Том 18, № 3 (2022)

Экспериментальное определение параметров силового сопротивления железобетонных конструкций, направленное на их защиту от аварийных запроектных воздействий, является важным направлением в повышении механической безопасности зданий и сооружений в условиях современных вызовов. В связи с этим целью исследования стала экспериментальная оценка параметров деформирования в сложнонапряженных элементах железобетонных рам при особых аварийных воздействиях, вызванных внезапным удалением одного из несущих элементов. Экспериментальные исследования выполнены для двух железобетонных рам, одна из которых испытана при мгновенном удалении средней колонны, а вторая - при удалении крайней. Конструкции рам запроектированы двухпролетными с тремя этажами по высоте и с использованием пространственных арматурных каркасов, обеспечивающих сопротивление кручению с изгибом. Приведены результаты экспериментально-теоретических исследований конструкций железобетонных рам в запредельных состояниях при особых воздействиях и проведена оценка перемещений, трещинообразования и разрушения рассматриваемых сложнонапряженных элементов конструкций при таких воздействиях. Установлено, что вид напряженного состояния, картина образования, раскрытие и развитие трещин существенно влияют на параметры деформирования и диссипативные свойства элементов конструктивной системы.

Бетон широко используется в качестве строительного материала во всем мире. Однако его применение в строительных конструкциях ограничено по причине его низкой прочности на растяжение. Эта проблема частично решается использованием стальной стержневой арматуры и применением дисперсного армирования различными типами волокон. В исследовании предлагается одновременное традиционное армирование бетонной конструкции стальными стержнями с дополнительным дисперсным армированием натуральными кокосовыми волокнами, относительно дешевыми и широкодоступными во многих странах Африки, Азии и Латинской Америки. Цель исследования - анализ эффективности предложенного решения путем сравнения необходимого количества стальной арматуры (по массе) для балки из традиционного бетона и аналогичной балки с дополнительным дисперсным армированием кокосовыми волокнами. Изучены прогибы и трещинообразование в балках. Применялось программное обеспечение Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2022. Результаты показали, что балка, дополнительно армированная кокосовым волокном, требует меньшего на 11 % количества стальной арматуры (по массе) по сравнению с аналогичной балкой из традиционного железобетона. Кроме того, балка, армированная кокосовым волокном, испытывала на 6 % меньший прогиб, а также наблюдалось существенно меньшее образование трещин под действием нагрузки по сравнению с простой бетонной балкой. Доказано, что предложенный в работе подход заметно улучшает работу железобетона в конструкции, что в том числе позволяет получить существенную экономию арматурной стали.

Описано использование традиционных аппроксимирующих функций непосредственно к искомому вектору перемещения внутренней точки конечного элемента для его определения через узловые неизвестные в виде векторов перемещений и их производных. Для анализа напряженного состояния геометрически нелинейно деформируемой оболочки вращения на шаге нагружения разработан алгоритм формирования матрицы жесткости шестигранного конечного элемента с узловыми величинами в виде приращений перемещений и их производных. Для получения искомых аппроксимирующих выражений использована традиционная теория интерполяций, которая при расчете в криволинейной системе координат применена к вектору перемещения внутренней точки конечного элемента для его аппроксимации класса С(1) через узловые векторы перемещений и их производные. Для координатного преобразования получены выражения базисов узловых точек через базисные векторы внутренней точки конечного элемента. После координатных преобразований находятся аппроксимирующие выражения класса С(1) для компонент вектора перемещения внутренней точки конечного элемента, приводящие в криволинейной системе координат к неявному учету смещения конечного элемента как жесткого целого. На примерах расчета получены подтверждающие результаты разработанного метода аппроксимации искомых величин МКЭ при значительных смещениях конструкции как абсолютного твердого тела.

В настоящее время отсутствуют исследования по классификации архитектурных стилей для оболочек и оболочечных структур. Имеется только одна работа, где перечисляются архитектурные стили с указанием дат их возникновения и затухания использования, а также имен основателей. Сейчас увеличивается интерес к проектированию, расчету и строительству тонкостенных оболочек и оболочечных структур. В мире нет стран, где в XXI в. не было построено ни одной оболочечной структуры. В связи с этим требуется уточнять классификацию этих сооружений и распределение их по группам. Цель работы - сбор информации обо всех известных архитектурных стилях применительно к оболочкам и оболочечным структурам и группировка их по характерным чертам и признакам. Все архитектурные стили распределены по пяти группам: авангард, ар-деко, модернизм, экоархитектура и новейшие стили. Приведена схема, показывающая распределение архитектурных стилей по этим группам применительно к рассматриваемым сооружениям. Выявлено взаимовлияние стилей и показано наличие у некоторых из них архитектурных направлений и стилевых течений. Представленные выводы могут потребовать дальнейших уточнений и развития, так как среди специалистов нет единого взгляда на перечень архитектурных стилей и их классификации.

Рассматриваются движения подкрепленной сети. Сетчатые системы используются в различных областях современной техники, авиации, рыболовстве, строительстве. За последние годы большое внимание привлекали полные уравнения, которые описывают движение деформируемой нити. В соответствии с поставленной задачей подкрепление сети осуществляется добавлением членов в уравнениях движения. В плоском случае изучается статическое поведение конструкции и выводятся уравнения, позволяющие исследование движения. Задача распространения волн в деформируемых нитевых системах с учетом значительного отклонения формы нитей от первоначального прямолинейного в математическом отношении весьма сложна, так как уравнения движения представляют собой систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Для ее решения используется метод характеристик. Им же решается задача о распространении волн разгрузки (в случае нагрузки возникают ударные волны). В зависимости от распределения скорости на границе определяется распределение деформации постоянной на характеристиках. Результаты строятся численным интегрированием интегралов, найденных методом характеристик. Решение с помощью уравнений характеристик показывает возникновение бегущих волн.