Будівельні конструкції. Теорія і практика

Оцінка вартості та виконання графіків будівництва ключових ядерних реакторів

Кароль Скіба, Міхал Рогуз, Роман Кінаш — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

Атомна промисловість є унікальним сектором, який особливо вразливий до затримок. Велика кількість впливових факторів, таких як складність проєктування, стислі терміни виконання робіт на майданчику та логістично складний
наскрізний ланцюжок поставок, і це лише деякі з них, роблять весь проєкт дуже
схильним до ускладнень. У 2017 році оцінено, що майже дві третини з 55 атомних
електростанцій, які будувалися на той час, відставали від графіка.
Крім того, вважається, що з 2010 року такі затримки призвели до збільшення
кінцевої вартості проєктів майже на 20%. У цій роботі проаналізовано останні
результати будівництва проєктів ядерних реакторів покоління III/III+, зокрема,
досліджено технології AP1000, EPR і APR1400. Ключові показники ефективності
які було оцінено, включали порівняння запланованих і фактичних термінів
будівництва, витрати і темпи спорудження потужностей, які виявили значні відхилення між проаналізованими проєктами.
Ефективність кожного ядерного проєкту була кількісно оцінена за допомогою
коефіцієнта продуктивності графіка, коефіцієнта ефективності вартості та
інтегрованого коефіцієнта ефективності для повного порівняння ефективності різних реакторних технологій. Аналіз також визначив ключові причини цих відхилень, такі як мінливе нормативне середовище, вимоги до безпеки, неефективність управління проєктами, незрілість ланцюжка постачання і обмежена доступність кваліфікованої робочої сили, які сприяли постійним проблемам, пов'язаних з першими у своєму роді реакторами (FOAK), і затьмарювали очікувані поліпшення, пов'язані з n-ми у своєму роді реакторами (NOAK). На основі цих висновків надано рекомендації для майбутніх досліджень, наголошуючи на необхідності застосувати знання, отримані під час розгортання великих реакторів, до нових технологій малих модульних реакторів (ММР).

Експериментально-теоретичні дослідження міцності стиснутих залізобетонних елементів з непрямим армуванням зварними сітками

Юлій Клімов , Дмитро Сморкалов — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Непряме армування зварними сітками застосовується у зонах дії значних зусиль стиску, як правило місцевого характеру, де необхідно підвищення міцності бетону на осьових стиск. Розрахунковим шляхом таке підвищення міцності бетону, зазвичай, враховується введенням коефіцієнтів, які були отримані на основі експериментальних досліджень [1]. Розрахунок міцності таких елементів на підставі емпіричних залежностей є суттєвим недоліком, який може привести або до перевитрат матеріалів або до недостатньої надійності конструкцій. Удосконалення методики розрахунків з непрямим армуванням є досить перспективним напрямком.

У представленій роботі наведений метод визначення граничних напружень стиску бетону при стиску в місцях непрямого армування зварними сітками, оснований на теорії пластичності залізобетону [1], у рамках якої арматура сіток розглядається як внутрішня в’язь, що обмежує поперечні деформації бетону при стиску і викликає виникнення реактивних стискаючих напружень у бетоні, що діють в площині сіток. Як наслідок, бетон у межах розташування арматурних сіток переходить від напруженого стану осьового до трьохосьового стиску, що і обумовлює підвищення його міцності, а разом з тим і міцності всього елементу у зоні дії стискаючого зусилля.

Виходячи з зазначених передумов, теоретичним шляхом отримані розрахункові залежності для визначення граничних напружень в бетоні в місцях армування зварними сітками, які враховують інтенсивність непрямого армування (діаметр, крок арматури сіток і їх розташування по висоті елементу), характеристики міцності бетону і відповідної арматури.

Для перевірки розробленого розрахункового методу були проведені локальні експериментальні дослідження міцності залізобетонних елементів з непрямим армуванням зварними сітками.

Аналіз результатів проведених експеримен-тально-теоретичних досліджень дозволив встановити загальні закономірності напружено-деформованого стану і міцності центрально стиснутих елементів з непрямим армуванням.

В результаті порівняння експериментальних і теоретичних даних встановлено, що розроблений розрахунковий метод визначення міцності стиснутих залізобетонних елементів в зонах непрямого армування зварними сітками має достатньо високу точність, так співвідношення між розрахунковим і дослідним навантаження при руйнуванні складало 0,84…1,06, і після подальшої експериментальної апробації може бути застосований для розрахунку конструкцій.

Будівлі та споруди об'єктів критичної інфраструктури: чисельне моделювання та аналіз спектрів реакції перекритть

Марія Барабаш, Іван Трусов, Любов Первушова — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

У статті наведено методику та приклад визначення спектра відгуку перекриття будівельних конструкцій атомних електростанцій при сейсмічних навантаженнях.

Оскільки розглядаються об'єкти критичної енергетичної інфраструктури, питання регулювання та наукового забезпечення сейсмобезпеки є досить складними. Для цього класу споруд необхідний комплексний підхід до дослідження системи "ґрунт-фундамент-конструкція". Тип фундаменту та його зв'язок із основою відіграють важливу роль.

Існуючі нормативні документи не завжди враховують специфічні особливості фундаменту, при цьому сейсмоміцність надземної конструкції залежить від поведінки фундаменту. Для аналізу об'єктів критичної інфраструктури надзвичайно важливо враховувати властивості ґрунту та оцінювати сейсмічність території. У статті представлені особливості динамічного аналізу об'єктів енергетичної інфраструк-тури та основні етапи аналізу спектрів відгуку перекриттів.

У статті наведені приклади розрахун-кових моделей будівель і споруд критичної інфраструктури, зокрема конструктивні рішення для створення моделі реактора. Представлено математичну модель для динамічного аналізу, яка враховує як матеріальне демпфування, так і взаємодію "ґрунт-фундамент" [5]. У аналізах викори-стовується прямий метод інтегрування рівнянь руху, включаючи математичні рівняння, з яких визначається мінімальне значення коефіцієнта демпфування [6]. Як метод моделювання взаємодії між основою та конструкцією прийнято метод еквівалентних динамічних характеристик, згідно з яким запропоновано чотири незалежні етапи для визначення розрахункового сейсмічного впливу; визначення коефіцієнтів пропорційності маси α та жорсткості β; розв'язання задачі вимушених коливань, отриманих від лінійних неконсервативних осциляторів, з подальшим отриманням спектрів відгуку перекриттів.

Числові дослідження роботи залізобетонних арок на дію статичних короткочасних навантажень

Богдан Караван, Віктор Караван, Сергій Філіпчук — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

В статті описано методику експериментальних досліджень арки із високоміцного швидкотверднучого бетону, наведено в табличній формі результати досліджень та описано механічні характеристики матеріалів, які були використані при виготовленні дослідних зразків арок. Коротко описано процес виготовлення дослідних зразків з високоміцного швидкотверднучого бетону. Також наведено рисунки установки, на якій проводились дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних двошарнірних арок на дію статичного одноразового короткочасного навантаження. Продемонстровано рисунки здеформованих та/або зруйнованих дослідних зразків.

Наразі виникає потреба в максимально швидких темпах зведення споруд різного призначення, що можливо досягнути шляхом введення в технологічний процес високоміцних швидкотверднучих бетонів, які дають змогу істотно збільшити темпи будівництва і відповідно зменшити терміни зведення будівель і споруд. Закономірності деформування при короткочасному статичному навантаженні високоміцних бетонів до цього часу вивчені недостатньо, що ускладнює розрахунки залізобетонних конструкцій з таких бетонів. Вирішенню цих задач присвячена ця стаття.

Існує необхідність вивчення напружено-деформованого стану залізобетонних арок з високоміцного бетону на дію статичних одноразових і повторних навантажень різного рівня та поглибленого визначення фізико-механічних і деформативних характеристик високоміцних бетонів. Це дозволить більш точно оцінювати напружено-деформований стан елементів залізобетонних конструкцій з таких бетонів, підвищити надійність проєктування і одержати істотний економічний ефект при зведенні будівель і споруд, що є актуальною задачею сьогодення.

Числові дослідження фланцевих вузлів ферм з обрізаними фланцями

Євген Цюпин — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

У сучасному будівництві сталеві ферми залишаються одним із найпоширеніших типів несучих конструкцій, що застосовуються при зведенні будівель промислових, цивільних та громадських будівель. Їх використання обумовлене високою несучою здатністю, відносною легкістю монтажу та економічною доцільністю використання у великопрогонових спорудах.

Одним із найвідповідальніших елементів таких конструкцій є фланцеві вузли, через які передаються основні зусилля від однієї час-тини ферми до іншої. Надійність і довговічність усієї системи в значній мірі залежить саме від якості виконання розрахунку.

Особливої уваги потребують ситуації, коли на вузол діють не тільки осьові навантаження, а й згинальні моменти та кручення, що спричиняють складний напружено-деформований стан. У таких випадках традиційні методи розрахунку, які ґрунтуються на спрощених моделях та припущеннях про рівномірний розподіл напружень, не завжди дозволяють виявити локальні концентрації, які можуть призводити до передчасного руйнування конструкції. З огляду на це, особливо актуальним є удосконалення методик чисельного аналізу з урахуванням реальної просторової геометрії елементів, особливостей з’єднання та характеру навантаження.

Запропонований підхід базується на побудові аналітичної моделі вузла з можливістю розрахунку внутрішніх зусиль у критичних зонах без потреби повного моделювання всієї ферми. Це дозволяє не лише скоротити час, необхідний для виконання розрахунків, а й підвищити їх точність. Такий підхід сприяє ранньому виявленню потенційно небезпечних зон, де можливе перевищення граничного рівня напружень, що, своєю чергою, знижує ризики втрати експлуатаційної придатності.

Вплив геометричних параметрів перекриття на техніко-економічні показники полегшених плит перекриття типу BubbleDeck

Олена Буцька, Микола Махінько, Костянтин Шляхов — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

У статті надано результати числового дослідження роботи варіантів плит полегшеного монолітного перекриття системи типу BubbleDeck, які виробляють з використанням пластикових порожнистих куль-вставок для вилучення неефективного бетону з нейтральної зони плити. Такий підхід допускає суттєво змен-шити масу конструкції, не знижуючи при цьому її несучу здатність. Метою дослідження було вивчення впливу геометричних параметрів перекриття, зокрема, діаметра пластикових куль, висоти плити та прольоту — на напружено-деформований стан та техніко-економічних показники плити перекриття з використанням вставок із пластикових куль.

Для досягнення мети було створено дев’ять варіантів моделей плит полегшеного перекриття з діаметрами куль 180 мм, 315 мм і 500 мм, які розміщені в плитах розміром 6×6 м, 7×7 м та 8×8 м відповідно. Висота плит змінювалась в залежності від діаметру куль від 230 мм до 600 мм. Усі варіанти було змодельовані в програмному комплексі Ліра. У моделях враховано реальні навантаження, включно з власною вагою, експлуатаційним і сніговим навантаженням.

У результаті аналізу моделей встановлено, що використання пластикових вставок дозволяє зменшити масу плити до 39% у порівнянні з традиційними суцільними перекриттями. При цьому прогини у всіх варіантів не перевищують нормативних меж. Найкращі результати з точки зору загальних техніко-економічних показників отримано для варіанта з діаметром куль 315 мм і прольотом 7×7 м. Для цього типу плити обсяг бетону зменшився на 39%, а витрати арматури — на 10–12%.

У статті також наведено схеми деформацій та порівняльні таблиці характеристик усіх варіантів плит. Зроблено висновки щодо доцільності використання системи типу BubbleDeck при проєктуванні будівель цивільного призначення, зокрема в умовах обмеженого навантаження на фундаменти або за необхідності зниження витрат на матеріали та логістику.

Дослідження впливу прискорень грунту різних напрямків на будівлю в зоні руху залізничних потягів

Ольга Лук’янченко, Андрій Козак, Денис Костін — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

У статті приділено увагу впливу навантаження від рухомого складу на стан баластової призми, розповсюд-женню вібрацій в основі та їх впливу на динамічну поведінку багатоповерхової каркасно-монолітної будівлі.

Досліджено динамічну поведінку 17-поверхового монолітно-каркасного житлового будинку, що розташований поблизу руху залізничних потягів у міській забудові. Будівля видовжена у плані, має різноповерхові ділянки, що може вплинути на напружено-деформований стан каркасу при різних напрямках коливань грунту. Також проаналізовано вплив вібрацій грунту на каркас в залежності від орієнтації будинку відносно залізничних колій.

Для моделювання динамічної поведінки багатоповерхової будівлі при дії навантаження від рухомого складу застосовано двоетапний підхід: спочатку сформована скінченно-елементна модель баластової призми і ґрунту у вигляді плоского пружнопластичного напівпростору довжиною 200 м. і глибиною 60 м. Навантаження від рухомого складу подано у вигляді вертикального періодичного збурення, зосередженого в центрі мас системи, що складається з рами візка, колісних пар вагону вантажного потягу та баластової призми.

Вплив навантаження від рухомого складу на основу досліджено в нелінійній статичній постановці методом Ньютона-Рафсона. Модальний аналіз основи і баластової призми виконано методом Ланцоша. Динамічна поведінка основи досліджена методом Рунге-Кутти четвертого порядку. Отримані горизонтальні і вертикальні прискорення грунту на різних відстаннях і глибинах моделі основи. На другому етапі сформована 3D модель будинку.

За допомогою спектрального методу досліджено напружено-деформований стан будівлі при дії розрахункових навантажень та кінематичного збурення ґрунту, прикладеного по висоті фундаменту будинку у вигляді векторів прискорень.

Перевірені умови надійності і конструктивної безпеки будівлі при дії комбінації навантажень, що включає вплив вібрації грунту основи від рухомого складу. А також проаналізовано пріоритетний напрямок орієнтації будівлі стосовно залізничних колій.

Зміна напружено – деформованого стану при однобічному пошкодженні залізобетонних балок

Назарій Михалевський, Павло Вегера, Зіновій Бліхарський — пт, 27 чер 2025 00:00:00 +0300

У цій статті розглядається вплив локального однобічного пошкодження на напружено-деформований стан залізобетонної балки. Дослідження спрямоване на аналіз змін несучої здатності, деформацій та потенційних механізмів руйнування внаслідок одностороннього пошкодження. Залізобетон є одним із найпоширеніших і найважливіших будівельних матеріалів, що використовується в різноманітних інженерних конструкціях, від житлових і громадських будівель до мостів і інших інфраструктурних об'єктів. Однак, незважаючи на свою високу довговічність і велику надійність, залізобетон може піддаватися значним пошкодженням під впливом різних агресивних факторів зовнішнього середовища.

Усі ці фактори спричиняють збільшення деформацій, зниження несучої здатності, що може призвести до руйнування залізобетонної конструкції. Особливу увагу слід приділяти дефектам, що виникають внаслідок однобічного зволоженням, коли волога проникає лише з одного боку конструкції, що призводить до непередбачуваного проектуванням НДС. Внаслідок цього виникає лущення бетону.

Однобічне намокання може мати різноманітний вплив на різні типи конструкцій, залежно від їх розмірів, навантажень та умов експлуатації. З метою дослідження таких пошкоджень було розроблено спеціальну експериментальну методику моделювання локального пошкодження на бічній поверхні залізобетонних балок. Для цього в межах дослідження було проведено аналіз між теоретичним моделюванням, що виконане за допомогою методу скінченних елементів в ПК «ЛІРА» та експериментом. У ході дослідження застосовано метод цифрової кореляції зображень (Digital Image Correlation — DIC), що дозволяє фіксувати тріщини та деформації. Метод DIC забезпечує високу точність у відстеженні розподілу деформацій на поверхні зразка в реальному часі, що робить його надзвичайно корисним для вивчення розвитку пошкоджень та іх вплив на несучу здатність у залізобетонних конструкціях.

Отримані результати дослідження дають змогу не лише покращити розуміння роботи залізобетонних елементів в умовах однобічного намокання, а й значно підвищити ефективність моніторингу технічного стану будівельних конструкцій.

Це дозволить більш оперативно виявляти потенційні проблеми і забезпечити необхідні заходи для попередження значних пошкод-жень, що в свою чергу збільшить безпечність та довговічність конструкцій у процесі експлуатації.

Порівняння розрахункових прогинів по моделям балок Ейлера-Бернуллі та Тимошенка з експрементально отриманими

Дмитро Бітюков — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

У статті представлено результати експериментально-теоретичного дослідження прогнозування прогинів дерев’яних балок, виготовлених з трьох поширених типів деревини: масивної, клеєної та перехресно-клеєної. Метою роботи стало порівняння адекватності класичної теорії балки Ейлера-Бернуллі та теорії балки Тимошенка у прогнозуванні їхніх прогинів під статичним навантаженням.

Експериментально досліджено прогини шарнірно опертих балок при зосередженому навантаженні посередині прольоту. Для кожного типу деревини визначено експериментальні значення прогинів та механічні характеристики. Теоретично розраховано прогини за теорією балки Ейлера‑Бернуллі та Тимошенка для ідентичних умов.

Порівняльний аналіз показав, що теорія балки Ейлера‑Бернуллі недооцінює прогини, з відносними похибками до 9%…15%, що свідчить про значний вплив деформацій зсуву. Натомість, теорія балки Тимошенка продемонструвала значно кращу збіжність з експериментальними даними, з похибками в межах -2%…+4%.

Для підвищення точності прогнозування за теорією балки Ейлера‑Бернуллі, запропоновано введення усереднених емпіричних коефіцієнтів зсуву, визначених на основі експериментальних результатів. Застосування цих коефіцієнтів дозволило суттєво зменшити розбіжності між теоретичними та експериментальними значеннями прогинів для всіх досліджуваних типів деревини.

Отримані результати підтверджують важливість урахування деформацій зсуву при аналізі балок з матеріалі. Застосування теорії Тимошенка або модифікованої теорії Ейлера‑Бернуллі з емпіричними коефіцієнтами є більш обґрунтованим для точного прогнозування їхньої деформативної поведінки.

Порівняння методик розрахунку параметрів вибухово-ударної хвилі для розрахунку споруд інженерного захисту

Денис Михайловський , Ігор Скляров, Олег Комар — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Воєнна агресія рф проти України, шляхом застосування всієї номенклатури засобів повітряного нападу противника не лише проти військових цілей, але і проти об’єктів критичної інфраструктури (далі - ОКІ) [1, 2] та інших цивільних об’єктів, привнесла суттєві зміни в частині зведення захисних споруд та споруд цивільного за-хисту. Чинні нормативні документи [3] розроблялись з передумови поодинокого ядерного вибуху на значній відстані від об’єкту, через що і розрахунки будівельних конструкцій виконувались без урахування інших факторів ураження [4]. Реалії війни показали, що застосування ворогом висо-коточного озброєння у вигляді безпілотних летальних апаратів (далі – БпЛА) – камі-кадзе та багатьох типів ракет, потребують негайного урахування шляхом розробки єдиних підходів до зведення сучасних за-хисних та фортифі-каційних споруд високої надійності.

Сьогодні в Україні активно впроваджу-ється концепція “Країна-фортеця” схвалена постано-вою Кабінету Міністрів України, згідно якої передбачено інтегральний за-хист ОКІ та інших об’єктів стратегічного значення, що передбачає організацію еше-лонованої протиповітряної оборони анало-гічно системам захисту Ізраїлю, США та інших країн, сполученої з комп-лексними заходами цивільного та інженерного захис-ту, систем радіоелектронної боротьби, встановлення хибних цілей, маскування, перехід від створення великих об’єктів стратегічного значення до менших розосе-реджених між собою, а також перехід на природні енергетичні джерела, що значною мірою має підвищити стійкість країни до зовнішніх загроз воєнного стану.

Отримані в статті чисельні результати показали, що методики М.О. Садовського та Бірбраєра добре апроксимують результати експериментів при масі заряду понад 2 кг і прості у практичному використанні, однак не враховують відбитий тиск, що обмежує їх точність у розрахунках впливу на інже-нерні конструкції, а методика Kinney & Graham, як і підхід Kingery-Bulmash (UFC 4-023-02), забезпечує більш точне врахування залежностей між тиском, імпульсом і тривалістю фази стис-нення, особливо для повітряних вибухів, в той же час графіки та апроксимаційні залежності UFC 4-023-02 дозволяють отримувати до-сить точні значення для широкого діапазо-ну відстаней та мас зарядів, з можливістю враху-вання складних умов середовища.

Порівняння методик показало, що при однакових вихідних параметрах результати можуть суттєво відрізнятися, що потребує комплексного підходу при виборі методи-ки розрахунку для конкретного завдання.

В Україні має бути розроблена норма-тивна база, згідно з якою при проектуванні фортифікаційних споруд, споруд інженер-ного захисту ОКІ та інших критичних об’єктів мають враховуватись і новітні загрози повітряного нападу противника.

Ефективність комбінованого плитно-пальового фундаменту

Володимир Кріпак, Віра Колякова, Даніїл Кузьменко — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Відомо, що плитний фундамент, у більшості випадків, буде економнішим альтернативного пальового фундаменту. Ідея включення ростверку не нова і реалізована при проектуванні фундаментів у ряді західних країн. Але проектна реалізація цієї ідеї, на жаль, обмежена і відсутня. В нормативних документах України можна знайти, хіба що, лише нагадування про існування комбінованих плитно-пальових фундаментів (КППФ) і можливість їх використання.

У КППФ обидві компоненти фундаменту, плитний ростверк і палі, являються несучими елементами і при його проектуванні слід дотримуватися двох підходів, в залежності від того яка компонента ППФ являється основною.

Перший – де основним, базовим типом фундаменту являється плита на природній основі, а палями доповнюють плитний фундамент для покращення його функціональних якостей. Палями зменшують і вирівнюють осідання плити, зменшують реактивний тиск під підошвою плити.

Другий – тут основною компонентою являються палі, а плитний ростверк включають в роботу для зменшення кількості паль. КППФ такого типу може бути досить ефективним при своєрідному нашаруванні грунтів, коли в грунтовому масиві на глибині 10…15 м проявляються лінзи слабкого грунту значної товщини і традиційний пальовий фундамент буде вимагати паль значної довжини.

У наведеній статті, на прикладі конкретного проектного рішення пальового фундаменту, показана можливість реалізації альтернативного рішення у вигляді комбінованого пальово-плитного фундаменту.

Розрахунково-аналітична модель будівлі утворена у вигляді просторової багато-елементної моделі. Плитний ростверк моделювався як плита на пружній основі зі змінним в плані коефіцієнтом пружного відпору грунту (коефіцієнтом постелі).

Розрахункові параметри моделі визначалися аналітично і програмно з використанням підпрограми ГРУНТ програмного комплексу ПК Ліра–САПФІР 2024.

Реалізований альтернативний варіант фундаменту у вигляді ППФ показав свою доцільність і ефективність, забезпечив усі вимоги по деформаціях і стійкості як грунтової основи так і паль. При незначній зміні конструктивного рішення ростверка, кількість паль зменшена з 290 до 190 шт.

Оцінка та відновлення залізобетонних конструкцій, що пошкоджені внаслідок російської ракетної атаки

Владислав Шеховцов , Олег Фесенко, Віктор Малахов , Євген Дмитренко — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Через постійні артилерійські обстріли та бомбардування збройними силами Російської Федерації українські міста та села були змушені стати полігонами для вивчення та дослідження впливу вибухів на будівлі та споруди різних структурних систем. Морські порти України є стратегічними об’єктами, тому портова інфраструктура часто зазнає пошкоджень від російських безпілотників та ракет. Одеський міський порт є найбільшим морським портом України, тому для вивчення та дослідження, як типовий приклад, було обрано одну з пошкоджених будівель цього порту.

Об’єкт дослідження – несучі конструкції, пошкоджені внаслідок вибухового впливу ракетного удару збройних сил Російської Федерації.

Метою досліджень є визначення фактичного технічного стану несучих конструкцій будівлі та перевірка їх придатності до ремонту.

Дослідження включало такі етапи, як:

- візуальний огляд уцілілих конструкцій після ракетного удару;

- визначення реальної міцності бетону неруйнівними методами;

- перевірочний аналіз конструктивної системи будівлі методом скінченних елементів (МСЕ) з урахуванням фактичного технічного стану та властивостей реальних матеріалів;

- проєктування схем посилення вцілілих конструкцій.

Кількість цивільних будівель та об’єктів інфраструктури, пошкоджених або зруйнованих російськими атаками, зростає з кожним днем. Приклад, представлений у цьому дослідженні, є типовим і може бути визнаний рішенням для інших будівель.

Необхідність врахування впливів вторинних ефектів при розрахунку будівель і споруд на вогнестійкість

Леонід Скорук — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Традиційний розрахунок на дію пожежі відноситься до експлуатаційних властивостей окремих елементів конструкцій (балки, колони, стіни, плити перекриття). В методиках аналізу (випробування вогнестійкості при стандартній пожежі) не розглядається взаємодія конструктивних елементів в реальних будівлях.

Однак, потрібно зазначити, що конструкції будівлі перебувають у певних взаємозв’язках та взаємодії одна з одною (защемлення, шарнір, одно- та багатопрольотна конструкція і т.д.). Тому виключення внаслідок пожежі із роботи якогось несучого елемента або навіть зміна його жорсткісних характеристик може призвести до значного перерозподілу зусиль у будівлі та подальшої її поведінки аж до можливого руйнування частини або всієї будівлі. Також робота стиків конструкцій в умовах пожежі або після неї є важливим фактором з точки зору збереження загальної стійкості несучої системи будівлі.

Загально прийнятими критеріями розрахунку на вогнестійкість є наступні вимоги: час вогнестійкості будівлі повинен перевищувати час, встановлений нормативними документами на основі оцінки приналежності будівлі до певної цільової групи.

Вогнестійкість будівлі залежить від меж вогнестійкості її основних конструктивних частин.

Всі будівлі повинні відповідати певним функціональним вимогам, що включає засоби евакуації, визначення шляхів розповсюдження пожежі в середині будівлі, визначення шляхів розповсюдження пожежі ззовні будівлі, визначення шляхів доступу пожежної служби до засобів гасіння пожежі, що викладено у нормативних документах.

Важливо зазначити, що будівельні норми і правила призначенні лише для забезпечення розумно необхідних стандартів із захисту здоров'я та безпеки людей, які знаходяться всередині і за межами будівлі. В них не розглядаються заходи з обмеження шкоди будівельним конструкціям, але така мета не виключається.

Будівельні норми і правила також не призначені для забезпечення мінімізації фінансових втрат, спричинених пожежею. Це має велике значення для проектування протипожежного захисту будівель і споруд, коли для виконання умов замовника не вистачає вимог нормативних документів.

Найбільш важлива вимога до будівельних конструкцій в умовах розповсюдження пожежі всередині будівлі полягає в наступному:

Будівля повинна бути запроектована і зведена таким чином, щоб у випадку пожежі її стійкість зберігалась протягом розумно достатнього періоду часу.

Вимоги до збереження стійкості будівлі протягом розумно достатнього періоду часу традиційно відносяться до часу, необхідного для «виживання» конструкції у ході стандартних випробувань на вогнестійкість.

Тому поряд з механічними впливами слід враховувати зміну теплотехнічних та механічних властивостей сталі під впливом нагрівання конструкції від пожежі.

Раціональна топологія сталевих консольних балок зі змінною шириною полиць і висотою стінки при обмеженнях по прогину та міцності

Любомир Джанов — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

У статті розв’язується задача вибору оптимальної топології сталевої консольної двотаврової балки зі змінною висотою стінки та шириною полиць за умови обмежень по прогину та за припущенням оптимального розподілу сталі в кожному поперечному перерізі відповідно до умов міцності. Задача розв’язується методом множників Лагранжа. В якості критерію оптимального проєктування приймається цільова функція мінімізації витрати сталі на конструкцію. Для кожного поперечного перерізу прийнято умову оптимального розподілу сталі між полицями та стінкою на основі критеріїв міцності. Можливі відхилення від оптимального співвідношення між площею полиць і площею стінки враховуються додатковим коефіцієнтом. Задача належить до класу задач нелінійного програмування. Умова міцності стінки вважається неактивною і забезпечується конструктивними заходами (ребрами жорсткості стінки). Позаплощинна стійкість балки (до бокового вигину) забезпечується відповідною системою горизонтальних зв’язків уздовж полиць.

Отримано аналітичну функцію, що описує зміну поперечного перерізу вздовж довжини консольної змінноперерізної двотаврової балки за умов оптимізації при рівномірно розподіленому навантаженні та заданому відносному проєктному прогині. Виведена аналітична функція для відносної оптимальної висоти двотавра вздовж довжини конструкції є степеневою та залежить від навантаження, обмежень по прогину і оптимального або раціонального розподілу сталі в кожному перерізі. Оптимальна висота двотаврової балки для опорного перерізу (в якому виникає максимальний згинальний момент) визначається згідно з умовами задачі.

Виявлені закономірності зміни оптимальної висоти балки дозволяють визначити раціональну топологію конструкції та врахувати можливість виникнення підвищених напружень у перерізах з меншою висотою. Підтверджено, що оптимальне конструктивне рішення залежить від закону розподілу навантаження. Отримані результати дозволяють визначити ступінь змінності висоти поперечного перерізу для оптимальної топології.

Виведені аналітичні формули для оптимальної висоти балки зі змінною шириною полиць та змінною висотою стінки дають змогу вже на першому етапі варіантного проєктування оцінити ефективність запропонованого конструктивного рішення.

Підходи до оцінки деформацій існуючих будівель ущільненої забудови за результатами обстежень їх фасадів

Геннадій Гладишев, Дмитро Гладишев — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Запропонована методика випереджаючої інтегральної оцінки технічного стану цегляних будівель для фіксації деформування їх остовів у складних інженерно-геологічних умовах старої ущільненої забудови, як до початку нового будівництва на фіксованій ділянці, так і під час його виконання з можливим негативним впливом на вже сформовану забудову.

Розглянуто два окремі приклади на двох різних об’єктах. В цих прикладах автори спробували довести логіку підходу від відносних вертикальних осадок елементів фасадів будівель до визначення їх кренів та згинів в їх площинах для оцінки просторових деформацій остовів будівель від характеру розподілу тріщин на їх фасадних стінах.

У першому поданому прикладі, при проведенні авторами детального обстеження існуючої будівлі, застосований інженерно-геодезичний метод замірів, що дало можливість визначити фактичні просторові деформації будівлі сумісно із основою. Запропонований підхід до визначення згинів і напрямів кренів фасадних стін остову будівлі за зафіксованими при обстеженні значеннями відносних вертикальних переміщень елементів фасадів. Отримані складові деформацій стін та їх переміщень дають інтегральний напрямок зниження фактичної просторової жорсткість будівлі.

У другому прикладі, також при проведенні детального обстеження, автори фіксували картину утворення тріщин на фасадах існуючої будівлі та заміряли їх ширину. У цьому випадку пріоритетним став характер деформування фасаду будівлі за поперечною силою під впливом розпірних зусиль і зависання між стінами вже існуючих будівель, між якими вбудована обстежувана будівля, як вставка.

Запропоновану методику можна рекомендувати для використання на початку обстеження окремих будівель або груп суміжних будівель у зв’язку з тим, що в першу чергу дослідників цікавить інтегральний стан деформування остовів цих будівель. Якщо будівля знаходиться у 3-й категорії технічного стану (не придатній до нормальної експлуатації) за фактичним деформованим станом, то технічний стан інших елементів її конструкцій для початкового аналізу відходить на другий план.

Еволюція фортифікаційних і захисних споруд

Денис Михайловський — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Повномасштабне вторгнення рф в Україну продемонструвало зростаюче значення інженерних укріплень, захисних споруд, інженерних загороджень тощо. Сучасна війна привнесла нові загрози і виклики, які суттєво впливають на поле бою, захист критичної інфраструктури і населення в тилових районах, в тому числі і на особливості зведення інженерних фортифікаційних та захисних споруд.

Дослідження еволюції фортифікаційних і захисних споруд з стародавніх часів і до сьогодення дозволяє простежити, як змінювали-ся підходи до оборонного будівництва в залежності від актуальних загроз воєнного характеру, що в свою чергу дозволяє прогнозувати напрями для подальшого їхнього розвитку і вдосконалення. Проведений огляд дає можливість зрозуміти, наскільки важливим є цей напрям воєнної науки і наскільки наразі він потребує серйозного підходу як з боку військових, так і з позиції держави в цілому.

Аналіз нових сучасних фортифікаційних рішень, їх ефективності та слабких місць є необхідним для підвищення обороноздатності країни в умовах наявної постійної загрози нападу.

В роботі також наведені основні підходи до зведення польових фортифікаційних споруд з визначенням їхнього функціонального призначення та ймовірних проєктних загроз воєн-ного характеру. Надано пропозиції, щодо можливої зміни підходів до польової фортифікації в умовах сучасної війни з урахуванням досвіду ведення бойових дій в Україні, а також напрямки подальшого розвитку.

Також розглянуто підходи до захисту ци-вільного населення від засобів повітряного нападу противника від часів Другої світової війни і до сьогодення з визначенням напрям-ків подальшого розвитку.

У сучасних умовах війни в Україні фортифікаційні, споруди інженерного захисту і захисні споруди відіграють ключову роль у створенні ліній оборони, захисті військових та об’єктів критичної інфраструктури, збереженні життів цивільного населення.

Таким чином, вивчення еволюції фортифікаційних і захисних споруд є критично важливою державницькою задачею, як з військової, так і з цивільної точки зору. Розвиток теорії зведення фортифікаційних і захисних споруд сприятиме зміцненню оборони держави, адаптації до нових загроз, підвищенню безпеки населення і об’єктів критичної інфраструктури.

Оцінка стійкості захисної конструкції ангара при вибухових впливах

Марія Барабаш, Валерій Максименко, Наталія Костира, Ілля Бармін — сб, 28 чер 2025 00:00:00 +0300

Робота присвячена аналізу експлуатаційної придатності споруди укриття для літаків під впливом вибухових та сейсмічних навантажень з урахуванням особливостей їх поширення через ґрунтове покриття. У дослідженні розглядається зниження несучої здатності конструкцій покриття в залежності від ступеня армування конструктивних елементів. Окрему увагу приділено розробці заходів, спрямованих на запобігання прогресивному обваленню плит покриття ангарної споруди у випадку можливого ракетного удару. Стаття аналізує кілька сценаріїв вибухового впливу, що дозволяє визначити найбільш критичні умови для забезпечення надійності ангару в надзвичайних ситуаціях. Розглянуто механізми поширення вибухових хвиль при наземному вибуху. Також представлено приклад розрахунку арочної конструкції ангара на дію вибухової хвилі з використанням програмного комплексу ЛІРА-FEM у випадку поверхневого вибуху. Приведені результати нелінійного розрахунку арки та плит покриття при додатковому ударному навантаженні до 20тс/м². Моделювання нелінійного процесу навантажень проводилося при врахуванні демпфування ґрунтової основи до 10% на площі до 80м² з коефіцієнтом динамічності 1.2 в ПК «ЛИРА-FEM», розрахунок на аварійне навантаження виконано при заданих ТА (тип армування).