Теоретико-инженерные основы строительного дела

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.

В монографии изложены результаты исследования математической модели стержневого элемента консольного типа, представленной нелинейным дифференциальным уравнением. Показаны возможности численной реализации методов и процедур. Результаты сравниваются с расчетами консольной конструкции в программах ЛИРА10 и SCAD++. Также представлены материалы по расчету сложных конструкций, поясняющие технологию использования для современных технических вычислений системы Mathematica и программных комплексов SCAD Office, ЛИРА 10.

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 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.

Приведены результаты исследования соединений элементов деревянных конструкций композиционным материалом на основе эпоксидной матрицы и стеклоткани (КМ-соединений). Разработаны конструктивные решения КМ-соединений для создания новых и усиления существующих деревянных конструкций из цельной и клееной древесины. Определены прочностные и деформационные характеристики композиционною материала, определены экспериментальными и численными методами несущая способность и деформативность КМ-соединений при сопротивлении сдвигу. Представлена методика расчета КМ-соединений и деревянных конструкций составного сечения на КМ-соединениях по предельным состояниям 1-й и 2-й групп.

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.

Содержится теоретический материал по существующим методам наблюдений за горизонтальными и вертикальными смещениями оползней. Разработана методика математического моделирования оползневых смещений на основе построения среднеквадратических эллипсов смещений. Проведен анализ результатов геодезических наблюдений смещений оползней с применением аппарата математической статистики.

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.

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 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.

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.

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.

Рассмотрены основные аспекты строительных предпроектных работ с последующим более подробным освещением инженерно-экологических изысканий, являющихся одним из основных природоохранных мероприятий. Даны примеры протоколов, составляемых по результатам измерений. Показана последовательность и логика изложения материала. Обозначена нормативная база. Приведены методические задания для более эффективного усвоения материала, представлены вопросы итогового тестирования.

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.

В учебном пособии приведены основные группы методов технической мелиорации грунтов и массивов, изложены методы инженерно-геологических изысканий в области строительства, необходимые для составления проекта по улучшению свойств грунтов методами технической мелиорации для минимизации природно-техногенных опасностей.

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.

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.

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.

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 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 учебном пособии даны общие положения по применению аддитивных технологий в строительстве, приведены требования к конструкции изделия аддитивного производства для его проектирования, описана технология 3D-печати строительных конструкций зданий и сооружений. Освещены особенности технологии 3D-печати зданий и сооружений на строительной площадке, а также монтажа элементов конструкций, изготовленных с использованием 3D-печати. Приведены требования к организационно-технологическому проектированию и контролю качества работ при применении аддитивных технологий.

Учебно-методическое пособие содержит примеры расчета железобетонных конструкций зданий. Приведены примеры расчетов плиты покрытия типа П пролетом 12 м, монолитной безбалочной плиты перекрытия по двум группам предельных состояний, внецентренно сжатой колонны, стропильной сегментной фермы покрытия, тонкостенного покрытия в виде оболочки переноса без ЭВМ.

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.

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.

В методических указаниях изложены основы расчета строительных конструкций с учетом геометрической нелинейности с использованием программного комплекса «MAV.Structure».

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.

Книга будет интересна инженерам-конструкторам, которые работают с NX и хотят воспользоваться приложениями для инженерного анализа, и профессиональным инженерам-расчетчикам, использующим другие решения и желающим познакомиться с системой NX Advanced Simulation, а также сегодняшним пользователям системы, заинтересованным в повышении своей квалификации. Книга сопровождается большим количеством примеров. Все модели, рассмотренные в книге, вы сможете найти на корпоративном сайте компании Siemens PLM Software по следующей ссылке: www.siemens.com/plm/ru/cae.

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)».

В учебно-методическом пособии излагаются методы компоновки, расчёта и конструирования металлических конструкций балочных клеток и колонн промышленных зданий. Пособие создано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования.

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.

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.

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.

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.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования с учетом рекомендаций примерной основной образовательной программы высшего образования по магистратуре. Цель пособия — повышение уровня освоения компетенций в области проектирования зданий и сооружений по современному строительству объектов мирового опыта проектирования и строительства. Пособие состоит из двух частей, содержит теоретический материал, примеры расчета и рекомендации для приобретения практических навыков, необходимых для разработки проектных решений по проектированию и строительству зданий и сооружений. Предназначено для решения архитектурно-строительных задач в области физики среды на практических занятиях и в курсовых работах и проектах обучающимися магистратуры.

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.

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».

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.

Учебно-методическое пособие содержит основные сведения, расчетные зависимости и примеры расчетов открытых каналов и сопрягающих сооружений в виде перепадов и быстротоков, устанавливаемых на участках водопропускного тракта с большим перепадом отметок.

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.

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.

Главная задача пособия — дать студенту базовые знания, позволяющие понять основные закономерности взаимодействия возводимых различными способами подземных сооружений с вмещающим породным массивом. Рассмотрено строительство подземных сооружений открытым и закрытым способами.

Отражены основные положения анализа материалов инженерно-геологических изысканий для строительства, приведена методика построения геолого-литологических и инженерно-геологических разрезов, а также геологических карт. Изложены требования к содержанию пояснительной записки по инженерно-геологическим изысканиям, составлению технического задания и программы на изыскания. Все основные разделы, касающиеся оценки оснований для последующего проектирования фундаментов, сопровождаются справочным материалом из действующих нормативных документов.

В учебном пособии приведены сведения об использовании компьютерных технологий при проектировании пространственных каркасов зданий и основные положения расчета металлических конструкций. На примере металлического каркаса здания с купольным покрытием рассмотрены практические аспекты подготовки данных для компьютерных расчетов на разных этапах проектирования. Подробно показано выполнение отдельных этапов в разных компьютерных программах, приведен анализ полученных результатов и рассмотрено их применение в дальнейшем проектировании. Проектирование выполнено с использованием авторской программы GERA, специализированного программного комплекса SCAD, программы автоматизированного проектирования и черчения AutoCAD и табличного процессора Excel.

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.

Пособие представляет собой лабораторным практикум, в нем рассмотрены вопросы комплексного применения геофизических методов на стадиях проектирования, строительства, эксплуатации жилых, промышленных, гидротехнических и различных других инженерных зданий, сооружений и коммуникаций в практике инженерно-геологических и гидрогеологических исследований.

В учебном пособии содержатся сведения о современных материалах, применяемых для восстановления, гидроизоляции, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций; приведены эксплуатационные факторы, приводящие к разрушению бетонных и железобетонных конструкций, виды повреждений, дефектов и трещин бетонных и железобетонных конструкций, основные принципы ремонта и восстановления бетонных и железобетонных конструкций.

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. Издание предназначено для специалистов в области проектирования конструкций, которые хотели бы самостоятельно изучить пакет программ Femap with NX Nastran и применять его в своей профессиональной деятельности.

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.