Теоретико-инженерные основы строительного дела

Рассмотрены основы проектирования различных элементов сварных конструкций с учетом условий прочности и устойчивости; материалы, применяемые в сварных конструкциях; напряжения, деформации и перемещения, возникающие при сварке; причины хрупкого разрушения; методы повышения несущей способности. Представлен расчет прочности сварных соединений при статических и циклических нагрузках. Приведены контрольные вопросы для самопроверки и примеры решения задач.

Изложены основы метода конечных элементов для расчета элементов конструкций, применяемых при трубопроводной транспортировке нефти и газа. Приведены методы моделирования нагруженных твердых тел в программном комплексе ANSYS. Отдельно рассмотрены способы исследования напряженно-деформированного состояния надземных трубопроводов, вертикальных стальных резервуаров, шаровых резервуаров. Кратко представлены некоторые основы теории колебаний и метод модального анализа (определение собственных частот и форм (мод) собственных колебаний).

Монография посвящена относительно новому направлению в строительной физике — радоновой безопасности зданий. В ней изложены физические основы радиоактивности и дозиметрии, проанализировано текущее состояние радоновой проблемы в России и за рубежом, представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований факторов формирования радоновой обстановки в здании. На основании диффузионной модели переноса радона в грунте и подземных ограждающих конструкциях предложен простой и эффективный инженерный метод обеспечения требуемых радонозащитных характеристик зданий. Также в монографии представлен обширный обзор современных технологий снижения поступления радона в здания.

В монографии преподавателей МГСУ рассматриваются физико-механические и акустические свойства пористо-волокнистых материалов в ограждающих конструкциях с целью создания комфортного климата в помещениях жилых и общественных зданий. Авторами предложены методы расчета звукоизоляции ограждающих конструкций с применением данных материалов для изоляции воздушного и ударного шума. В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований звукоизоляции ударного и воздушного шума, представлены результаты исследований акустических свойств ограждающих конструкций данных с применением указанных материалов. Один из авторов настоящего труда И.П. Салтыков удостоен за достигнутые результаты премии Правительства РФ.

Изложены основные положения геодезии, общие принципы организации геодезических работ, развития государственных геодезических опорных сетей и способы определения дополнительных опорных пунктов. Дано подробное описание основных геодезических приборов, их поверок и юстировок, изложены теория и методика выполнения геодезических измерений и обработка их результатов, вопросы создания съемочного обоснования и производство топографических съемок традиционными и автоматизированными методами. Подробно рассмотрены вопросы геодезического обеспечения строительства гражданских и промышленных зданий, автомобильных дорог, мостов, подземных коммуникаций и проведения наблюдений за деформациями сооружений. Приведены сведения о геодезических работах по обеспечению земельного кадастра, вычислении площадей земельных участков и определении границ землепользования. Изложены основные требования правил техники безопасности и охраны труда при ведении геодезических работ на строительных объектах.

В книге детально рассмотрен интерфейс программы Femap, в том числе средства построения геометрической модели и автоматизированного создания конечно-элементных сеток. Большое внимание уделено описанию библиотеки конечных элементов, способам задания внешних воздействий и граничных условий. Эффективная работа с подобной программой требует, кроме знания интерфейса, также обширных знаний в предметной области, поэтому книга в той или иной мере затрагивает большое количество дисциплин, таких как теория метода конечных элементов; статика и динамика конструкций; теория упругости, сопротивление материалов; строительная механика; устойчивость упругих систем; оптимизация конструкций.

Книга развивает тему практического использования инструментов инженерного анализа SolidWorks для решения задач прочности, устойчивости, динамики, механики композитов, гидродинамики и теплопередачи. Подобраны актуальные примеры, потребовавшие использования большей части функционала программ, а также разработки специфических приёмов. Изложение ведётся последовательно: постановка задачи, подготовка геометрической модели, её преобразование в расчётную, наложение граничных и контактных условий, получение рациональной сетки, настройка вычислительного процесса, анализ и интерпретация результатов, выводы и рекомендации. Все этапы сопровождаются комментариями, описывающими мотивацию действий автора, анализируются разнообразные подходы к решению, как методические, так и технические. Некоторые задачи решаются с использованием нормативной базы, регламентирующей соответствующие эксперименты. Результатом являются расчётные модели и методы их использования, воспроизводящие эти эксперименты. На сайте издательства dmkpress.com содержатся цветные иллюстрации, которые будут полезны для анализа результатов расчётов, а также изрядная часть моделей, как в формате SolidWorks, так и eDrawings.

Книга продолжает серию публикаций, посвящённых решению инженерных задач в среде SOLIDWORKS Simulation, включающей инструменты для анализа прочности — собственно Simulation; гидрогазодинамики и теплопередачи — Flow Simulation; кинематики и динамики механизмов — Motion. Материал основан на практическом опыте автора. Каждая глава посвящена отдельному объекту, представляющему определённый класс конструкций и обладающему методической ценностью. Изложение начинается с постановки задачи, затем следует анализ с точки зрения пригодности имеющихся инструментов. Подробно описаны построение расчётной модели в рамках реального технического задания, вычислительный процесс, получение результатов, их анализ и интерпретация.

Представлены результаты исследований в области статического расчета тонкостенных и трехмерных конструкций сложной формы. Предложены методы построения аппроксимирующих функций с конечными носителями для двухмерных и трехмерных подобластей, которые позволяют производить расчеты тонких оболочек и трехмерных тел сложной формы.

В учебном пособии изложены общие сведения о геологии, приведены данные по минералам и горным породам, тектоническим явлениям, гидрогеологии. Особое место занимают вопросы изучения геологических и инженерно-геологических процессов и явлений.

Учебное пособие предназначено для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство» и специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», проходящих учебную изыскательскую (геодезическую) практику на незастроенных или малозастроенных территориях, близких по условиям к учебному геодезическому полигону.

В учебном пособии даны материалы для подготовки к практическим занятиям и самостоятельной работе при освоении дисциплины «Теория расчета и проектирования» и для формирования компетенций обучающегося в области проектирования зданий и сооружений, использования федеральных законов и нормативных документов, а также в области проведения экспертизы проектной документации.

В учебно-методическом пособии даны общие сведения о возможностях ПК STARK ES, об особенностях работы с частичными проектами, о порядке создания расчетных схем и расчета железобетонных конструкций.

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы компьютерного проектирования в Tekla Structures и расчета конструкций рабочей площадки в ПК ЛИРА-САПР. Пособие создано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования.

В учебно-методическом пособии даны сведения об экспериментальных методах оценки напряженно-деформированного состояния элементов строительных конструкций и сооружений, а также о применении неразрушающих методов контроля качества строительных конструкций. Для каждого практического задания приведены краткие сведения о применяемых приборах и устройствах, указан порядок выполнения работы и обработки результатов измерений, сформулированы контрольные вопросы. Изложены материалы, необходимые для выполнения курсовой работы.

В учебном пособии рассмотрены основные требования, предъявляемые к выполнению расчетов строительных конструкций, особенности конечно-элементного моделирования и составления расчетных схем в программных комплексах.

В монографии представлены материалы анализа определения технического состояния железобетонных порталов и стоек открытого распределительного устройства 110 кВ, как визуальными, так и инструментальными методами обследования. Осуществлена выработка предложений и рекомендаций по восстановлению рабочих параметров железобетонных порталов и стоек открытого распределительного устройства подстанции при их ремонте и реконструкции.

Рассмотрены основные положения инженерной геологии, состав и свойства грунтов, их влияние на дорожно-строительные качества, а также методы и методики по их улучшению. Приведены справочные материалы для подготовки к написанию рефератов и к практическим занятиям по дисциплинам «Дорожно-строительные материалы и машины», «Инженерно-геологическое обеспечение дорожного строительства».

Особое внимание в книге уделено гибким конструкциям, чувствительным к воздействию ветра. Предложены алгоритмы критериев возникновения известных явлений аэроупругой неустойчивости — вихревого возбуждения, галопирования, срывного и изгибно-крутильного флаттера, дивергенции, параметрических резонансов. Наряду с этим в удобной для инженеров форме представлены условия обеспечения аэроупругой устойчивости гибких конструкций. Обсуждаются области рационального применения вычислительных (компьютерных) и физических методов аэродинамических экспериментальных исследований, в том числе натурных испытаний сооружений. Рассмотрены ожидаемые вызовы природы, которые недостаточно изучены и могут отразиться на надёжности зданий, сооружений и конструкций.

В учебно-методическом пособии рассмотрены наиболее характерные задачи расчета стержневых систем на наиболее часто встречающиеся динамические воздействия и устойчивость. Приведены подробные примеры расчета с необходимыми пояснениями, которым предшествует краткое изложение теоретических основ расчетов.

В учебно-методическом пособии освящены вопросы контроля проектной документации, качества поступающих на строительную площадку материалов с составлением акта входного контроля, проведение строительного контроля при монтаже стальных ферм, стального профилированного настила, при устройстве бетонных полов, в процессе выполнения строительно-монтажных работ, контроля составленных и предъявленных подрядчиком актов приемки выполненных работ, журнала учета выполненных работ (форма КС-2, КС-6а), контроля составления геодезических исполнительных схем, контроля качества строительно-монтажных работ, контроля составления акта освидетельствования геодезической разбивочной основы объекта капитального строительства, контроля составления акта разбивки осей объекта капитального строительства на местности. Описана проверка состава исполнительной документации и ее соответствие акту приемки выполненных работ (форма КС-2). Представлено проведение контроля при составлении акта освидетельствования ответственных конструкций и акта освидетельствования участков сетей инженерно-технического обеспечения. Рассмотрены примеры выполнения операционного контроля в процессе выполнения и по завершении операций. Приводится пример проверки несущей способности главных балок конструкции перекрытия с учетом изменения конструктивной схемы здания. Представлены сведения по авторскому надзору за строительством, осуществлению контроля органами государственного строительного надзора.

Учебно-методическое пособие содержит разделы: «Центральное растяжение и сжатие стержней», «Геометрические характеристики поперечных сечений стержней», «Изгиб стержней». Каждый раздел включает в себя теоретическое вступление «Ключевые правила и формулы», в котором приведены основные формулы этих разделов. Содержит тестовые задачи с вариантами ответов и комментарием к решению. Все тестовые задания сформулированы в соответствии с общими требованиями для тестовых заданий базового уровня. Рассмотрены разнообразные типы задач, даны подробные комментарии к решениям.

Учебно-методическое пособие содержит краткое описание содержания и методики проведения лабораторных работ, направленных на углубленное изучение студентами основ экспериментального исследования свойств железобетонных конструкций.

В методических указаниях приведены способы расчёта типовых вариантов конструкций, необходимых для осуществления любой конструкторской деятельности.

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы расчета и проектирования специальных листовых стальных сооружений, к которым относится кожух доменной печи. Описана конструкция доменной печи, представлена практическая методика расчета кожуха доменной печи, даны рекомендации по его конструированию. Приведены коэффициенты надежности, коэффициенты условий работы, нагрузки, учитываемые при проектировании конструкций сооружений металлургических предприятий.

Учебно-методическое пособие включает теоретический материал, помогающий осмыслить и повторить лекции, подготовиться к практическим занятиям, а также материалы по созданию конструктивных решений зданий общественного назначения с учетом современных требований и нормативных документов. Представлена методика разработки и возможных изменений во время реконструкции конструктивных решений общественных зданий. Для глубокого понимания приведены некоторые исторические данные. Пособие полезно для выполнения выпускной квалификационной работы и курсовых работ по соответствующим дисциплинам.

В учебном пособии рассмотрены причины землетрясений и их проявления на поверхности Земли, оценки силы землетрясений по шкалам балльности и магнитуд, назначение расчетной сейсмичности с учетом местных условий строительства. Приводятся сведения о существующих динамических и спектральных методах расчетов сооружений на сейсмические нагрузки. Даны справочные материалы по назначению и определению расчетных величин форм и частот собственных колебаний конструкций с учетом упругих свойств основания и гидродинамического давления воды в водохранилище.

Во второй части книги дана дополнительная информация по определению пластических моментов сопротивления сечений элементов, выполнен анализ методик расчета элементов на устойчивость, рассмотрена теория определения секториальных характеристик сечений элементов и вычисления нормальных и касательных напряжений при стесненном кручении. Приведены примеры расчета при стесненном кручении элементов различного поперечного сечения и составных подкрановых конструкций. Рассмотрен расчет подкрановой балки, включая расчет ее прочности с учетом бимоментов и изгибно-крутящих моментов. Приведены сведения о программе «Тонус» и справочные данные для определения секториальных характеристик поперечных сечений элементов, бимоментов и изгибно-крутящих моментов, включая данные для вычисления гиперболических функций.

В первой части рассмотрены расчеты металлических конструкций «классической» балочной клетки и конструкций одноэтажного производственного здания с мостовыми кранами, включая расчеты фундамента; приводится определение постоянных, снеговых, ветровых и крановых нагрузок, а также составление сочетаний воздействий для расчета конструкций здания. Рассмотрены методики определения пластических моментов сопротивления поперечных сечений элементов и особенности расчета прочности и устойчивости изгибаемых и сжатых элементов, включая профилированные листы. Приведены справочные таблицы для определения секториальных характеристик поперечных сечений элементов. Во второй части книги будет рассмотрена теория определения секториальных характеристик поперечных сечений элементов с примерами для элементов простого поперечного сечения (тавра и швеллера) и подкрановой конструкции, состоящей из подкрановой балки, тормозного листа и окаймляющего швеллера. Рассматривается расчет подкрановой балки, включая расчет ее прочности с учетом бимомента.

Рассмотрены расчеты предварительно напряженной двускатной балки покрытия, фундаментов на естественном основании и свайных фундаментов, особенности определения ветровой нагрузки с учетом орографии местности, турбулентности и смещения профиля ветра, а также расчеты одноэтажного производственного здания с учетом сейсмических воздействий. Анализ работы здания при сейсмических воздействиях выполняется нелинейным статическим методом, который позволяет отслеживать порядок образования пластических шарниров в элементах конструкции и предотвратить превращение ее в геометрически изменяемую систему (механизм). Этот метод может широко применяться при расчете зданий на максимальное расчетное землетрясение по российским нормам.

Рассмотрены расчеты ненапрягаемых изгибаемых железобетонных конструкций перекрытий и покрытий зданий, включая перераспределение изгибающих моментов в конструкциях, определение постоянных, снеговых, ветровых и крановых нагрузок, составление сочетаний воздействий для расчета конструкций гражданских и промышленных зданий, а также расчеты колонн.

Особое внимание в книге уделено гибким конструкциям, чувствительным к воздействию ветра. Предложены алгоритмы критериев возникновения известных явлений аэроупругой неустойчивости — вихревого возбуждения, галопирования, срывного и изгибно-крутильного флаттера, дивергенции, параметрических резонансов. Наряду с этим в удобной для инженеров форме представлены условия обеспечения аэроупругой устойчивости гибких конструкций. Обсуждаются области рационального применения вычислительных (компьютерных) и физических методов аэродинамических экспериментальных исследований, в том числе натурных испытаний сооружений. Рассмотрены ожидаемые вызовы природы, которые недостаточно изучены и могут отразиться на надёжности зданий, сооружений и конструкций.

В учебно-методическом пособии показаны основные конструктивные схемы металлических каркасов многоэтажных зданий. Рассмотрены различные виды компоновки стержневой системы каркаса. Дана характеристика конструктивным элементам каркаса. Приведены различные варианты узловых сопряжений элементов металлического каркаса многоэтажного здания друг с другом. Продемонстрированы различные конструктивные решения междуэтажных перекрытий. Перечислены действующие на многоэтажные здания нагрузки и акцентирована ведущая роль ветровой нагрузки. Показано определение величин различных видов действующих нагрузок на многоэтажный каркас в соответствии с СП 20.13330.2016. Изложен алгоритм проектирования многоэтажного каркаса. На конкретном примере с учетом различных конструктивных схем продемонстрирован компьютерный расчет каркаса с использованием программного комплекса SCAD. Приведены основные расчетные формулы СП 16.13330.2016 для проверки сечений основных конструктивных элементов металлического каркаса многоэтажного здания.

Учебно-методическое пособие содержит примеры расчета железобетонных элементов промышленного здания в помощь студентам при выполнении ими самостоятельных практических заданий. Пособие разработано в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» и сводами правил по расчету бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения (СП 52-101-2003) и с предварительным напряжением (СП 52-102-2004) арматуры.

В учебно-методическом пособии представлены общие положения проектирования причальных железобетонных сооружений. Приведён пример расчёта на устойчивость от опрокидывания бетонной подпорной стенки. Обоснована возможность возведения массивной бетонной подпорной стенки без армирования. Приведены основные положения метода расчёта железобетонных конструкций причальных сооружений по предельным состояниям. Показаны расчёты железобетонной плиты перекрытия и ригеля причальной площадки методом предельных состояний. Приведена схема армирования ригеля. В приложениях к пособию помещены характеристики бетона и арматуры, необходимые при проектировании железобетонных конструкций. Показан пример расчёта монолитной железобетонной плиты с применением ПК ЛИРА-САПР.

В учебно-методическом пособии подробно рассмотрены конструктивные решения несущих элементов и узлов сопряжений конструкций крупнопанельных зданий. Приводятся общие сведения о статическом расчете конструктивной системы крупнопанельных зданий, в том числе вертикальной диафрагмы жесткости, рассматриваемой в виде составного стержня. Даны алгоритм и примеры определения податливости горизонтальных и вертикальных стыков крупнопанельных зданий, а также пример расчета плиты перекрытия с использованием метода предельного равновесия. Учебно-методическое пособие содержит вопросы для оценки степени усвоения изученного материала.

Содержатся теоретические сведения об основных понятиях механики деформируемого твердого тела: перемещениях, деформациях, внутренних силах, напряжениях, прочности, жесткости и др., которые положены в основу расчетов строительных конструкций по методу предельных состояний. Для лучшего освоения теоретического материала приводятся примеры простейших расчетов.

Рассматриваются особенности оформления чертежей строительных конструкций, включающих чертежи плана, фасада, разреза здания; правила изображения элементов и узлов строительных конструкций; правила оформления чертежей марок КД, КЖ, КМ в соответствии с общепринятыми стандартами; правила оформления строительной документации; эстетического оформления строительных чертежей.

Во второй части учебного пособия основные теоретические аспекты проектирования и общая характеристика металлических конструкций каркасов одноэтажных производственных зданий с мостовыми кранами. Показаны способы определения нагрузок на раму производственного здания согласно действующим нормативным документам. Рассмотрены принципы размещения колонн здания в плане, компоновки поперечной П-образной симметричной рамы и размещения системы связей. Приведены основные конструктивные решения несущих элементов каркаса (стропильных ферм покрытия, кровельных прогонов, сжато-изгибаемых колонн, подкрановой балки и тормозной системы), элементов фахверка, и их узлов, а также принципы их расчёта и конструирования.

В учебном пособии приведены общие сведения о работе с конечно-элементными моделями на примере возможностей программного комплекса STARK ES, особенностях работы с частичными проектами, порядке создания расчетных схем и расчета железобетонных конструкций.

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы конструктивного решения зданий с тонкостенными пространственными покрытиями, приближенные методы расчета тонкостенных пространственных покрытий без использования ЭВМ. Описаны общие положения и требования к численному методу расчета здания с применением программных комплексов, а также приведен пример расчета здания с тонкостенным пространственным покрытием с помощью ПК «Лира-Сапр», необходимый для выполнения курсового проекта по данной специальности. Приведен пример расчета оболочки при свободном деформировании вдоль контурной конструкции.

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы работы балок, центрально-сжатых колонн и узлов конструкций. Представлены рекомендации по расчету и проектированию основных несущих конструкций балочной рабочей площадки. Изложена методика подбора сечения балок, колонн, расчета узловых соединений стальных конструкций. Пособие создано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования.

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы конструктивного решения зданий с тонкостенными пространственными покрытиями, приближенные методы расчета тонкостенных пространственных покрытий без использования ЭВМ. Описаны общие положения и требования к численному методу расчета здания с применением программных комплексов, а также приведен пример расчета здания с тонкостенным пространственным покрытием с помощью ПК «Лира-Сапр», необходимый для выполнения курсового проекта по данной специальности. Приведен пример расчета оболочки при свободном деформировании вдоль контурной конструкции.

В учебном пособии изложены основные положения по проектированию железобетонных конструкций, принципам их расчета по предельным состояниям, а также особенности их работы под нагрузкой; рассматриваются методы расчета и основы конструирования железобетонных конструкций. Предназначено для использования при изучении курса «Строительные конструкции».

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы происхождения, формирования и строения минералов и горных пород. Предназначено для самостоятельной работы обучающихся при подготовке к практическим занятиям и лабораторным работам по дисциплине «Инженерные изыскания в строительстве. Геология (минералогия, петрография)».

Учебно-методическое пособие по дисциплине «Специальные разделы строительной физики» предназначено для проведения расчётов теплопоступлений от солнечной радиации в здание, расчётов естественного освещения с учётом энергосберегающих свойств светопрозрачных ограждающих конструкций.

В учебно-методическом пособии изложены общие сведения о моделировании, основы теории подобия и анализа размерностей, включая примеры решения задач, сведения о численных и экспериментальных методах моделирования в строительной отрасли, рекомендации к выполнению курсовой работы.

Приведены задачи и упражнения по геодезии и геодезическому обеспечению в строительстве. Все типовые задачи сопровождаются схемами и подробными решениями, ко всем задачам даны ответы.

В монографии рассмотрены состав и содержание документации, разрабатываемой при производстве строительно-монтажных работ на всех стадиях процесса строительства объекта: подготовки объекта к строительству, основного периода строительства и ввода объекта в эксплуатацию. Приведены как обязательные, так и рекомендуемые формы документации с примерами их заполнения.

Рассмотрены актуальные вопросы современного монолитного строительства в комплексе задач проектирования наиболее распространенных конструкций. Приведены сведения о нагрузках на железобетонные конструкции, а также физико-механические свойства арматуры и бетона, принципы статического расчета конструкций и конструирования. Включены сведения по опалубкам, применяемым в монолитном строительстве, и особенностям производства бетонных работ. Даны выполненные вручную и в программном комплексе Scad Office примеры расчета и конструирования изгибаемых и сжатых монолитных железобетонных элементов (балок, плит, колонн, фундаментов, балочного монолитного перекрытия) в стадии эксплуатации и распалубливания.