Строительная механика инженерных конструкций и сооружений

Температурные напряжения в процессе твердения массивных монолитных конструкций являются значимым фактором риска раннего трещинообразования, что напрямую влияет на долговечность и несущую способность зданий и сооружений. Упрощенные методы расчета, основанные на гипотезах о характере распределения температур и напряжений, часто демонстрируют невысокую точность, что актуализирует поиск более совершенных подходов к прогнозированию напряжённого состояния. Авторами предложен метод прогнозирования температурных напряжений в массивных монолитных фундаментных плитах на основе искусственных нейронных сетей (ИНС) с использованием данных мониторинга температур в режиме реального времени. Для этого были исследованы три архитектуры ИНС - рекуррентная, прямого распространения и каскадная. В целях обучения сформирован обширный датасет, включающий 499 800 записей, полученных на основе параметрических конечно-элементных расчётов. Модели продемонстрировали высокую точность предсказания, при этом наилучший результат показала нейросеть прямого распространения со среднеквадратической ошибкой 0,025 МПа². Верификация на экспериментальных данных подтвердила практическую применимость подхода, включая способность прогнозировать момент образования трещин. Разработанный метод позволяет эффективно и с меньшими вычислительными затратами, по сравнению с традиционным моделированием, анализировать данные мониторинга температур в реальном времени, что способствует повышению надёжности строительных конструкций.

Объектом исследования являлась составная пространственная стержневая конструкция цилиндрической формы с покрытием в форме усеченного конуса. Цилиндрическая часть данной конструкции представляла собой регулярно упорядоченную стержневую решетку, образованную из плоских правильных шестиугольников. Для соединения стержней шестиугольников использовались блоки, включающие линейные и поворотные пружины. Коническое покрытие представляло собой обычную рамно-ферменную конструкцию. Цель исследования - численный анализ напряженно-деформированного состояния пространственной стержневой конструкции при динамическом воздействии с учетом податливости узловых связей. В качестве математического аппарата использован метод конечных элементов в форме метода перемещений. Вычислительные эксперименты позволили спроектировать конструкцию блока узлового соединения стержней решетки. С помощью натурной модели, включавшей три секции решетки, выполнено исследование кинематических параметров спроектированного блока узлового соединения стержней.

Покрытия в виде пластин и оболочек на сложных криволинейных планах являются распространенными конструктивными решениями в архитектуре. Такие конструкции имеют ряд преимуществ. Срединные поверхности оболочек и пластин на криволинейно-трапециевидных планах строятся при помощи параметрических и векторных уравнений и имеют ряд особенностей при расчете их напряженно-деформированного состояния. Для конструкций такой формы не получено аналитического точного решения, но возможно получить численное решение, например, методом конечных элементов и вариационно-разностным методом. В такой ситуации для верификации расчетов сравнение результатов, полученных при помощи разных численных процедур, полезно и актуально. Проведен сравнительный анализ результатов расчета напряженно-деформированного состояния пластины на криволинейном плане, полученных перечисленными методами. В литературе недостаточно разработана тема расчета пластин и оболочек на криволинейно-трапециевидном плане. Цель исследования - получить данные расчета напряженно-деформированного состояния пластины на криволинейно-трапециевидном плане, а также оценить применимость и особенности двух методов при расчете подобных конструкций. Для выполнения поставленных задач применено программное обеспечение: программный пакет ANSYS APDL для расчета методом конечных элементов, авторская программа SHELLVRM для расчета вариационно-разностным. Получены и проанализированы параметры напряженно-деформированного состояния пластины на криволинейно-трапециевидном плане, произведена верификация полученных результатов, даны рекомендации по внедрению обоих способов расчета в практику анализа конструкций, выявлены вычислительные трудности и особенности обоих методов.

Исследование направлено на совершенствование способов испытания стальных фибр, бетона и фибробетонных элементов на растяжение, изгиб и на совместное действие усилий растяжения, среза и изгиба. Разработка новых и улучшение существующих экспериментальных методов подготовки исходных данных для проектирования конструкций на основе фибробетона стала сегодня актуальной задачей, поскольку темпы появления на рынке новых видов стальных фибр опережают те исследования механических свойств фибробетонов, созданных на основе этих видов фибр, которые необходимы для создания полноценной расчетной модели работы фибробетонных конструкций в эксплуатационных условиях. Предложен и рассмотрен способ испытания и устройство для исследования механических свойств фибры, бетона и фибробетонных элементов, описан принцип работы созданного экспериментального устройства и особенности регистрирующего оборудования. Подробно описана апробация созданной экспериментальной установки, даны ссылки на результаты, полученные с применением описанного в статье способа испытания. Комплекс исследований, проведенных с применением созданной экспериментальной установки, позволил получить новые и уточнить существующие данные о диаграммах, характеризующих работу стальных фибр в бетоне. Такие диаграммы применили для построения математической модели анализа напряженно-деформированного состояния нормального сечения изгибаемых фибробетонных элементов и для оценки прочности и надежности фибробетонных конструкций, работающих на изгиб.