Том 19, № 3 (2023)

На основе всестороннего анализа экспериментальных исследований с позиций их сближения с теоретическими решениями предложены расчетные модели сопротивления (РМС) железобетона, включающие РМС1 - моделирование нормальных трещин, РМС2 моделирование наклонных трещин, РМС3 - моделирование диагональных трещин, РМС4 - моделирование пересекающихся трещин в стене, РМС4* - моделирование трещин в плоской плите и РМС5 - моделирование пространственных трещин при кручении с изгибом, РМС5* - моделирование пространственных трещин при изгибе с поперечной силой. При этом представлена иерархия расчетных моделей второго и третьего уровней. Распределение интенсивности рабочей арматуры по сечению расчетного элемента получено в аналитической форме построением замкнутых уравнений блоков, соответствующих блокам железобетонного элемента при условии равенства нулю частных производных функции Лагранжа для определения максимальной ширины раскрытия трещин. Учитывается эффект, предложенный автором, о дополнительном деформационном воздействии реакции «бетон - арматура» от несплошности бетона при образовании трещины путем специальной модели двухконсольного элемента механики разрушения. Для сложнонапряженного элемента, испытывающего кручения с изгибом, сформулированы гипотезы о распределении линейных и угловых деформаций при депланации сечения с учетом градиентов деформаций, вызванных образованием трещин. Раскрытие трещин определяется как взаимные смещения арматуры и бетона с учетом деформации. Объединение подконструкций в системе здания выполняется методом начальных параметров.

Рассмотрено уплотнение снежного основания строящегося зимовочного комплекса Российской антарктической станции «Восток», потребовавшееся по причине непригодности естественного снежного основания для восприятия нагрузок от опор фундамента зимовочного комплекса. Разработаны технические решения по уплотнению снежного основания на основе прогрева солнечной радиацией с применением термомата и на основе вакуумирования снега. Выполнено расчетное обоснование разработанных технических решений, проведенное на основе пространственных конечноэлементных моделей в рамках вычислительного программного комплекса ANSYS. Для обоснования способа уплотнения снежного основания нагревом солнечной радиацией с применением термомата проанализирован расчетный объем, включающий зону снежного основания, термомат и пространство, заполненное воздухом. При обосновании способа уплотнения снежного основания путем вакуумирования снега изучалась расчетная область для моделирования способа вакуумирования герметичного объема котлована с погруженными колоннами под опорами фундамента зимовочного комплекса. Результаты проведенных расчетных исследований полностью подтвердили предпосылки, заложенные в технических решениях по уплотнению снежного основания зимовочного комплекса на основе применения термомата и на основе применения вакуумирования снега.

Определяющим фактором возводимых из бетона и железобетона инженерных сооружений является недостаточная морозостойкость бетонов. Таким образом, актуальна задача выявления причин и предотвращения разрушения бетонов из-за мороза. Изложены основные положения разработанной физико-математической теории морозостойкости цементных бетонов. Рассмотрены процессы, протекающие при циклическом замораживании и оттаивании бетонов в водонасыщенном состоянии. Приведены результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований. На основе полученных результатов выведен критерий морозостойкости бетонов, оценивающий строение поровой структуры бетона. Представленный критерий имеет тесную корреляционную связь с морозостойкостью бетонов. Используя их взаимосвязь, предложен способ ускоренного определения фактической морозостойкости бетона, а также способ подбора составов бетонов на заданную проектную морозостойкость бетонов. Описаны способы ускоренного определения морозостойкости бетонов и пути ее повышения. С помощью разработанной физико-математической модели выполнено расчетное моделирование замораживания протяженной бетонной конструкции, которое позволило установить изменение влажности, температуры и давления в бетоне в процессе циклического замораживания и оттаивания на различных расстояниях от поверхности его замораживания и построить графики изменения этих параметров. Даны рекомендации по назначению проектных марок бетона по морозостойкости для различных элементов бетонных и железобетонных конструкций.

В Эквадоре около 95,9 % жилых домов построены из кирпичей, однако местное производство кирпича не соответствует техническим стандартам, отсутствуют научные исследования по его геометрическим характеристикам и техническому состоянию его производства. Определение геометрических характеристик кирпича имеет существенное значение для стандартизации материалов и конструкций и позволяет проектировать конструкции с более высокой степенью точности. В исследовании, проведенном в 12 провинциях трех континентальных регионов страны, где сосредоточено 79 % зданий, впервые изучаются геометрические характеристики полнотелого глиняного кирпича, произведенного в Эквадоре. Установлено, что 67 % производства кирпича в Эквадоре является кустарным и только 6 % - промышленным, при этом 98 % заводов не соблюдают технические стандарты производства кирпича и даже не знают об их существовании. Представлены характерные размеры полнотелого кирпича, произведенного в различных регионах Эквадора. Полученные результаты свидетельствуют о большом разбросе размеров кирпича в зависимости от региона, и даже в одной провинции размеры зависят от завода, поскольку производство не отвечает стандартам. Эквадорские стандарты, регламентирующие геометрию кирпича, нуждаются в обновлении с учетом реальных особенностей национального производства кирпича.