Том 18, № 4 (2022)

Энергосбережение, эксплуатационная надежность зданий и сооружений различного назначения определяется долговечностью применяемых при их возведении строительных материалов и изделий. К настоящему времени на основе полиструктурной теории разработаны каркасные строительные композиты. Каркасная технология изготовления строительных изделий заключается в предварительном изготовлении каркасов из крупнопористых смесей с последующим заполнением пустот в отвердевшем каркасе матрицей - пластифицированным связующим, тонкодисперсной или мелкозернистой композицией, при этом каркасы и матрица могут быть сформированы на различных связующих. Данная технология дает возможность получать строительные материалы и изделия с сочетанием самых различных и даже несовместимых вяжущих с заранее заданным комплексом свойств, то есть открывает путь к направленному материаловедению. Представлены результаты теоретических исследований и расчета технологических и физико-механических свойств каркасных композиционных строительных материалов. Выявлены закономерности структурообразования каркасных композитов на уровне формирования каркасов и матриц, а также при их объединении. Установлено, что процесс пропитки каркаса матрицей подчиняется закономерностям движения свободнодисперсных или связнодисперсных систем. Получены формулы для расчета структурных напряжений в твердеющих каркасных композитах. С феноменологических позиций получены аналитические зависимости для расчета коэффициента теплопроводности изделий. Для моделей из упорядоченно расположенных заполнителей получены выражения для расчета модуля упругости и показана кинетика процессов разрушения каркасных композитов при их нагружении. Установлены теоретические зависимости для вычисления коэффициента диффузии в каркасных композитах от основных структурообразующих факторов.

Представлены результаты анализа данных комплексных натурных исследований вертикальных деформаций приконтактного слоя скального основания и полных осадок секций бетонной плотины Богучанской ГЭС в целях определения состояния контакта подошвы бетонной плотины со скальным основанием. Цель исследования заключается в контроле состояния контакта подошвы бетонной плотины с основанием посредством анализа комплекса натурных наблюдений за вертикальными деформациями приконтактной зоны основания секций бетонной плотины и полными осадками секций бетонной плотины для обоснования устойчивости секций бетонной плотины. В целях контроля вертикальных деформаций приконтактной зоны скального основания установлена струнная контрольно-измерительная аппаратура (датчики перемещений ПЛПС-10). Полные осадки секций бетонной плотины измеряются с помощью потолочных марок, установленных в цементационной галерее. Анализ натурных данных о полных осадках секций бетонной плотины и вертикальных деформациях приконтактного участка скального основания показал, что контактный шов между подошвой секций бетонной плотины и основанием находится в условиях вертикального сжатия. Результаты анализа имеющихся данных комплексных исследований вертикальных деформаций приконтактного слоя скального основания и полных осадок секций бетонной плотины позволили обосновать устойчивость секций бетонной плотины.

Приведены итоги сопоставительного анализа различных подходов, расчетных моделей, методов расчетного анализа нагруженной конструктивной системы, а также полученных результатов такого расчета на внезапный отказ одного из несущих элементов. Показано, что методы расчета, рекомендованные российскими и зарубежными нормами, построены на одинаковой методологической основе, а рекомендованные варианты выбора вторичных расчетных схем в статической, квазистатической и динамической постановках имеют разную сложность, но дают достаточно близкие, приемлемые для практических расчетов результаты. Некоторые различия результатов связаны с различными подходами к учету времени перераспределения реакции удаляемого элемента, то есть, по существу, с режимом выключения из конструктивной системы удаляемого элемента. Обсуждается вопрос о критериях особого предельного состояния. Показана целесообразность включения в нормативный документы дополнительного критерия для учета возможности потери устойчивости элементов конструктивной системы при особых воздействиях и, соответственно, положений по защите конструктивных систем от исчерпания несущей способности, связанного с потерей устойчивости. В качестве такого критерия может быть принято достижение точки предельного равновесия на диаграмме «продольная сила - поперечный прогиб».

Цель работы - исследовать поведение тонкостенной балки I сечения, нагруженной изгибом и кручением, используя теоретические, численные и экспериментальные подходы. В данной работе основным критерием для рассмотрения различных методов анализа является геометрическая характеристика сечения. Сравниваются результаты, полученные методом конечных элементов, численным методом, а также экспериментальные данные. При анализе методом конечных элементов учитывается дополнительная степень свободы в узле для включения повторно деформированного кручения, таким образом, размерность матрицы жесткости составляет 14×14. Результаты расчета по данной теории сравниваются с численным решением, полученным с помощью программы конечных элементов, и с результатами эксперимента. Рассматривается двутавровое сечение балки, подверженной изгибу с кручением. Представлены деформации, напряжения и распределения напряжений открытых тонкостенных конструкций, подверженных изгибу и кручению, с использованием экспериментальных методов. Сравнительные результаты для угла закручивания, деформаций и нормальных напряжений в элементе рамы, подвергнутом комбинированному нагружению, отображены графически. Для оценки полученных результатов проведено теоретико-калькуляционное, численное и экспериментальное исследование поведения двутавровой балки при изгибе и ограниченном кручении. Выявлено, что результаты, полученные в соответствии с предложенной авторами уточненной теорией, имеют хорошую сходимость с экспериментальными данными и достаточно близки к значениям, полученным с помощью коммерческого программного обеспечения.

Исследование напряженно-деформированного состояния оболочки одинакового ската с эллипсом в основании не получило широкого распространения. Настоящая работа является частью серии статей, посвященных анализу геометрии и напряженного состояния торсов одинакового ската с направляющим эллипсом различными методами при различных нагрузках и условиях опирания. Представлен вывод дифференциальных уравнений равновесия безмоментной теории оболочек для определения внутренних сил в торсе с направляющим эллипсом под действием внутреннего давления. Аналитические результаты сравниваются с результатами, полученными методом конечных элементов (МКЭ) и вариационно-разностным методом (ВРМ). Определены преимущества и недостатки трех методов расчета и установлено, что результаты ВРМ точнее по сравнению с МКЭ, но программное обеспечение на основе МКЭ является более мощным инструментом для выполнения расчета конструкции.

Показана возможность преобразования алгебраических поверхностей с главным каркасом из трех суперэллипсов общего вида в линейчатые поверхности нескольких видов. Для этого необходимо взять один, два или все три суперэллипса в форме ромба, то есть в явных алгебраических уравнениях соответствующих суперэллипсов принять показатели степеней равными единице. Проиллюстрировано, что, взяв один и тот же главный каркас их трех плоских кривых, лежащих в главных координатных плоскостях, можно построить три алгебраические поверхности разных порядков. Соответственно, можно ввести в практику бесконечное число линейчатых поверхностей с предварительно заданным главным каркасом из трех суперэллипсов, некоторые из которых принимаются в виде прямых линий. В результате получаются пятнадцать форм, то есть пять троек линейчатых алгебраических поверхностей с главным каркасом из трех суперэллипсов, которые описываются тремя явными уравнениями или тремя системами параметрических уравнений. Эти поверхности включают в себя многогранник на ромбическом плане, некоторые виды цилиндроидов и коноидов и линейчатые поверхности, не описанные ранее в научной литературе. Все поверхности визуализированы на конкретных примерах. Ранее А.В. Коротичем введена в обращение новая группа поверхностей, названная линейчатыми квазимногогранниками из коноидов. Некоторые из представленных в исследовании линейчатых алгебраических поверхностей могут быть включены в эту группу линейчатых квазимногогранников.