Введение. В данной статье приводятся конструктивные особенности объемных блоков, изготовленных из фиброторкретбетона с использованием опалубки из влагостойкого гипсокартона. Также изложены основные принципы, которые описывают характеристики конструкции с формообразованием данных объемных блоков, реализованных с помощью технологии торкретирования. Это особенно актуально для мало- и среднеэтажного строительства.

Материалы и методы. Для формообразования конструкции фиброторкретбетонных объемных блоков с опалубкой на основе влагостойкого гипсокартона (далее ГКЛВ) предлагается использовать систему базовых принципов, позволяющих повысить энергоэффективность, снизить затраты и способствующих утилизации безопасных отходов промышленности.

Применение базовых принципов, положенных в основу разработки объемного блока из легкого фиброторкретбетона с несъемной опалубкой, позволило осуществить системный подход к конструктивному решению.

Результаты исследования. Внедрение эффективного инновационного метода позволило разработать железобетонный объемный блок с использованием технологии торкретирования. Этот подход позволил уменьшить затраты труда, повысить прочностные характеристики и обеспечить возможность производства объемного блока как в заводских условиях, так и непосредственно на строительной площадке.

Обсуждение и заключение. Созданная авторами многослойная структура объемных блоков нового поколения из фиброторкретбетона основывается на ключевых принципах, которые подчеркивают эффективность их использования при строительстве зданий малой и средней этажности.

Введение. Статья посвящена истории разработки и воплощения проекта строительства перекрытия нефа храма святителя Тихона, патриарха Московского и всея России, на улице Коммуны, дом № 17а, в г. Санкт-Петербурге. Храм строился и строится по заказу местной религиозной организации на пожертвования неравнодушных и прихожан. В первоначальном проекте предполагалось возведение арочного цилиндрического свода над нефом из каменной кладки, что требует сложных инженерных решений и значительных затрат труда и средств. К октябрю 2024 года стало понятно, что строительство традиционным способом не позволит освятить храм, выполнив этот проект в сжатые сроки и при ограничении средств. Целью исследования была, разработка альтернативного решения устройству арочной кирпичной кладки с затяжками по короткой стороне нефа храма.

Материалы и методы. После рассмотрения вариантов принято решение использовать арочные балки в качестве ребер жесткости, которые должны были взять на себя часть нагрузки, в том числе и от распора. Выдвинуто предположение о возможности замены преднапряженной арматуры верхнего ряда на комбинированную, позволяющее оптимизировать конструкцию арки. Для определения требуемых параметров произведен сбор нагрузок, и расчет напряженного состояния арки в том числе и в программе SCAD с учетом ее работы на стадии эксплуатации. Снижение зон напряжений достигнуто дополнительным армированием стержнями и хомутами.

Результаты исследования. Проведённые исследования позволили уменьшить расходы сохраняя конструктивную жесткость арки. В соответствии с расчетами разработаны опалубочные чертежи. Процесс переноса параметров с чертежей в реальные размеры и бетонирование был тщательно организован, использовались современные инструменты для контроля качества на каждом этапе. Монтаж готовых железобетонных конструкций оказался более технологичным и быстрым по сравнению с монолитной системой.

Обсуждение и заключение. Проект кирпичного свода был успешно выполнен с минимальными отклонениями. Площадь опирания конструкций и высота подъема арки полностью соответствовали расчетным значениям. Было установлено, что принятое решение позволило значительно сократить нагрузку на основание, повысить общую конструктивную жесткость, при этом освободив пространство под куполом от затяжек, снизить продолжительность строительства, что позволило уложиться в заданные сроки, и уменьшить стоимость работ. Научная новизна применения арок со смешанной системой армирования заключается в простоте конструкции, отсутствии необходимости увеличения сечения элементов ферм и возможности использования комбинированной арматуры.

Введение. Современные тенденции в отрасли производства лакокрасочных материалов идут в направлении экологичности и многофункциональности придавая деревянным изделиям хорошие эстетические и защитные свойства. Структура древесины, как натурального материала постоянно подвергается интенсивным и прогрессирующим процессам окислительного разрушения в условиях воздействия окружающей среды, что влияет на прочность древесины и вызывает значительные структурные изменения. В этой связи интерес к улучшению стойкости лакокрасочных покрытий при воздействии факторов окружающей среды на их эксплуатационные характеристики, оправдывает активизацию исследований в разработке новых эффективных решений. Одним из эффективных способов предотвращения разрушения структуры древесины является нанесение защитного слоя лакокрасочного материала путем его химической модификации поверхности и прежде всего за счет введения сиккативов. Введение сиккативов позволяет обеспечить равномерную скорость высыхания по всему объему и дополнительно диспергировать пигмент, что улучшает физико-механические свойства лакокрасочного покрытия и повышает его долговечность.

Цель научно-исследовательской работы — установить влияние добавки металлического катализатора в виде высокодисперсного отхода осаждения от электродуговой печи на физико-механические свойств лакокрасочного материала.

Материалы и методы. В качестве исходных компонентов для получения масляных составов красок при проведении экспериментов применяли: связующее вещество — натуральная олифа, пигмент — охра, наполнитель — мел. Для ускорения процесса высыхания добавляли металлический катализатор, являющийся высокодисперсным отходом осаждения от электродуговой печи (далее — пыль). Гранулометрический состав мела оценивали с помощью сканирующей электронной микроскопии, а пыли — с помощью лазерного анализатора Microsizer 201c.

Результаты исследования. По результатам оптимизации были получены уравнения регрессии, представленные в виде полинома второй степени и оптимальный вещественный состав лакокрасочного материала. Для решения проблемы высыхания в оптимальный разработанный состав масляной краски вводили добавку металлического катализатора в количестве 0,05 % от массы связующего.

Сравнение полученных результатов нормативных испытаний физико-механических свойств двух составов контрольного (без добавки) и модифицированного с добавкой металлического катализатора в виде пыли говорят о перспективности её применения в качестве сиккатива.

Обсуждение и заключение. Введение в лакокрасочный материал на масляной основе сиккатива в виде побочного продукта высокодисперсного отхода осаждения от электродуговой печи ускорило процесс полимеризации и улучшило физико-механические свойства модифицированного состава в сравнении с контрольным. Улучшение физико-механических характеристик масляной краски позволит повысить 

Введение. Прогресс строительной индустрии приводит к возникновению новых композитных материалов. Этому предшествуют экспериментальные исследования, в частности, аналитические приемы прогнозирования свойств новых материалов. В строительстве широкое распространение получили полимерные композитные материалы (ПКМ), которые хорошо зарекомендовали себя и в других отраслях промышленности. ПКМ имеют ряд особенностей, которые следует принимать во внимание в процессе разработки аналитических методик. Рассмотрение ПКМ происходит при условии изотропии конечного материала и подчинения правилу смеси при его изготовлении. Целью настоящего исследования является аналитическое определение прогнозируемых пределов прочности многокомпонентных композитных материалов с минеральными наполнителями.

Материалы и методы. Существуют различные методики определения характеристик полимерных композитов. Предложена интегральная методика определения модуля упругости и коэффициента Пуассона бинарного полимерного композитного материала, основанная на предположении, что между упругими потенциалами составных частей композита существует связь. Также показан переход аналитического прогнозирования характеристик от бинарного к многокомпонентному полимерному композитному материалу.

Результаты исследования. Важнейшей характеристикой строительных полимерных композитов является их прочность. Получена формула для аналитического определения прогнозируемого предела прочности бинарного полимерного композитного материала, также на основе данных формул получен прогнозируемый предел прочности для некоторых многокомпонентных полимерных композитных материалов.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при формировании состава многокомпонентного полимерного композитного материала целесообразно сочетать наполнители с близкими по величине характеристиками, в частности, модулями упругости.

Введение. Выявлено влияние особенностей химико-минералогического состава портландцементов и химической основы суперпластифиуаторов на величину и кинетику аутогенной (контракционной) усадки бетонов из высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей. Актуальность вопроса обусловлена часто игнорируемой ролью аутогенной усадки в формировании поля температурно-усадочных напряжений в ранний период твердения массивных монолитных конструкций. Для расчета собственных напряжений требуются данные о величине и кинетике аутогенной усадки, а недостаточность и некоторая противоречивость данных о влиянии суперпластифицирующих добавок на величину и кинетику аутогенной усадки в зависимости от вещественного состава цемента и химико-минералогического состава клинкера предопределяют целесообразность получения новых данных по данному вопросу. Цель работы состоит в развитии научных представлений о влиянии рецептурных факторов и свойств материалов на количественные и качественные параметры аутогенной усадки на примере широко применяемыми при производстве монолитных железобетонных конструкций в Ростовской области материалов.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнены с использованием шести быстротвердеющих по классификации ГОСТ 31108-2020 портландцементов четырех производителей. Использованы суперпластифицирующие добавки на основе эфиров поликарбоксилатов и нафталинформальдегидов в дозировке 0,5 % по товарному продукту. Свойства цементов определены по ГОСТ 30744-2001 и ГОСТ 310.5-88. Деформации твердеющего цементного теста (камня) определялись по методу Ле-Шателье. Величина аутогенной усадки бетона определялась расчетным методом по величине аутогенной усадки цемента с учетом истинного значения В/Ц бетона и концентрации заполнителя в бетоне.

Результаты исследования. Соотношение «аутогенная усадка/общая контракция» исследованных цементов с добавками в возрасте 5 сут. составило 0,37–0,74, количественные значения общей контракции исследованных цементов в сочетании с добавками в возрасте 5 сут. составили от 2,93 до 3,43 мл/100 г цемента, что не противоречат известным данным. Изменение величины аутогенной усадки при наличии добавок в возрасте 5 сут. составило от 0,64 до 1,65 относительно бездобавочного эталона. Влияние добавок на кинетику аутогенной усадки проявилось как в ускорении либо замедлении, так и в отсутствии влияния. Расчетная величина аутогенной усадки бетонов классов В25–В35 из высокоподвижных и самоуплотняющихся смесей в возрасте 5 сут. составила от 0,36 до 1,18 мм/м.

Обсуждение и заключение. Развиты научные представления о кинетике аутогенной усадки в зависимости от вида цементов и добавок. Для описания изменения аутогенной усадки во времени предложена формула, подобная формуле EN 1992-1-1 изменения прочности бетона во времени. Предложена классификация бетонов по кинетике аутогенной усадки. Уточнены закономерности изменения величины аутогенной усадки бетонов из высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей с учетом влияния состава и свойств цементов в сочетании с некоторыми суперпластифицирующими добавками. Определено наиболее вероятное значение показателя показателя степени d = 1,6 – 1,8 в известной формуле для расчета аутогенной усадки бетона.

Введение. В настоящее время в отечественной литературе приведено крайне мало сведений о разработке и применении на практике численных методов исследования напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных конструкций с учетом ползучести бетона. Как правило, при анализе длительного деформирования подобных конструкций расчетчики применяют эмпирический подход, основанный на использовании коэффициента ползучести. Цель настоящего исследования заключается в верификации и валидации разработанного конечно-элементного алгоритма и соответствующего программного обеспечения на базе имеющихся в литературе результатов экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния предварительно напряженных железобетонных балочных конструкций с учетом ползучести бетона.

Материалы и методы. В качестве математического аппарата для моделирования процесса длительного деформирования железобетонных балочных конструкций применен метод конечных элементов в сочетании с шаговой процедурой численного интегрирования по временной координате результирующего операторно-матричного уравнения. Программный код реализован на базе вычислительной платформы Microsoft Visual Studio и компилятора Intel Parallel Studio XE со встроенным текстовым редактором Intel Visual Fortran Composer XE. Процессы хранения и обработки рабочих массивов реализованы в терминах разреженных матриц. Для визуализации результатов расчетов использована дескрипторная графика компьютерной системы Matlab. Все вычислительные эксперименты выполнены с помощью авторизированного комплекса Polygon. В задачи исследования входит оценка точности предлагаемой методики анализа длительного деформирования железобетонных конструкций при различных способах внешнего силового воздействия, включая эффект предварительного напряжения.

Результаты исследования. Разработана и отлажена программа расчета железобетонных балочных конструкций в трехмерной постановке с использованием дискретной схемы армирования, согласно которой армирующий каркас моделируется стержневыми (балочными) конечными элементами, а массив бетона — объемными. Для определения восстанавливающего усилия, обусловленного натяжением тросовой арматуры на бетон, применена двухмерная конечно-элементная модель, состоящая из ферменных и пружинных конечных элементов. Моделирование длительного деформирования выполнено в рамках теории линейной вязкоупругости в сочетании с принципом наложения воздействий.

Обсуждение и заключение. Выполнен сравнительный анализ результатов натурных и вычислительных экспериментов исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных балок прямоугольного поперечного сечения с пост- и преднапряжением. Предлагаемая методика позволяет выполнить расчет предварительно напряженных железобетонных балочных конструкций при переменном характере квазистатического нагружения с учетом линейной ползучести бетона.

Введение. Система отопления является неотъемлемой частью строительного объекта. В статье авторы исследуют жизненный цикл системы отопления — сложной системы инженерно-технического обеспечения зданий и сооружений, элементы которой должны стабильно, эффективно и полноценно функционировать на протяжении отопительного периода в течение всего срока эксплуатации. Продуктивная работа системы отопления закладывается на этапе ее проектирования, монтажа, корректируется и поддерживается на этапах эксплуатации и модернизации. Следовательно, изучение жизненного цикла системы отопления представляет собой важную научную и практическую задачу, а управление этапами жизненного цикла становится важным, т.к. позволяет обеспечить эффективность, технологичность, экономичность и надежность. Цель работы — создать модель жизненного цикла для эффективного управления его этапами и стадиями.

Материалы и методы. Авторы разработали структуру жизненного цикла системы отопления зданий, используя методы аналогии, сравнительного анализа и синтеза на основе научных и практических результатов исследований. Исследование сфокусировано на системе водяного отопления жилых и общественных зданий.

Результаты исследования. Исследование системы отопления помогло выделить пять этапов ее функционирования (предпроектная подготовка, проектирование, эксплуатация, модернизация и утилизация) и создать структуру жизненного цикла. В дальнейшем это дает возможность создать энергоэффективную, надежную и экономичную систему, отвечающую современным требованиям эксплуатации, повысить качество ее обслуживания, а также упростить процесс управления ею.

Обсуждение и заключение. Жизненный цикл системы отопления включает все этапы от проектирования до модернизации. Грамотное управление этими этапами обеспечивает эффективную работу системы, повышая комфорт и снижая расходы. Комплексный подход к управлению позволяет максимально использовать потенциал отопления. Системное исследование каждого этапа помогает выбрать оптимальную систему, соответствующую критериям эффективности, безопасности и экономичности. Структура жизненного цикла позволяет создать единую цифровую модель для интеллектуального управления объектом на всех стадиях.

Введение. Строительство играет ключевую роль в экономике Российской Федерации, способствуя устойчивому развитию и улучшению условий жизни населения. Современные строительные объекты представляют собой жилые и коммерческие здания, коммунальные и инфраструктурные сооружения, такие как дороги и мосты, а также промышленные и энергетические объекты, включая ветроэнергетические сооружения. Ветроэнергетика становится важной частью строительной отрасли, способствуя инновациям и технологическому прогрессу. Как объекты строительной отрасли ветроэнергетические сооружения (ВЭС) проходят свой жизненный цикл, включающий основные этапы: проектирование, строительство, эксплуатацию и утилизацию (реновацию). Каждый этап требует эффективного управления для обеспечения надежного функционирования и безопасности объекта. Так, для обеспечения в будущем генерации экологически безопасной энергии ветроэнергетическим сооружением возникает необходимость анализа планируемого объекта строительства и, как следствие, управление решениями еще на этапах проектирования и строительства. В ходе такого анализа появляется возможность выявить потенциальные проблемы этапа эксплуатации ветроэнергетического сооружения. К ним прежде всего можно отнести износ, коррозию конструктивных элементов и обморожение лопастей.

Данные проблемы являются причиной снижения производительности и срока службы объекта. В связи с этим целью работы являлся поиск возможности увеличения срока эксплуатации в жизненном цикле ветроэнергетических сооружений за счет решения проблемы обледенения лопастей на этапах проектирования и строительства.

Материалы и методы. Исследования базируются на методе анализа жизненного цикла строительных объектов, включающем систематизацию и оптимизацию процессов управления ими. Модель жизненного цикла ветроэнергетических сооружений, разработанная автором ранее, помогла выявить проблемы этапа эксплуатации объекта. Наиболее значимой проблемой, существенно влияющей на продолжительность этапа эксплуатации, является проблема обледенения лопастей. Анализ жизненного цикла ветроэнергетического сооружения показал, что обеспечить успешное решение этой проблемы целесообразно на этапах проектирования и строительства объекта. Данные проведенного анализа проблемы базируются на результатах исследований отечественных и зарубежных авторов.

В результате произведено обобщение и систематизация существующих методов борьбы с обледенением, на основе чего предложен новый способ реализации и разработана соответствующая методика выполнения работ. Такое решение, предусмотренное еще на этапе проектирования строительного объекта, позволит успешно управлять его жизненным циклом и, в частности, этапом эксплуатации.

Результаты исследования. В ходе проведенных исследований автором достигнута цель — увеличение продолжительности этапа эксплуатации в жизненном цикле ветроэнергетических сооружений. Для достижения поставленной цели проведен анализ жизненного цикла объектов строительства, в ходе которого выявлены причины, оказывающие влияние на срок эксплуатации объекта. Наиболее значимой причиной, приводящей к резкому сокращению срока службы объекта строительства, является проблема обледенения лопастей в холодный период года.

На основе анализа условий эксплуатации определены причины обледенения лопастей ветроэнергетических сооружений, установлены основные принципы защиты от обледенения и предложен новый способ решения этой проблемы с применением беспилотного летательного аппарата (далее — БПЛА), а также разработана методика нанесения гидрофобных покрытий для предотвращения процесса обледенения. Внедрение результатов исследования позволит обеспечить требуемую производительность, что, в свою очередь, увеличит срок службы ветроэнергетического сооружения.

Обсуждение и заключение. Успешное управление жизненным циклом таких объектов строительства как ветроэнергетические сооружения требует внимания не только на этапе эксплуатации объекта, но и на этапах проектирования и строительства. Ключевая задача этапа эксплуатации ветроэнергетического сооружения — обеспечение необходимой производительности и увеличение срока службы объекта — может быть решена путем тщательного анализа жизненного цикла и предотвращением будущих проблем эксплуатации еще на этапах проектирования и строительства. Предложенный в исследовании способ борьбы с обледенением лопастей может быть внедрен не только для существующих ветроэнергетических сооружений, не имеющих специальных систем против обледенения, но и для проектируемых объектов. Причем предлагаемые решения для борьбы с обледенением лопастей могут быть включены в проектную документацию как обязательные виды работ, осуществляемые на этапе строительства, а также впоследствии — на этапе эксплуатации с определенной периодичностью.

Решение проблемы на этапе проектирования объекта позволит обеспечить повышение производительности и увеличение срока службы ветроэнергетического сооружения, функционирующего в условиях холодного и влажного климата. Таким образом, результаты исследования представляют собой теоретическую базу для управления жизненным циклом ветроэнергетических сооружений как одних из перспективных объектов строительства.