Будівельні конструкції. Теорія і практика

ВОГНЕСТІЙКІСТЬ ВИСОТНИХ БУДИНКІВ З ДЕРЕВИНИ

Денис МИХАЙЛОВСЬКИЙ, Тетяна СКЛЯРОВА — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Будівництво будинків і споруд з застосуванням конструкцій з цільної, клеєної та поперечно-клеєної деревини набувають все більшого розповсюдження. Досвід проектування, зведення та експлуатації таких будинків різноманітної висотності в усьому світі підтверджує доцільність їх використання. Особливого розповсюдження останнім часом набуло зведення каркасних і панельних багатоповерхових будинків з клеєної та поперечно-клеєної деревини.
В Україні досі існує застаріла думка про неможливість зведення висотних будинків з несучими конструкціями з деревини.
Важливим і актуальним питанням є проектування та зведення багатоповерхових каркасних та панельних будинків з клеєної деревини та поперечно-клеєної деревини. За останнє десятиріччя такі будинки набувають все більшого розповсюдження не тільки в Європі, але й у Канаді, США, Австралії, Японії тощо.
Однак в Україні зведення багатоповерхових будівель з застосуванням клеєної та поперечноклеєної деревини зіштовхується з великою кількістю бюрократичних обмежень, пов’язаних з відсутністю сучасного досвіду такого будівництва та чіткої сформованої нормативної бази.
В цій статті проаналізовано чинну нормативну базу з позиції обмежень і перспектив їхнього вирішення щодо такого будівництва і проектування. Запропоновано вирішення задачі розрахунку висотних будинків з клеєної деревини та панельних з поперечно-клеєної деревини з урахуванням мінімально необхідної вогнестійкості основних несучих конструкцій.
Наведено алгоритм розрахунку несучих конструкцій висотних будинків з каркасом із клеєної деревини та панельних з поперечно-клеєної.
Деревини за допомогою методу скінченних елементів та аналітичного розрахунку. Обґрунтовано доцільність та можливість проектування та зведення каркасних і панельних багатоповерхових будинків з клеєної та поперечно-клеєної деревини.
Деревина є пожежонебезпечним будівельним матеріалом, тим не менш, будівля з дерев’яним каркасом може тривалий час витримувати пожежу, не руйнуючись, оскільки обвуглювання
поверхонь захищає конструкції від вогню.
Основна проблема протипожежного захисту полягає в тому, щоб технічні рішення відповідали вимогам будівельних норм. Інші ключові аспекти пов’язані з візуальними параметрами,
довговічністю, міркуваннями щодо впливу на здоров’я та екологічної безпеки.
Для елементів дерев’яних конструкцій основною причиною втрати несучої здатності при пожежі є зменшення поперечного перерізу внаслідок горіння деревини.

СТАТИСТИЧНА ОЦІНКА МЕХАНИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АРМАТУРИ КЛАСУ А500С У МОТКАХ

Юлій КЛІМОВ, Дмитро СМОРКАЛОВ — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

В роботі наведені результати статистичної оцінки механічних характеристик арматури класу А500С у мотках.
Статистична оцінка виконана на підставі результатів проведених випробувань на розтяг 144 зразків арматури діаметром 8 мм класу А5000С зі сталі марки Ст3пс. Зразки відбирались з 8 мотків різних партій промислового виробництва по 6 зразків від початку, середини і кінця кожного з мотків. В процесі випробувань визначалися основні механі
чні характеристики арматури класу А500С - межа текучості (σТ), тимчасовий опір (σВ), відношення тимчасового опору до межі текучості (σВ/σТ), відносне видовження після розриву (δ5), будувалися діаграми стану і визначався модуль пружності арматури (Es). Статистична оцінка виконувалась для кожного з досліджуваних показників (σТ, σВ, σВ /σТ, δ5) - спочатку окремо для кожного мотка для зразків, що були відібрані від початку середини і кінця, потім для всіх зразків, відібраних відповідно від початку, середини і кінця всіх мотків і нарешті для всієї вибірки з 144 зразків.
За даними випробувань зразків з 8-ми мотків межа текучості арматури класу А500С змінювалась у діапазоні 532,80…631,10 МПа, тимчасовий опір – 697,30…762,70 МПа, відносне видовження при розриві 18,75…30,00 %, відношення
тимчасового опору до межі текучості– 1,185…1,344.
Стійких закономірностей зміни механічних характеристик арматури по довжині мотків не виявлено. Різниця між середніми значеннями межі текучості, тимчасового опору, відносного видовження і відношення тимчасового опору до
межі текучості по довжині мотків не перевищувала 2%.
Близьким між собою виявилися також значення коефіцієнтів варіації і розмаху значень відповідних механічних характеристик зразків, які були відібрані від початку, середини і кінця мотків.
Забезпеченість межі текучості арматури класу А500С діаметром 8 мм в мотках у даній вибірці зразків склала 0,9999 при нормованому значенні 0,95.
Коефіцієнт варіації при цьому склав 0,0328. Для встановленої забезпеченості розрахункового опору арматури на рівні 0,998, коефіцієнт надійності для арматури класу А500С діаметром 8 мм у мотках склав 1,109, що менше прийнятого у чинних нормативних документах значення 1,15.

КОМПЛЕКСНИЙ ПЛИТНО-ПАЛЬОВИЙ ФУНДАМЕНТ

Володимир КРІПАК — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Суцільні залізобетонні плитні фундаменти використовують при будівництві на природній основі багатоповерхових каркасних і
панельних будівель різноманітного призначення, а також промислових споруд, таких як силоси, елеватори, димові труби, стальні реактори та інше.
Важливою перевагою монолітних фунда-ентних плит є їх можливість використання при зведенні будівель на слабких та нерівномірних грунтових основах. Плитний фундамент здатен розподіляти нерівномірні навантаження на значну площу і перерозподіляти їх, вирівнюючи, неминучі нерівномірні осадки окремих фундаментів.
На слабких обводнених грунтах фундаментні плити використовують не тільки для вирівнювання деформацій, але і для захисту від високих грунтових вод, тобто проектують так званий «плаваючий» фундамент.
Показано що комбінований плитно-пальовий фундамент - ППФ являється досить ефективною розробкою в галузі фундаментального будівництва. ППФ являє собою фундаментну систему «пальове поле – плитний ростверк – грунтова основа», в якій частину навантаження від будівлі сприймають палі, а частину – плитний ростверк. Плитний ростверк працює в даному випадку як фундаментна плита.
ППФ можна трактувати як монолітну плиту,
підкріплену палями того чи іншого типу і розташованими у вигляді пальового поля, стрічок, кущів або одиночних паль. Для фундаментів ППФ можуть використовуватися палі любого
виду у тому числі і типу “барет”.
Урахування опору грунту під підошвою плитного ростверку в розрахунках деформацій і несучої здатності комбінованих плитно-пальовихфундаментів є резервом для підвищення їх економічної ефективності: зменшення кількості паль, зниження витрат арматури сталі, зменшення товщини ростверку.
Однак, впровадження фундаментів ППФ в будівництві стримується обмеженістю теоретичних досліджень і необхідної нормативної бази та досвідом проектування таких конструкцій.
Визначення розрахункових параметрів КПП фундаменту виконують методом послідовних наближень. Маючи площу плитного ростверку і задавши довжину палі і відстань між палями, знаходять число паль в фундаменті, осадку
одиночної палі і розрахункове навантаження на палю (в першому наближенні прийняв що всі палі сприймають до 70…80 % всього навантаження).

КОНСТРУКТИВНІ РІШЕННЯ ВИБУХОСТІЙКИХ БУДІВЕЛЬ З ПРИМІЩЕННЯМИ ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ НАСЕЛЕННЯ

Галина ГЕТУН, Віра КОЛЯКОВА, Ірина БЕЗКЛУБЕНКО, Андрій СОЛОМІН — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

В умовах широкомасштабної війни, яку веде Росія в Україні, актуальною стала
проблема проєктування вибухостійких будівель з приміщеннями цивільного захисту населення, які здатні витримувати додаткові особливі навантаження і впливи, а саме впливи від артилерійських і ракетних обстрілів, вибухів бомб, вибухових хвиль, розповсюдження пожеж тощо. Аналіз наслідків руйнування будівель і споруд за результатами військових дій свідчить, що залізобетонні конструкції будівель мають кращу несучу здатність, у порівнянні з традиційними цегляними та сталевими каркасами будівель павільйонного типу.
Залізобетон є негорючим матеріалом, він має велику масу, що покращує його інерційний опір, високі характеристики міцності та пластичності, здатний деформуватися та перерозподіляти зусилля між суміжними конструкціями, запобігає
виникненню прогресуючого колапсу – каскадного руйнування будівель.
Основними принципами проєктування вибухостійких залізобетонних каркасів висотних будівель є раціональні конструктивні системи і схеми з простими і компактними конфігураціями та симетричними планами. Конструктивне рішення залізобетонного каркаса повинне забезпечувати перерозподіл гравітаційних навантажень між суміжними конструкціями, а тому вузли з’єднання вертикальних і горизонтальних конструкцій повинні бути пластичними, здатними розсіювати значну кількість енергії вибуху. Елементи несучих конструкцій будівель повинні витримувати цикли великих деформацій різних напрямків, а саме тиски від піднімання плит перекриттів на
противагу звичайним гравітаційним навантаженням.

В будівлях, що за класом наслідків належать до об’єктів з середніми (СС2) і значними (СС3) наслідками, де постійно перебувають понад 50 фізичних осіб або періодично понад 100 осіб, необхідно проєктувати приміщення цивільного захисту населення, які доцільно розміщувати нижче планувальних позначок спланованого рівня землі.
Конструкції приміщень цивільного захисту населення, розміщені в підземних поверхах вибухостійкої будівлі, повинні витримувати всі види основних і епізодичних навантажень та впливів і чинити опір розповсюдженню вогню.
Найкраще такі навантаження витримують каркаси будівель з монолітними залізобетон-ними ребристими перекриттями та системами головних і другорядних балок або перехресно розташованих балок жорстко закріплених до вертикальних несучих конструкцій – колон, пілонів, стін.
У статті досліджені причини руйнування залізобетонних плит перекриттів висотних каркасно-монолітних будівель при згинанні або продавлюванні від тиску на них знизу вибухових навантажень і ймовірного закручування будівлі в результаті реверсування вибухових впливів.
В статті наведені заходи по підсиленню ділянок конструкцій перекриттів висотних каркасно-монолітних будівель, які можуть бути зруйновані в результаті реверсування вибухового навантаження і направлення вибухового тиску вгору. Обґрунтована доцільність підсилення небезпечних ділянок монолітних залізобетонних плит перекриттів зовнішнім армуванням – приклеюванням армувальних матів у вигляді тканин, ламелей або сіток з вуглецевого волокна до верхніх зон плит біля вертикальних опор.

РЕАЛІЗАЦІЯ ПРИНЦИПІВ БУДІВЕЛЬНОГО ІНФОРМАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ (ВІМ) ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ РОЗРАХУНКУ ПРИ ПРОЄКТУВАННІ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ І СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННИХ КАРКАСНИХ БУДІВЕЛЬ

Вячеслав АДАМЕНКО, Олег РОМАНИШЕН — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Проаналізовано розвиток будівельного інформаційного моделювання в історичному контексті, зокрема, CAD-систем для 2D та 3D моделювання, які вважаються предтечею сучасних систем ВІМ моделювання, систем параметричного 3D моделювання, використання інформаційних технологій при розрахунках будівельних конструкцій, питання сумісного використання систем будівельного інформаційного
моделювання та інформаційних технологій розрахунку будівельних конструкцій.
На прикладі 20-ти поверхової каркасно-монолітної житлової будівлі, продемонстровано послідовність створення будівельної інформаційної моделі в ПК САПФІР, формування розрахункової моделі залізобетонного каркасу в ПК Ліра-САПР за рахунок прямої інтеграції вказаних програмних комплексів, розглянуті питання підготовки будівельної інформаційної моделі в ПК САПФІР до її передачі в ПК Ліра-САПР, а також, питання доопрацювання розрахункової моделі в ПК Ліра-САПР, зокрема, призначення
характеристик жорсткостей та навантажень, підбору армування елементів конструкцій.
Розглянуто послідовність створення розрахункової моделі сталезалізобетонного каркасу для
трьох варіантів сталезалізобетонних колон: трубобетонні колони; трубобетонні колони з жорстким армуванням перехресними сталевими смугами; трубобетонні колони з жорстким армуванням з перехресних двотаврів.
Для обраних найбільш завантажених колон, переважно першого поверху, що працюють за
умов центрального або позацентрового стиску, продемонстровано послідовність формування уточнених розрахункових моделей, шляхом моделювання вказаних колон та ділянок їх примикання до плит перекриття об’ємними 3D скінченними елементами. Приведено ізополя еквівалентних напружень, а також, окремо ізополя еквівалентних напружень сталевої оболонки та окремо бетонного осердя колон.

ОЦІНКА РЕАКЦІЇ НА ВОГОНЬ БУДІВЕЛЬНОЇ ПРОДУКЦІЇ МЕТОДОМ SBI (SINGLE BURNING ITEM)

Олена ОЛЕКСІЄНКО — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Відбудова України потребує прогресивних та новітніх конструктивних рішень з урахуванням вимог безпеки використання та пожежної безпеки будівельної продукції. Однією з найважливіших вимог, які встановлені для будівельних виробів і матеріалів, що використовуються всередині будівель на стінах і стелі, є вимога щодо ступеня горючості. В Україні наразі діє стандарт ДСТУ EN 13501-1 [3] щодо пожежної класифікації будівельної продукції. Стандарт визначає методи випробувань, що застосовуються до виробу, що оцінюється, а також критерії оцінки отриманих результатів випробувань з присвоєнням їм відповідних основних класів реакції на вогонь. Якщо необхідно оцінити поведінку виробу на подальшій стадії пожежі, тоді слід провести випробування методом SBI
(Single Burning Item) згідно ДСТУ EN 13823 [5].
Метод SBI відповідає стадії розвитку пожежі, на якій будівельний виріб піддається тепловому впливу поодинокого предмета, що горить. Випробування методом SBI може проводитися як самостійно для технологічних випробувань, так і для визначення основних експлуатаційних характеристик будівельних виробів. Проте, повна
класифікація реакції на вогонь залежно від класу повинна бути доповнена випробуваннями згідно ДСТУ EN ISO 11925-2 [4], ДСТУ EN ISO 1182 [6] або ДСТУ EN ISO 1716 [7]. У статті наведено опис процесу проведення випробувань методом SBI, як розраховуються результати випробування, які параметри розраховує система
вимірювань на випробувальному стенді SBI і що вони означають по відношенню до реальної пожежі, наведені результати досліджень деяких будівельних виробів при випробуванні методом SBI.

A THE USE OF METAL-TIMBER STRUCTURES IN THE RECONSTRUCTION OF INDUSTRIAL BUILDINGS FOR THE RENEWAL OF RESIDENTIAL REAL ESTATE

Ihor SKLIAROV, Denis MYKHAILOVSKYI, Tetiana SKLIAROVA — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

The use of modern renovation and reconstruction methods to transform industrial buildings into residential ones, especially in the context of post-war reconstruction efforts in Ukraine, is
becoming particularly relevant. To reduce the financial burden of new construction and facilitate the resettlement of refugees from Russian aggression, it is expedient to reconstruct existing decommissioned industrial buildings in ruined cities and migration zones into residential premises. Considering the specific volumetric and spatial solutions of industrial buildings, a significant amount of work is required to reorganize the internal space of such premises for adaptation as residential ones. At the same
time, the frames of production premises, due to significant distances between load-bearing structures, allow for more open and spacious premises with modern loft-style interiors. One of the ways to effectively achieve this goal is to install additional floors using metal-timber beams in industrial buildings. The low weight and high load-bearing capacity of such structures make it possible to create additional premises within the existing building volume, with minimal additional loads on the loadbearing frame and building foundations. This approach is not only econo-mically efficient but also offers a unique modern way of organizing the interior for comfortable living.
The aim of the research is to determine the efficiency and feasibility of using metal-timber I-beam profiles in the process of transforming indu-strial buildings into residential spaces. The study analyzes both domestic and foreign experience in the renewal and reconstruction of industrial buildings. The conclusions indicate that various functional adaptations of industrial buildings or complexes are possible depending on the project goals, as well as their further integration into the existing city infrastructure.
However, the implementation of this concept faces the challenge of the limit of the structural load that can be applied to existing load-bearing frame structures.
The reconstruction project must ensure the sustainability (or minimization) of additional loads, which allows reducing the required scope of work, and project implementation time, and minimizing investment. Taking into account the industrial nature of the original interior of production premises, the loft style is best suited to the concept of renovating industrial buildings into residential ones. The аpplication of the loft style for the reconstruction of
industrial zones is recommended as an economically advantageous option, supported by global experience. Special attention should be paid to the format of transforming production premises into residential ones using lightweight metal-timber roofs,
which can become an organic part of the interior
space.
Scientific novelty. The reconstruction of industrial buildings for residential purposes is a complex
and multifaceted process that requires thoughtful
decisions and a competent approach. In this article,
we will explore the advantages of using structures
made of combined metal-timber systems to create
technical solutions that meet the requirements of
economic viability, environmental friendliness, and
energy efficiency in the reconstruction process.
Practical significance. The application of metaltimber constructions allows for the rapid and efficient restoration of industrial buildings, transforming them into residential housing to address the
shortage of living space due to the displacement of
refugees from Russian aggression. These constructions have significantly lower weight and cost compared to traditional materials such as concrete or
steel, while ensuring high strength and reliability.
Additionally, they are made from environmentally
friendly renewable materials and have an attractive appearance, making them an ideal choice for the reconstruction of industrial buildings into residential housing.

ДОСЛІДЖЕННЯ КОРОЗІЙНО-МЕХАНІЧНОЇ СТІЙКОСТІ АРМАТУРНИХ СТАЛЕЙ, ПРИЗНАЧЕНИХ ДЛЯ ЕКСПЛУАТАЦІЇ В ГІДРОТЕХНІЧНИХ СПОРУДАХ

Володимир ГОЦ, Валерій МАКАРЕНКО, Оксана БЕРДНИК — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Згідно аналітичного огляду можна сказати, що при тривалому терміні експлуатації залізобетонних конструкцій гідротехнічних споруд їх окремі елементи наприклад арматурні стрижні руйнуються внаслідок недостатньої втомно-корозійної міцності металу арматури.
Вони виникають здебільшого під дією основних змінних навантажень – згину, коливань залізобетонних плит, механіко-ерозійних дій середовища.
Основними причинами руйнування арматури є її розрив та втомлюваність внаслідок багаторазової дії силових факторів. Особливо інтенсивно
руйнується поверхнева зона арматури в з’єднанні з бетоном унаслідок слабкої міцності зчеплення. Однією з причин руйнування з’єднань
арматури з бетоном може бути також застосування низько міцних арматурних сталей.
Підвищення корозійно-механічної надій-ності залізобетонних конструкцій гідротехнічних споруд можливо за рахунок використання: для
виготовлення арматурних стрижнів які є основною силовою структурою залізобетону економно модифікованих легованих сталей, які проходять складну термічну обробку і які характеризуються високими корозійно-втомними власти востями при роботі в агресивних середовищах при циклічних (знакозмінних) навантаженнях.
Досліджена стійкість проти СКРН, ВІР і корозійно-механічної втомності арматурних сталей призначених для будівельної промисловості. Встановлено, що дослідні сталі, економно модифікована РЗЕ, міддю нікелем особливо хромом ніобієм і ванадієм задовольняють вимогам Міжнародного стандарту NACE MR 0175-96 по хімічному складу і механічним властивостям, а сталі марок 10ХСНДА і 20Ф не мають достатньо високого спротиву СКРН (граничні напруження < 0.8∙σ0.2min) і корозійно-втомному руйнуванню, причому сталі марок 20Ф і 06Г2Б показали низький спротив ВІР (CLR > 6% і CTR >3%).
Отже, слід проводити повний (1005-вий) вхідний контроль корозійно-механічної стійкості усіх матеріалів, які залучені до виготовлення залізобетонних конструкцій гідротехнічного призначення для експлуатації в сірководеньвмісних середовищах.

РОЗВ’ЯЗАННЯ ФІЗИЧНО НЕЛІНІЙНИХ ЗАДАЧ ДЕФОРМУВАННЯ МАСИВНИХ І ТОНКОСТІННИХ ПРИЗМАТИЧНИХ ТІЛ

Іван МАРТИНЮК — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Викладені результати чисельного дослідження на тестових прикладах збіжності розробленого варіанту напіваналітичного методу
скінченних елементів. Виконано порівняння витрат машинного часу і точності розв’язання пружних і пластичних задач, отриманих на основі скінченних елементів зі змінними і усередненими механічними параметрами.
Досліджено збіжність методу скінчених елементів і напіваналітичного методу скінчених елементів при розрахунку призматичних тіл, навантажених локалізованими і розподіленими зовнішніми впливами. В розробці на основі моментної схеми скінченних елементів і напіваналітичного варіанту методу скінчених елементів ефективного
чисельного підходу до дослідження довільно навантажених масивних і тонкостінних призматичних тіл складної форми, деформування яких може
проходити за межею пружності матеріалу. За рахунок подання переміщень поліномами і використання ітераційних методів розв'язання систем дозволяють рівнянь даний підхід розвинений стосовно розрахунку об'єктів з довільними граничними умовами на торцях, що дозволило розширити область ефективного застосування напіваналітичного методу скінчених елементів на новий клас задач.
Розв’язано ряд нових складних завдань пружного і пружно-пластичного деформування масивних і тонкостінних призматичних тіл, що мають
самостійне прикладне значення.

УПРАВЛІННЯ ТЕРМІНАМИ ТУЖАВЛЕННЯ ШЛАКОВМІЩУЮЧИХ ЦЕМЕНТІВ, АКТИВОВАНИХ МЕТАСИЛІКАТОМ НАТРІЮ

Ігор РУДЕНКО, Володимир ГОЦ, Олександр ГЕЛЕВЕРА, Андрій РАЗСАМАКІН — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

У світовій будівельній практиці все більше зростає потреба у високоміцних бетонах з інтенсивним набором міцності у ранні строки у зв'язку підвищенням вимог до фізикомеханічних та експлуатаційних характеристик бетонів та прагненням до скорочення термінів
будівництва. Лужно-активовані цементи, виготовлені з використанням силікатів натрію, здатні демонструвати швидкий набір міцності і високу стандартну кінцеву міцність, що обумовлено модифікуючою дією аморфного кремнезему, присутнього у розчинному склі. Але проблемою ефективного використання таких цементних композицій є короткі строки тужавлення.
Метою даної роботи було дослідження впливу способу введення низькомодульного силікату натрію до шлаковміщуючих композицій,
їх складу та впливу кількості модифікуючої добавки на строки тужавлення. У результаті виконаних робіт розроблено механізм управління строками тужавлення у в'яжучій системі "шлак + клінкер + метасилікат натрію".
Встановлена залежність термінів тужавлення від способу введення в систему "шлак + клінкер" метасилікату натрію, від складу цементу і від
типу та кількості добавки-модифікатора. Показано, що введення метасилікату натрію до цементу у вигляді водного розчину призводить до набагато більшої інтенсифікації структуроутворюючих процесів у порівнянні з варіантом використання метасилікату у вигляді порошку із замішуванням водою.
Встановлено, що зростання вмісту клінкеру у шлако-клінкерній суміші веде до суттєвого скорочення строків тужавлення.

Дослідження впливу добавки ЛСТМ показало можливість ефективного управління строками тужавлення за умови підвищеної кількості використання цієї добавки, а саме - до 4%.
В результаті отримано технологічно прийнятні строки початку тужавлення у межах 0-38…2-24 год-хв при використанні добавки ЛСТМ у кількості 2…4%. Результати дослідження структуроутворення лужно-активованих шлаковміщуючих цементів підтвердили вищенаведені висновки і знаходились у хорошій кореляції з отриманими фізико-технологічними
результатами.

ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ І РОЗРАХУНКУ НАГЕЛЬНИХ ЗЄДНАНЬ ДЕРЕВ’ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ З ВРІЗНИМИ ПЛАСТИНАМИ ЗА EС5

Людмила ЛАВРІНЕНКО, Людмила АФАНАСЬЄВА, Віталій ТОНКАЧЕЄВ — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

В роботі проведено огляд теоретичних та експериментальних досліджень стосовно з’єднань деревних конструкцій на сталевих нагелях із сталевими врізними пластинами. Правильний вибір типу з’єднань дозволяє суттєво
впливати на загальну вартість конструкції через формування конструктивної і призначення монтажної схеми конструкції (мінімізація кількості вузлових та монтажних з’єднань), оптимальна уніфікація з’єднань є додатковим аргументом при створенні економічного та конкурентоспроможного рішення. Для аналізу з’єднання нагельного типу враховується, що зусилля передається за рахунок опору кріпильного елемента згину та зсуву, а також зминання в з’єднуваних дерев’яних елементах. Як граничні стани нагельного з’єднання розглядаються втрата міцності через зминання та розколювання деревини стінки отвору, а також через згин нагеля в нагельному гнізді. Розглядувані в огляді роботи надають великий фактичний матеріал стосовно міцності з’єднань залежно від геометричних та фізичних параметрів його складових, а також жорсткості з’єднання, що на сьогодні є предметом активної уваги дослідників. Звертається увага на необхідність дослідження роботи з’єднання для передачі моментного навантаження при груповій роботі з’єднання. Аналіз чисельних експериментів надає можливість переконатися в надійності чинних правил і норм проектування ЕС5 та
імплементованих до них норм проектування ДБН В.2.6-161:2017, а також дозволили виявити недоліки та межі застосування правил проектування стосовно цього виду з’єднань. РеЗультати чисельних та експериментальних досліджень є основою для вдосконалення конструктивних рішень та перевірки моделей чисельного моделювання.

ОСОБЛИВОСТІ РОЗРАХУНКУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ НА ДІЮ ПОПЕРЕЧНОЇ СИЛИ ЗА РІЗНИМИ НОРМАМИ

Леонід СКОРУК — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

Дія поперечної сили ймовірно є найбільш вивченим видом пошкодження залізобетонних конструкцій із звичайною або попередньо-напруженою арматурою. Однак, деякі питання залишаються невизначеними або спірними. На відміну від опору на згин, не існує навіть однозначної загальноприйнятої розрахункової моделі, яка б описувала поведінку конструкцій при дії поперечної сили.
В балках поперечна сила здебільшого діє разом із згинальним моментом. Напружений стан у будь-якій точці балки характеризується повними напруженнями – сукупністю нормальних і дотичних напружень.
У точках, де дотичні напруження дорівнюють нулеві, діють головні розтягуючі і головні стискаючі напруження.
Головні майданчики нахилені під кутом 45 і 135 до поздовжньої осі балки. На нейтральній осі балки, де нормальні напруження дорівнюють нулеві, головні напруження за значенням дорівнюють дотичним (сколюючим) напруженням.
Головні стискаючі напруження переважно можуть бути сприйняті бетоном і вони, як правило, не є вирішальними. Найнебезпечнішими є головні розтягуючі напруження. Оскільки бетон погано опирається розтягу, головні розтягуючі
напруження спричиняють утворення похилих тріщин. Критерієм їх виникнення є перевищення головними розтягуючими напруженнями міцності бетону на розтяг. Якщо утворюються похилі тріщини, в стінці балки необхідне розміщення відповідної арматури, яка сприймає розтяг. Такою арматурою можуть бути або вертикальні, або похилі стержні.
Одним із головним питань у різних методиках розрахунку елементів на дію поперечної сили є питання про те, що її сприймає – лише бетон, лише арматура чи спільно бетон і арматура?
Не дивлячись на деяку ступінь невизначеності, проектування за похилими перерізами можна здійснювати із впевненістю, оскільки прийняті методики розрахунку у різних нормах були перевірені і скореговані на основі великої
кількості експериментальних даних.

ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНИХ КОНСТРУКТИВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗБІРНИХ ДРЕНАЖНИХ ТРУБОПРОВОДІВ МЕЛІОРАТИВНИХ СИСТЕМ

Андрій КРАВЧУК, Олександр КРАВЧУК — Sat, 23 Dec 2023 00:00:00 +0200

В роботі на основі проведеного аналізу диференційних рівнянь, що описують
рух рідини зі змінною витратою в напірних збірних дренажних трубопроводах, запропоновано методику розрахунку ефективних конструктивних характеристик розглядуваних труб.
Вважається, що зміна витрати вздовж шляху за довжиною збірника здійснюється безперервно.
Досліджувана система диференційних рівнянь складається з рівняння гідравліки змінної маси і модифікованого рівняння фільтрації. Шляхом введення нових оригінальних змінних вихідна система зводиться до безрозмірного вигляду.
Під ефективними характеристиками дренажного трубопроводу в роботі розуміються параметри, при яких ґрунтові води надходять в трубу
на всій її довжині з інтенсивністю не меншою за величиною ніж задана за технологіч-ними вимогами. Показано, що величина ефективних параметрів в основному залежить від величини трьох важливих факторів: коефіцієнта опору збірного дренажного трубопроводу «ζl»; відстані між дренажними трубами «E»; узагальненого параметра «A», який комплексно враховує конструктивні і фільтраційні характеристики розглядуваного потоку. При проведенні аналізу використано поняття фіктивного дренажного трубопроводу нескінченної довжини або трубопроводу з нескінченною фільтруючою спроможністю його
бічної поверхні. При цьому забезпечується необхідний перепад напорів між рівнем ґрунтових вод і п’єзометричним напором всередині реального і фіктивного трубопроводів. Отримані розрахункові формули досить прості і зручні для
використання.
Приведено приклад розрахунку ефективних характеристик реального напірного збірного дренажного трубопроводу.
Представлена методика розрахунку безумовно буде корисною при реальному проектуванні збірних дренажних труб меліоративних систем, оскільки її використання дозволить раціонально розраховувати їх параметри і за рахунок цього суттєво зменшити вартість будівництва і забезпечити оптимальні умови експлуатації меліоративних систем.