Теоретико-инженерные основы строительного дела

Приведены сведения об основных существующих способах сварки. Описаны основные технологические процессы, происходящие при различных способах сварки, оборудование и материалы, рассмотрены основные преимущества и недостатки каждого вида сварки. Рассмотрены пути повышения прочности и свариваемости сварных соединений, а также контроля их качества. Изложены основы теории образования сварочных напряжений и деформаций и мероприятия по их снижению и основы технологического процесса изготовления сварных строительных металлоконструкций.

Изложен теоретический материал по дисциплине «Сопротивление материалов» для выполнении расчетно-графических и лабораторных работ по расчету напряженно-деформированного состояния кольцевых пластин с помощью электронных таблиц Microsoft Excel.

Проанализированы научные основы важных аспектов расчета и проектирования конструкций зданий и сооружений в сейсмических районах. Рассматриваются укоренившиеся заблуждения в теории сейсмостойкости, препятствующие дальнейшему ее развитию. Излагаются некоторые аспекты проектирования конструкций зданий и сооружений в сейсмических районах.

Изложены теоретические основы составления гиперболических уравнений колебания однородной изотропной упругой пластины, предварительно напряженной пластины, пластины переменной толщины, трехслойной пластины; показаны пределы применимости полученных уравнений и приближенные методы их решения, приведены примеры числового расчета.

Рассмотрены проблемы предотвращения аварий и дальнейшей безаварийной эксплуатации зданий и сооружений. Проведен анализ причин и последствий аварий, мероприятий по эксплуатации конструкций с накопленными повреждениями. Значительный объем издания занимают результаты исследований фактических нагрузок и свойств материалов строительных металлических конструкций, а также изучения действительной работы конструкций. Даны рекомендации по повышению ресурса строительных конструкций.

Представлен труд последних лет жизни академика РААСН В.Н. Богословского, важный для понимания влажностных процессов, происходящих в ограждающих конструкциях зданий, эксплуатирующихся в российском климате. Включен раздел об истории развития учения о потенциале влажности, написанный научным редактором издания, в котором прослеживается долгая история развития потенциала влажности. Приложение состоит из биографии и воспоминаний о В.Н. Богословском его учеников и коллег.

Рассмотрено влияние геометрических параметров сварных соединений с фланговыми швами на их работу. Представленная инженерная методика расчета таких соединений узлов строительных металлических конструкций позволяет значительно расширить существующее ограничение предельной расчетной длины флангового шва, снизить объем наплавленного металла, что приводит к уменьшению выбросов при сварке и улучшению экологии производства.

Изложены нелинейные методы расчета на длительные нагрузки сложных большепролетных многократно статически неопределимых деревянных конструкций на основе теории интегрального модуля деформаций и критериев прочности древесины при сложном напряженном состоянии. Расчеты ориентированы на использование ЭВМ. Приведены характерные примеры проектирования пространственных конструкций покрытий и сооружений, состоящих из каркаса и обшивок. При этом показаны ярко выраженные эффекты перераспределения внутренних усилий и совместной работы обшивок с каркасом при несимметричных нагрузках. Дан приближенный расчет обшивок, который распространяется на плоскостные конструкции с учетом специального проектирования соединений.

Охватывает широкий круг вопросов динамики строительных конструкций различного типа сооружений, решенных на основе экспериментальных исследований.

Даны общие положения теории надежности строительных конструкций. Изложены современные подходы к расчету зданий и сооружений на сейсмические воздействия. Особое внимание уделено определению параметров и моделированию сейсмического воздействия на основе записей инструментальных акселерограмм. Предложено два метода для моделирования случайных акселерограмм с заданной спектральной плотностью. Рассмотрены особенности детерминированных решений при выполнении вероятностных расчетов конструкций с учетом физической нелинейности на примере расчета железобетонных плит прямоугольной формы. Приведен сравнительный анализ явных и неявных методов прямого интегрирования уравнений движения при решении динамических задач. Выполнена оценка надежности консольных и опертых по контуру плит больших пролетов при действии случайных сейсмических нагрузок.

Рассмотрены и получены статические и динамические характеристики реологических моделей наследственно стареющих твердо деформируемых материалов (бетона) как вязко-упругих, упруго-пластических, вязко-упруго-пластических сред. Выдвинуты концепции новых направлений развития феноменологических теорий линейной и нелинейной ползучести, упруго-пластичности и колебания вязко-упругих систем. Разработан метод решения интегральных уравнений теорий ползучести, эффективность которого показана решением разных практических задач. Определена целесообразность построения теории колебания вязко-упругих систем на основе меры вязкости материала. Это направление значительно расширяет круг применения теории колебания вязко-упругих стареющих систем для решения проблем динамики сооружений.

Рассматриваются основные вопросы, связанные с аэродинамикой зданий и сооружений, характеристики экспериментального оборудования, основы проведения испытаний в аэродинамических трубах, а также основные программные пакеты, предназначенные для численного моделирования, и их особенности на примере мультизадачного комплекса ANSYS CFX.

Рассмотрены общие вопросы армирования железобетонных конструкций. Приведены примеры армирования железобетонных конструкций зданий: фундаментов, вертикальных и горизонтальных несущих конструкций, а также лестниц. Включен справочный материал, необходимый для конструирования железобетонных конструкций зданий.

Описаны состав и возможности «ПК ЛИРА» и его графической среды «ЛИР- ВИЗОР». Рассмотрена технология создания геометрии расчетных схем и наложения опорных связей, создания типов жесткости сечений и их назначения элементам, приложения нагрузок, проведения расчетов, их визуализации и документирования. По каждой теме приводятся варианты индивидуальных практических заданий.

Ребристые плиты и панели с обшивками из листовых (плитных) материалов используют при строительстве гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Они являются универсальными ограждающими и несущими конструкциями, могут использоваться в качестве покрытий, перекрытий, стенового ограждения. Плиты покрытий выполняют одновременно функции прогонов, настила, подшивки, обеспечивают теплозащиту здания. Их отличает унифицированность, высокая степень заводской готовности, возможность заводского контроля прочностных, звуко- и теплоизолирующих свойств, невысокая плотность используемых материалов, благодаря чему снижаются затраты на устройство фундаментов зданий. Стоимость фанеры возрастает за счет роста стоимости сырья и низкого коэффициента полезного выхода готовой продукции, в качестве обшивок плит покрытий и перекрытий за последние годы стали применять oriented strand boards – плиты OSB. Стоимость этих плит ниже стоимости фанеры, так как сырьем для них является преимущественно древесина мягколиственных пород. В статье представлено исследование напряженнодеформированного состояния панелей на деревянном каркасе с обшивкой из OSB для различных вариантов соединений с ребрами. Для проведения численного эксперимента при прочностном и деформационном анализе конструкций методом конечных элементов был использован программный вычислительный комплекс Scad Office 21.1. Установлен характер распределения напряжений в обшивке панели перекрытия, работающей в составе всей конструкций, а также влияние жесткости связей сдвига на распределение напряжений в обшивке. Выявлено влияние сдвиговой жесткости податливых дискретных связей на коэффициент приведения, характеризующий неравномерность распределения нормальных сжимающий напряжений в поперечном сечении обшивки, определены коэффициенты составности, учитывающие податливость связей при определении прогиба и проверке прочности составных конструкций. По результатам исследования установлено, что увеличение диаметра винтов без постановки дополнительных усиливающих элементов (когтевых шайб) не оказывает существенного влияния на долю участия обшивки в работе панели на изгиб, применение комбинированных соединений с когтевыми шайбами «Bulldog» способствует эффективному вовлечению сжатой обшивки в работу панели

Учебное пособие предназначено для подготовки студентов 4-го курса инженерно-строительного факультета к занятиям по дисциплине «Металлические конструкции». Может быть использовано при подготовке аспирантов.

В данной работе приводятся указания по расчету и конструированию элементов монолитного ребристого перекрытия (балочной плиты и второстепенной балки). Дан алгоритм ручного счета прочности нормальных сечений, а также приведены конкретные примеры.

Сушка древесины является важнейшей составляющей технологического процесса ее переработки, во многом определяющей качество конечного продукта, поэтому совершенствованию технологии сушки пиломатериалов придается большое значение. Из существующих в настоящее время методов представляет интерес сушка пиломатериалов с применением электромагнитной энергии. В связи с этим появилась необходимость в разработке высокотехнологичных устройств для сушки древесины в сверх-высокочастотном поле, работающих в автоматическом режиме с учетом особенностей энергетических характеристик резонатора сушильной камеры. Это возможно выполнить с помощью систем технического контроля и управления процессом сушки с применением соответствующего программного обеспечения. Для создания таких систем необходимо разработать измерительное устройство, которое должно учитывать взаимозависимость энергетических параметров резонатора. В статье рассмотрен научно обоснованный подход к решению задачи автоматического контроля за процессом сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере резонаторного типа. Представлена математическая модель определяющей части системы бесконтактного контроля – функционального измерителя влажности древесины, основанного на взаимосвязи энергетических параметров резонатора сушильной камеры. Объектом настоящего исследования является процесс сушки древесины сверхвысокочастотным электромагнитным полем в экспериментальной сушильной установке резонаторного типа. Цель исследования – создание системы измерительного контроля за процессом сушки древесины с применением средств термовлагометрии пиломатериалов, основанной на определении энергетических параметров резонатора сушильной камеры. Для решения поставленной задачи предложен способ сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере.

Учебно-методическое пособие предназначено для проведения занятий и самостоятельной работы студентов очной и заочной форм обучения при выполнении расчетно-графических работ по третьей части курса «Строительная механика» – устойчивость и динамика стержневых систем. В процессе практических занятий и самостоятельной работы над РГР студенты закрепляют теоретические знания, полученные при изучении дисциплины, приобретают навыки расчета стержневых систем (балок и рам) на устойчивость и динамическое воздействие вибрационных нагрузок с использованием метода сил и метода перемещений.

С возрастанием загруженности автомобильных дорог в больших городах все острее становится проблема увеличения их пропускной способности. Решить ее можно при помощи устройства надземных пешеходных переходов. Кафедра металлических, деревянных и пластмассовых конструкций Одесской государственной академии строительства и архитектуры занимается исследованием надземных пешеходных переходов пролетом 12...24 м. В данной работе рассматривается вариант арочной конструкции, в которой арка и подвески - металлические, а затяжка - деревянная клееная балка. При проектировании опытной модели в качестве исходных параметров были приняты пролет арочной конструкции, поперечное сечение клееной деревянной балки и число подвесок. Значение расчетной нагрузки в первом приближении задано техническим заданием. Остальные параметры конструкции - высота и сечение арки, расположение и сечение подвесок, окончательная несущая способность конструкции - определены численным линейным расчетом в программном комплексе ЛИРА 9.6 исходя из принятого критерия оптимальности (оптимальным считается тот вариант, для которого при расчетной нагрузке и минимальных прочных размерах в элементах конструкции (арке, балке и подвесках) возникают напряжения, близкие к допускаемым). При расчете варьировались геометрические и прочностные параметры конструкции. Для каждой из комбинаций варьируемых параметров определялись наибольшие напряжения в каждом из элементов конструкции (арке, балке, подвесках) и коэффициенты загруженности. Для каждого поперечного сечения арки и подвесок выделялся вариант конструкции с теми геометрическими параметрами, при которых несущая способность оказывалась наибольшей. Для испытаний был спроектирован и изготовлен специальный стенд, обеспечивающий моделирование равнораспределенного нагружения конструкции. В результате испытаний установлено, что несущая способность арочной конструкции, спроектированной в соответствии с принятыми критериями оптимальности, на 36 % выше рассчитанной в программном комплексе ЛИРА 9.6 и на 2 % выше полученной при расчете в программном комплексе, учитывающем геометрическую и физическую нелинейность. Проведенные исследования показали, что принятая методика проектирования и предложенный критерий оптимальности могут быть использованы в практике проектирования подобных конструкций.

Древесина относится к материалам с резко выраженными анизотропными свойствами. Эти свойства влияют на напряженно-деформированное свойство материала. Кроме того, реальная деревянная конструкция имеет пороки строения - сучки. Для теоретической оценки напряженного состояния элемента с сучком составлена расчетная модель. Рассмотрено поведение анизотропной пластины, имеющей две оси анизотропии: продольную и поперечную. Растяжение пластины происходило вдоль волокон равномерно распределенной нагрузкой. Для упрощения расчетов сучок был заменен на отверстие. Растягивающие напряжения определены по теории упругости анизотропного тела. Рассчитаны коэффициенты концентрации напряжений и коэффициенты понижения прочности. Для проверки расчетов проведено экспериментальное определение прочности на растяжение деревянных элементов с сучками - пластинок размером 400´50´5 мм. Для сравнения испытаны образцы из древесины без сучков таких же размеров и формы.

Приведены основные положения по выполнению курсового проекта, указания по расчету, определена его структура.

Пособие для студентов всех курсов направления 270100.62 «Строительство» профиля подготовки «Проектирование зданий и сооружений» и направления «Архитектура».

Рассмотрена методика расчета железобетонных конструкций поперечной рамы одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовыми электрическими кранами, с применением программно-вычислительного комплекса «SCAD» при определении усилий возникающих в элементах поперечной рамы.

Приоритетным направлением такой науки, как строительная теплофизика, является обоснование и выбор оптимального решения ограждающих конструкций. Знание строительной теплофизики для современного строительства имеет большое значение, так как сборные облегченные конструкции из эффективных материалов находят в нем все большее применение. Поддержание оптимальных параметров микроклимата, количество тепла, теряемое зданием в зимний период, экономия энергоресурсов и долговечность самих конструкций зависят от теплотехнических качеств наружных ограждений. Знание основных закономерностей и характеристик процессов теплообмена и умение пользоваться расчетами дают возможность обеспечения заданного температурно-влажностного режима и требуемые теплотехнические качества наружных ограждающих конструкций.

Целью выполнения лабораторных работ является теоретическое и практическое ознакомление студентов с методами получения, преобразования, передачи и использования тепловой энергии, принципами действия, конструктивными особенностями тепловых устройств и систем; обучение студентов методологии проведения расчета различных устройств и систем.

В диссертационной работе разработаны метод и компьютерная программа для расчета несущей способности стержневых конструкций, усиливаемых в напряженном состоянии, способом увеличения размеров поперечных сечений элементов.

Методические указания содержат оригинальные тексты, задания, направленные на закрепление лексико-грамматического материала, словарные блоки, включающие лексику, необходимую для понимания и перевода научно-технической литературы на английском языке.

Изложены основные положения метода перемещений, подробно рассмотрено применение этого метода к расчету плоских рам, приведены примеры расчета рам. Для студентов машиностроительных специальностей, изучающих дисциплины «Сопротивление материалов», «Строительная механика машин».

Рассмотрено аналитическое решение задач оптимального проектирования элементов несущих конструкций в виде сжатых стержней.

Рассмотрены анализ оптимальных перекрестно армированных структур композитных стержней и выбор оптимальных параметров структуры исходя из требований к свойствам конструкции. Изложены теоретические основы решения задачи оптимального проектирования, методика выполнения домашнего задания и примеры его выполнения.

Рассмотрено аналитическое решение задач оптимального проектирования элементов несущих конструкций в виде сжатых стержней. Для студентов 5-го и б-го курсов факультета «Специальное машиностроение».

Рассмотрены вопросы, связанные с математическим моделированием агрегатов и механизмов стартовых и ракетных комплексов на стадии их разработки. Приведены методические указания к курсовой работе «Строительная механика несущих конструкций и механизмов стартового оборудования».

Даются основные сведения по разделу дисциплины «Теории упругости», связанные с расчетами прямоугольных пластин на изгиб. Изложение теоретического материала сопровождается подробными объяснениями и примерами расчетов.

В монографии рассмотрены описания и примеры природных катаклизмов (землетрясений, ураганов, торнадо и др.), а также антропогенных катастроф и аварий. Исследованы взаимоотношения «природа – человек» или «человек – природа». При природных катаклизмах человек в основном выступает лишь как пассивный регистратор негативных событий. При антропогенных катастрофах человек – главный фигурант события. Здесь он реализует одну из двух ипостасей: человек-созидатель и человек-разрушитель.

Приведены основные положения по выполнению курсовой работы, ее состав, даны указания по расчету, освещены вопросы оформления графической и текстовой части. Предназначены для студентов дневной и очно-заочной форм обучения по специальности 270105 «Городское строительство и хозяйство».

Рассмотрены методы обследования и испытаний строительных конструкций. Главное внимание уделено оценке погрешности между теоретическими и экспериментальными данными.

Содержит неадаптированные, оригинальные тексты, освещающие новейшие методы сооружения строительных объектов, предназначенные для развития навыков чтения и перевода научно-технической литературы по строительству

Приведены основные положения метода конечных элементов применительно к расчету стержневых несущих конструкций. Изложены процедуры статического анализа напряженно-деформированного состояния, определения собственных частот и форм колебаний и исследования переходных динамических процессов для объектов такого типа. Рассматриваемые теоретические положения иллюстрируются на примере решения конкретных задач. Отражены вопросы расчета стержневых систем с использованием свободно распространяемой версии программного комплекса MSC/NASTRAN for Windows.

В монографии разработаны эффективные генетические алгоритмы оптимального синтеза металлических строительных систем, позволяющие выполнять поиск на дискретных множествах параметров и структур. Решаются задачи оптимизации деформируемых объектов как в линейно упругой постановке, так и при оценке несущей способности с помощью статической теоремы метода предельного равновесия. Наряду с учетом нагрузок и воздействий на строительные конструкции, представленных в СНиП, принимаются во внимание запроектные воздействия, выражающиеся в разрушении отдельных элементов несущих систем. Рассматриваются вопросы снижения трудоемкости выполнения расчетов на основе разработки новых конечных элементов и использовании имитационного моделирования. Работоспособность предлагаемых схем оптимизации применительно к достаточно сложным конструкциям иллюстрируется на примерах решения задач оптимизации каркасов промышленного и гражданского зданий, сетчатого купола и балочной клетки.

В учебном пособии рассмотрены методы испытания, определения свойств и анализа структуры сварных соединений. Показаны особенности применения типового и специализированного оборудования. Приведены характеристики приборов, требования к образцам, примеры испытаний, а также наиболее востребованные справочные данные.

Даны указания по расчету сквозных колонн с решеткой в виде планок. Приведен пример расчета. Представлен необходимый для расчета справочный материал.

Даны указания по расчету настила, вспомогательных и главных балок балочной клетки. Приведены примеры расчета. Представлен необходимый для расчета справочный материал.

В монографии приведены результаты исследований по разработке органоминеральных составов на основе сухих строительных смесей для ремонта асфальтобетонного дорожного полотна с использованием органических и минеральных отходов различных отраслей промышленности. Показано, что ремонтные составы на основе гидролизного лигнина, шламов гидролизного производства, золы-уноса красноярских ТЭЦ и шлама футеровки электролизеров по совокупности свойств превосходят традиционные битумные составы и позволяют улучшать экологическую обстановку в регионе за счет комплексного использования отходов.

В учебном пособии изложены основные понятия механики, подробно рассмотрены правила и теоремы из разделов теоретической механики «Статика», «Кинематика», «Динамика», приведены примеры решения задач. Дан краткий обзор теории курса «Сопротивление материалов», определены подходы и методы расчета напряженно-деформированного состояния, рассмотрены примеры типовых расчетов на прочность и жесткость, устойчивость элементов конструкций при растяжении (сжатии) и плоском изгибе, внецентренное сжатие, устойчивость.

Рассмотрены пути развития и идеи совершенствования деревянных конструкций покрытия. Также автор указывает на ошибки, часто встречающиеся при проектировании. В книге собран материал, накопленный в течение последних 30-40 лет работы автора, который глубоко проанализирован и переработан для применения в настоящее время.