок службы дорожного полотна. Выявлено, что разработанная многокомпонентная добавка не только не уступает, а значительно превосходит по эффективности импортную.

Введение. Строительство нуждается в новых бетонах. Популярность набирают самоуплотняющиеся бетоны (СУБ). Преимуществом СУБ является высокая подвижность, поэтому акцент ставится на их реологических свойствах. Развитие технологии продолжается в легких самоуплотняющихся бетонах (ЛСУБ), сочетающих высокую подвижность и низкую плотность. Изучение ЛСУБ акцентируется на влиянии рецептуры на свойства смеси. Цель исследования — изучение влияния соотношения сухих компонентов на реологические свойства ЛСУБ на полых микросферах.

Материалы и методы. Объектом исследования приняты ЛСУБ на полых микросферах. Соотношение сухих компонентов менялось в зависимости от целевой плотности бетона. Состав включает: портландцемент, керамические микросферы, кремнеземистую добавку, фракционный песок (Пф), кварцевую муку (Пм), гиперпластификатор и воду. Количество воды и концентрация пластификатора приняты постоянными: 0,5 и 1,4 % соответственно. Получены результаты исследований реологических характеристик ЛСУБ. Ключевые реологические параметры — напряжение сдвига и вязкость.

Результаты. Бетонные смеси плотностью 1400 кг/м3 имеют дилатантный характер течения вне зависимости от соотношения Пм/Пф. При плотности 1500 и 1600 кг/м3 характер течения сменяется на псевдопластичный при Пм/Пф =
= 25/75. Показана возможность управления типом течения тяжелых бетонов изменением Пм/Пф. Разница течения между легкими и тяжелыми бетонными смесями отражается на зависимостях напряжения сдвига и вязкости от Пм/Пф.
Увеличение Пм повышает напряжения сдвига и вязкость у ЛСУБ, у тяжелых составов наблюдается смена нисходящей зависимости на восходящую в диапазоне Пм/Пф = 25/75–75/25 при разных скоростях сдвига.

Выводы. Представлена возможность изменения реологического характера течения легких и тяжелых смесей при изменении исследуемых факторов. Выполнен сравнительный анализ реологических кривых с использованием уравнения Оствальда – Вейля для тяжелых и легких бетонных смесей. Рассмотрена роль дисперсности минерального заполнителя и полых микросфер в управлении реологическими свойствами исследуемых ЛСУБ.

Введение. Актуальным направлением повышения эффективности систем отопления жилых зданий массовой застройки является использование теплоизоляционных материалов в наружных ограждающих конструкциях. На стадии проектирования выбор утеплителя производится на основе прогнозирования тепловых потерь через ограждающие конструкции по стандартным методикам, которые не учитывают изменение теплофизических свойств материалов в процессе эксплуатации, в частности изменение их влажности в течение отопительного периода. Цель исследования — разработка методики прогнозирования тепловых потерь систем отопления через наружные ограждающие конструкции с учетом изменения влажности теплоизоляционных материалов в процессе эксплуатации.

Материалы и методы. В основу предлагаемой методики положена математическая модель тепловлагопереноса в четырехслойной ограждающей конструкции, построенная с использованием полученных авторами экспериментальных зависимостей коэффициентов теплопроводности и влагопроводности от сорбционной влажности для типовых теплоизоляционных материалов. Рассматриваемый конструктив состоит из внутреннего известкового штукатурного слоя; кирпичной (или бетонной) стены; теплоизоляционного материала и внешнего облицовочного слоя. Методика прогнозирования тепловых потерь реализована в среде программного комплекса COMSOL Multiphysics 6.2.

Результаты. Выполнены исследования теплотехнических характеристик и тепловых потерь четырехслойной ограждающей конструкции с теплоизоляционными материалами IZOVOL, ТЕХНОФАС ПРОФ, ПЕНОПЛЭКС КОМФОРТ на примере жилых зданий массовой застройки г. Луганска. Проведенное тепловизионное обследование утепленных ограждающих конструкций эксплуатируемых зданий согласуется с результатами расчетов по предложенной методике.

Выводы. Разработанная методика прогнозирования обеспечивает повышение точности определения тепловых потерь систем отопления через наружные ограждающие конструкции за счет учета изменения влажности материалов в процессе эксплуатации. Применение методики позволяет оценивать энергоэффективность и экономическую целесообразность использования типовых теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях.