Теоретико-инженерные основы строительного дела

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся заочного отделения по дисциплине «Техническая механика» (раздел «Сопротивление материалов») по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» (бакалавриат).

В методических указаниях изложены основные положения, порядок, методика выполнения и пример расчетов практических работ, предусмотренных курсом «Инженерные изыскания дорог». Имеются необходимые справочные данные для расчетов, приведен список рекомендуемой учебной и нормативной литературы.

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.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Обследование и испытание зданий и сооружений» для обучающихся очной и заочной форм направлению подготовки обучения по бакалавров 08.03.01 «Строительство», профиль подготовки «Промышленное и гражданское строительство».

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

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.

Данная книга представляет собой практическое пособие, в котором собраны примеры решения инженерных задач из области автомобилестроения, турбодвигателестроения, космического и авиастроения, кораблестроения. Примеры подобраны так, чтобы они охватывали широкий круг задач из различных дисциплин с учетом многих физических явлений, а также необходимые для их решения инструменты. Адресована пользователям системы инженерного анализа NX Advanced Simulation. В начале каждой главы кратко представлены основные инструменты и подходы, использованные для решения описываемой задачи. Все модели, рассмотренные в книге, вы сможете найти на корпоративном сайте компании Siemens PLM Software по ссылке: www.siemens.com/plm/ru/cae_models.

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.

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 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.

Рассмотрены организация и порядок проведения обследования технического состояния зданий, дана оценка технического состояния их несущих конструкций. Изложены основные нормативные требования к строительным конструкциям, которыми необходимо руководствоваться при проведении обследования. Рассмотрены основные виды дефектов строительных конструкций и причины их появления, дано описание неразрушающих методов и лабораторных испытаний железобетонных и каменных конструкций. Приведены рекомендации по формированию исходных данных для проведения проверочных расчетов конструкций при обследовании их технического состояния, даны примеры проведения обследования и оценки несущей способности железобетонных и каменных конструкций, а также рекомендации по их усилению.

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.

Учебно-методическое пособие содержит материалы для курсового проекта, практических занятий по дисциплинам «Железобетонные и каменные конструкции», «Железобетонные конструкции». Приведены конструктивные решения зданий с тонкостенными пространственными покрытиями. Изложены приближенные методы расчета тонкостенных пространственных покрытий без использования ЭВМ. Описаны общие положения и требования к численному методу расчета здания с применением программных комплексов. Рассмотрены пример расчета здания с тонкостенным пространственным покрытием с помощью ПК SCAD Office и пример расчета оболочки при свободном деформировании вдоль контурной конструкции.

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.

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 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.

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 методических указаниях изложена методика выполнения курсового проекта по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс». Приводится описание эскизно-технического проекта с подробным рассмотрением вопросов конструирования и расчета, несущих элементов крыши, включающих конструкцию крыши, расчет настилов и прогонов. Особое внимание уделено конструированию и расчету основной несущей конструкции. Представлен статический и конструктивный расчеты, позволяющие определить сечения элементов несущей конструкции и технико-экономические показатели.

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.

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

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 малоизученные и неизвестные ранее глобальные закономерности эволюции климатических нагрузок на строительные объекты и экосистемы урбанизированных территорий за последние 40 лет. Представлены основные спектральные и статистические проявления глобального изменения климата эндогенного и космогенного гравидинамического происхождения, включая эволюцию минимальных, среднесуточных и максимальных температур, среднесуточной влажности, прозрачности и давления атмосферы, уровня осадков, среднесуточной скорости ветра и порывов ветра. Представлены теоретические основы вариометрического анализа и моделирования метеорологических проявлений доминирующих механизмов и причинно-следственных связей резонансного характера.

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

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 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».

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 результаты экспериментального изучения системы перекрестных балок из деревянных элементов на квадратном плане при изменении жесткости узловых соединений. Определена фактическая податливость узловых соединений по результатам экспериментально-теоретических исследований. В ходе эксперимента проведены статистические и динамические испытания, в результате которых получены максимальный прогиб и частота собственных колебаний системы. Установлено, что при уменьшении жесткости узлового соединения максимальный прогиб увеличивается, частота собственных колебаний системы снижается. Сопоставлены теоретические и экспериментальные данные: экспериментальные прогибы и частоты больше полученных расчетным путем. Разница между экспериментальными и теоретическими прогибами достигает 7,54 %, по частотам собственных колебаний – 0,69 %. Основанием для подобных расхождений являлось то обстоятельство, что за счет высокой степени податливости узлов системы ее деформирование при высоких уровнях нагрузки происходит в нелинейной области. Разница между теоретическими и экспериментальными значениями коэффициента, связывающего частоту основного тона собственных попе-речных колебаний, распределенную по площади массу конструкции и максимальный прогиб при действии равномерно распределенной нагрузки, достигает 7,97 %. На основании исследования можно сделать вывод о достаточно хорошей сходимости значений численных и экспериментальных прогибов и частот собственных колебаний, а также о применимости этого экспериментального коэффициента для систем пере-крестных балок.

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.

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.

В учебно-методическом пособии представлены материалы для проведения практических занятий по дисциплине «Проектирование строительных конструкций», которые предназначены для изучения методов проектирования и усиления железобетонных конструкций. Приведены примеры построения расчетных моделей и выполнения расчетов в ПК ЛИРА. Рассмотрены вопросы проведения лабораторных испытаний и компьютерных исследований железобетонных конструкций, обследования их технического состояния.

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.

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.

В пособии изложены классические методы расчета стержневых систем, пластин и оболочек, тонкостенных конструкций, толстостенных цилиндров и дисков газовых турбин. Даны примеры расчетов по каждой представленной методике. Приведены задачи для самостоятельной работы.

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 приведены тезисные теоретические основы и методики определения показателей климата местности, используемых при планировке и застройке населенных пунктов, конструировании и проектировании инженерных систем зданий. Учебно-методическое пособие построено в форме примера пояснительной записки к курсовой работе (курсовому проекту) с указаниями для выполнения расчетов ветровых, температурных и актинометрических показателей рассматриваемой местности.

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

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

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

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.

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

В результате нарушения режимов эксплуатации, технологии изготовления, силовых воздействий в клееных деревянных конструкциях зданий и сооружений появляются дефекты и повреждения, снижающие их прочностные и деформационные характеристики. Наиболее распространенным дефектом является расслоение клеевых швов с образованием продольных трещин, приводящих к предаварийному состоянию конструкций, что требует дополнительного их усиления. Существующие методы и способы усиления технологически сложны и предполагают демонтаж дефектных элементов или конструкций с заменой их на новые, что приводит к дополнительным затратам на ремонт и восстановление. Поэтому применение современных технологических решений по усилению цельных и клееных деревянных конструкций – актуальная проблема строительной отрасли. Выполнение работ по усилению включает три этапа: обследование, проектирование и монтажные работы. Обследование конструкции связано с определением всех требуемых параметров для проектирования усиления. Для оценки влияния трещин на несущую способность конструкции предложено использовать шарнирно-стержневую модель с представлением клееной древесины как анизотропного упругого тела с трещиной, возникшей путем удаления из дискретной системы связей сдвига. На основе расчетов выполняется подбор размеров, шага, количества и типа металлических зубчатых пластин с учетом податливости соединения. Рассматриваются варианты усиления клееных деревянных конструкций, способы запрессовки металлических пластин на проектной отметке, технология выполнения работ. Предложенные технические решения по усилению металлическими зубчатыми пластинами клееных деревянных конструкций с продольными трещинами позволяют уменьшить расход конструкционных пиломатериалов.

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