Том 21, № 1 (2025)

Исследовалось влияние узловых сопряжений на величины внутренних усилий в элементах металлического каркаса ребристо-кольцевого купола, в том числе и при разном количестве поддерживающих его колонн. При этом сохранялась циклическая симметрия колонн по всему контуру купола. Все элементы купольного каркаса и колонны приняты из стальных труб. Объектами исследования служили купольные каркасы, которые отличались друг от друга как разными узловыми сопряжениями, так и разным количеством поддерживающих его колонн. Купола имеют одинаковое геометрическое строение и размеры, одинаковые сечения однотипных элементов каркаса и воспринимают одинаковые нагрузки. Исследования проводились посредством расчетов компьютерных моделей каркасов. Модели с разными узловыми сопряжениями получены постепенным преобразованием изначально назначенных шарнирных узлов в жесткие, а разное количество колонн создавалось регулярным их удалением из исходной компьютерной модели. В процессе расчетов определялись внутренние усилия N и M в элементах каркасов всех моделей, которые сравнивались между собой. Получены сравнительные диаграммы внутренних усилий N и M в элементах каркасов исходной и всех преобразованных моделей. Дана оценка работы элементов ребристо-кольцевых куполов с разными узловыми сопряжениями для каркасов с разным количеством колонн. По результатам исследования отмечены значительные изменения изгибающих моментов M в нижнем кольце и продольных сил N в колоннах. Причем характер изменения усилий зависит от вида узловых сопряжений.

Объект исследования - сцепление арматуры с бетоном после воздействия высоких температур и коррозии, что имеет ключевое значение для оценки долговечности железобетонных конструкций. Анализ научных источников показал, что при температурах выше 300 °C сцепление ухудшается за счет термического расширения арматуры, деградации цементного камня и образования трещин. Одновременно коррозия снижает адгезию и ослабляет механическое зацепление, ускоряя разрушение бетона. Однако комплексное влияние этих факторов изучено недостаточно, а существующие модели сцепления не учитывают их одновременное воздействие. В рамках эксперимента исследовались бетонные образцы с арматурой A500C, подвергнутые электрохимической коррозии и нагретые до 400 °C. Испытания на выдергивание арматуры выявили значительное снижение сцепления, связанное с разрушением адгезионного слоя и изменением механизма взаимодействия: в ненагретых образцах сцепление обеспечивалось пластическими деформациями, тогда как в нагретых обеспечивалось трением о продукты коррозии. Сравнение с предыдущими исследованиями, рассматривающими влияние температуры, типов арматуры и скоростей нагрева, подтвердило согласованность результатов и позволило уточнить роль предварительной коррозии. Полученные экспериментальные данные не только подтверждают существующие исследования, но и дополняют их за счет учета предварительной коррозии, что ранее рассматривалось в ограниченном объеме. Результаты могут быть использованы для прогнозирования последствий термических воздействий, оценки остаточной прочности конструкций и разработки методов восстановления.

Тонкие оболочки со срединными цилиндрическими и коническим поверхностями пользуются наибольшей популярностью. Построено множество сооружений оболочечного типа в форме поверхностей вращения и поверхностей переноса, для которых имеется несколько десятков критериев оптимальности. Рассмотрены гиперболические, параболические, эллиптические и круговые цилиндрические своды на прямоугольных планах, для которых, как показало тщательное изучение опубликованных источников, отсутствуют сравнительные расчеты на прочность, устойчивость и динамику, хотя архитекторы уже пытаются расширить номенклатуру срединных поверхностей линейчатых оболочек нулевой гауссовой кривизны на прямоугольном плане за счет торсовых поверхностей. Исследованы пять тонких цилиндрических оболочек, очерченных по алгебраическим поверхностям второго порядка с разными образующими плоскими кривыми. Изучено напряженно-деформированное состояние гиперболического, параболического, эллиптического и кругового цилиндрических сводов на прямоугольных планах от действия статической нагрузки типа собственного веса при одинаковых размерах в плане, одинаковых стрел подъема, толщин и конструктивных материалов оболочек, то есть выполнен сравнительный расчет. Установлено, что наименьшие (максимальные) тангенциальные напряжения возникают в эллипсоидальной оболочке с неполным полуэллипсом, а наименьшие (максимальные) изгибные и суммарные напряжения возникают в параболической цилиндрической оболочке, что подтверждают результаты расчетов, ранее выполненных исследователями по аналитической безмоментной теории. Следовательно, в строительных конструкциях желательно использовать эллипсоидальные цилиндрические оболочки с неполным полуэллипсом в поперечном сечении. В настоящее время практически все задачи строительной механики оболочек решаются численными методами, поэтому для решения поставленной задачи был выбран метод конечного элемента в перемещениях.

Поверхностные слои обычно сложены относительно рыхлыми грунтами, значительно отличающимися по сейсмическим характеристикам от более глубоких слоев. Из-за этого оказывается затруднительным применять общую исходную сейсмическую информацию, не учитывающую локальные инженерно-геологические условия. В общем случае сейсмическое воздействие задается в виде спектров максимальных реакций для скальных или жестких грунтов. Для учета локальных геологических условий применяются поправочные грунтовые коэффициенты, которые не всегда правильно описывают усиление колебаний. Для получения аналитических зависимостей использовался метод решения задач теории упругости, основанный на свойствах изображения Фурье финитных функций. Используя теорему взаимности, определены перемещения свободной поверхности от нагрузки на границе раздела, которая задается падающей волной. Описаны способы задания исходных сейсмических воздействий в современных нормативных документах разных стран. Разработана методика, позволяющая учитывать влияние мягких слоев грунта на параметры спектров максимальных реакций. Получено выражение для коэффициентов усиления спектров максимальных реакций в поверхностных слоях грунтов, позволяющее более точно оценивать локальные инженерно-геологические условия, учитывая резонансные эффекты колебаний поверхности. Приведен пример определения коэффициентов усиления колебаний грунта для грунтовых условий Сирийской Арабской Республики.

Исследование направлено на оценку механических характеристик бетона, модифицированного ультрадисперсными порошками, произведенными из строительных отходов методом тонкого помола. Для достижения цели были изготовлены и испытаны образцы бетона с различным содержанием ультрадисперсных порошков в цементной матрице. Механические свойства образцов оценивались по показателям прочности на сжатие и модулю упругости. Испытания проводились на образцах бетона, выдержанных в течение 7, 14, 21 и 28 сут, с последующим анализом средних значений трех измерений для каждой временной точки. Результаты исследования показали, что бетонные смеси, содержащие ультрадисперсные порошки, обладают улучшенными механическими характеристиками по сравнению с контрольными образцами. Оптимальное содержание ультрадисперсных порошков составляет 20 % от массы цемента. Прочность на сжатие таких бетонных образцов через 28 дней твердения превосходит контрольные значения на 46 %. Это свидетельствует о возможности использования ультрадисперсных порошков для повышения эксплуатационных качеств бетонных конструкций. В рамках экспериментальных исследований установлено, что размер, концентрация и химический состав ультрадисперсных частиц существенно влияют на механические свойства бетонных смесей, модифицированных ультрадисперсными порошками строительных отходов.

Силовая нагруженность строительных, дорожных и сельскохозяйственных машин определяется во время экспериментально-производственных испытаний с использованием датчиков усилий. Цель исследования - совершенствование методов экспериментального определения горизонтальных усилий, передаваемых в мобильных агрегатах с применением тензометрических датчиков, совмещаемых с элементами крепления технологических машин. Рассмотрены напряженно-деформируемое состояние и деформации измерительных тензорезисторов при различных схемах их расположения на тензометрических пальцах круглого сечения. При определении горизонтальной нагрузки на транспортное средство с использованием предварительно калибруемых тензометрических пальцев экспериментально установлено, что упомянутые тензорезисторы могут дополнительно реагировать и на вертикальную нагрузку, что приводит к появлению систематических погрешностей при оценке горизонтальной нагрузки. Для устранения этого явления предложено перед проведением основной калибровки датчиков горизонтального усилия предварительно определить положение, при котором калибруемый тензодатчик не будет реагировать на вертикальное усилие путем его поворота относительно продольной оси с последующим обеспечением фиксации в этом положении. Влияние осевых усилий на тензометрические пальцы, воспринимаемых тензорезисторами, также может приводить к искажению поля напряжений в теле тензопальца, учет влияния которого на тензометрические пальцы требует проведения дополнительных экспериментальных исследований.