ТРУДЫ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ В РАМКАХ

15-ГО РОССИЙСКОГО АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО

ФОРУМА 16–19 мая 2017 г. Нижний Новгород May 16–19, 2017 Nizhny Novgorod

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный

университет»

ТРУДЫ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

В РАМКАХ

15-ГО РОССИЙСКОГО АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО

ФОРУМА

Нижний Новгород

ННГАСУ 2017

ББК 94.3; я 43 Труды научно-практической конференции в рамках 15-го Российского архитектурно-строительного форума [Текст] / Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т; отв. ред. А. А. Лапшин. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2017. – 110 с. ISBN 978-5-528-00231-6

Редакционная коллегия: Лапшин А. А. (отв. редактор); Соболь С. В. (зам. отв. редактора); Бобылев В. Н. (зам. отв. редактора); Втюрина В. В., Дмитриев М. Н., Колесов А. И., Коссэ М. А., Монич Д. В., Супрун А. Н. Сборник содержит доклады мероприятий научно-практической конференции в рамках 15-го Российского архитектурно-строительного форума, состоявшегося 16–19 мая 2017 года в г. Нижнем Новгороде: семинар «Проектирование, строительство и безопасная эксплуатация уникальных зданий и сооружений»; семинар «Жилье для российской семьи, опыт регионов и проблемы».

Ответственный за выпуск: Коссэ М. А.

ББК 94.3; я 43 ISBN 978-5-528-00231-6 © ННГАСУ, 2017 © ВЗАО «Нижегородская ярмарка», 2017

3

СОДЕРЖАНИЕ

СЕМИНАР ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Д. А. Кожанов, А. В. Лихачев, С. Ю. Лихачева МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТРУБЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА В СИСТЕМЕ ANSYS…………………………………………………………………………………..7

С. В. Анисимова, М. В. Навдаева, А. С. Невоструева, А. Е. Коршунов СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГИПСОВЫХ ОТЛИВОК……………………………………………10

В. А. Войтович, С. А. Савинов, И. Н. Хряпченкова О СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ СОСТАВОВ САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ…………………………………………..13

Е. С. Кулыгина, И. Н. Хряпченкова О ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖНЫХ ПРОЦЕССОВ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ПОКРЫТИЙ СТАДИОНОВ……………………………………………………………………….16 В. А. Войтович, А. А. Стерлядев, И. Н. Хряпченкова ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ БЕТОНА………………………………………17 М. Ф. Сухов, С. А. Терешкин РАСЧЕТ ГИБКОГО ШПУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ ПОДТОПЛЯЕМОГО КОТЛОВАНА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ………………………..21 М. Ф. Сухов, Е. С. Власова, Е. А. Маланьина РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ СТРОЯЩЕГОСЯ ЗДАНИЯ НА ФУНДАМЕНТ И ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЗДАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ………………………………………26 С. А. Паузин, А. А. Суханов РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОВЫШЕННЫМИ ШУМОЗАЩИТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ………………………30 Н. Д. Чухнин, Н. М. Плотников ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БЕТОНОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТРЕЛЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАЕКТОРИИ ЕЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО БЛОКАМ БЕТОНИРОВАНИЯ…………………………………….32 Н. Д. Чухнин, Н. М. Плотников РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОННЫХ РАБОТ……………………………………………………………………………….35 В. А. Войтович, Ю. Н. Ледяйкина ЧТО ВАЖНЕЕ: ЦЕМЕНТ ИЛИ ИЗВЕСТЬ?..........................................................................40

4

А. Я. Лахов БАЗА ДАННЫХ GEOD БИБЛИОТЕЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ARCHICAD ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КУПОЛОВ……………………………………………………………………42

М. А. Рыбина, М. А. Агеева, А. И. Колесов КОНТРОЛИРУЕМЫЙ НАЛИВ ДЕФОРМИРОВАННОГО РЕЗЕРВУАРА С ПРИМЕНЕНИЕМ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ ДНИЩА………………….46 С. С. Казаков, Д. А. Кожанов СОЗДАНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ НАГЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ В СИСТЕМЕ ANSYS MECHANICAL APDL…………………………………………………….50 Е. Н. Горохов, С. Я. Скворцов, Д. А. Сорокин, В. А. Жукова, Д. А. Комарова ИЗМЕНЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ ОТТАИВАНИЯ………………………………………………………………..54 Е. Н. Горохов, С. Я. Скворцов, Д. А. Сорокин, В. А. Жукова, Д. А. Комарова ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ОСАДОК ОСНОВАНИЙ СЛОЖЕННЫХ МЕРЗЛЫМИ ГРУНТАМИ В ПРОЦЕССЕ ИХ ОТТАИВАНИЯ………………………………………………..57 И. А. Зимнович БАЗОВЫЕ АРХИТЕКТУРНО-ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМФОРТНОГО ИНСОЛЯЦИОННОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ………………………………………………………………..60 Н. А. Ельнов А. И. Колесов Е. А. Кочетова НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ УЗЛОВ ПОДКРАНОВО-ПОДСТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ В ЗОНЕ ПРИМЫКАНИЯ РЕШЁТКИ ПОДСТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ К ЕЗДОВОМУ ПОЯСУ………………………………………62 С. В. Неменков, А. И. Колесов МЕМБРАННОЕ ШАТРОВОЕ ПОКРЫТИЕ ВЫСТАВОЧНОГО ПАВИЛЬОНА БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА………………………………………………………………………....66 С. М. Кемене, А. И. Колесов АНАЛИЗ РАСХОДА СТАЛИ НА КОМБИНИРОВАННОЕ ПОКРЫТИЕ ИЗ СТРУКТУРЫ С ВАНТАМИ ПРИ РАЗРЕЖЕННЫХ ШАГАХ ВНУТРЕННИХ НЕСУЩИХ КОЛОНН..……70 И. А. Самохвалов, Н. Ю. Трянина НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ВЛИЯНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ПРИ РАСЧЕТЕ НА ЖИВУЧЕСТЬ КУПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ………………………………73

А. Н. Супрун, Т. М. Вежелис, Е. А. Парусова ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРАВНЕНИЯ РЕОНОМНОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И ИЗВЕСТНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НЕУПРУГОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ…………………………………78 А. Н. Супрун, Д. И. Кислицын, В. Е. Хромых, А. И. Домрачев, А. А. Коен ПРОБЛЕМЫ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ НЕГАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ IT-СИСТЕМАМИ СТАЦИОНАРНОГО МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ………………………….....................................80 А. А. Ашихмина, В. В. Исакова, Н. Ю. Трянина РАБОТА ВИСЯЧЕЙ СИСТЕМЫ «ЦЕПЬ С ФЕРМОЙ ЖЕСТКОСТИ»..………………….83

5

СЕМИНАР ЖИЛЬЕ ДЛЯ РОССИЙСКОЙ СЕМЬИ. ОПЫТ РЕГИОНОВ И ПРОБЛЕМЫ С. А. Медведев МЕХАНИЗМ ЭФФЕКТИВНОГО ДОСТУПА НАСЕЛЕНИЯ К ИНФОРМАЦИИ В СФЕРЕ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ………………………………………………………………….87 Б. В. Щуров КАЖДОЙ СЕМЬЕ – КАЧЕСТВЕННУЮ КВАРТИРУ (ОБОСТРЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ)……………………………….88 Н. Ф. Пермичев ДОСТУПНО ЛИ ЖИЛЬЕ ГРАЖДАНАМ РОССИИ?............................................................90 Н. А. Шленов УПРАВЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ НИЖЕГОРОДСКОГО РЕГИОНА НА ОСНОВЕ СТРАТЕГИЧЕСКОГО СЕТЕВОГО ПОДХОДА…………………………………………………95 И. В. Макарычева СОЗДАНИЕ ГАРМОНИЧНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ В КВАРТАЛАХ СПЛОШНОЙ ЗАСТРОЙКИ………………………………………………………………………..98 Г. Б. Чистякова ОСОБЕННОСТИ ЖИЛИЩНОЙ ПРОБЛЕМЫ МОЛОДОЙ СЕМЬИ ………………………..99 А. В. Бусарев РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА (СМК) В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.……………………………………………………………………………102 А. С. Борисенко, М. Н. Дмитриев ФОРМИРОВАНИЕ МИССИИ И ЦЕЛЕЙ ПРЕДПРИЯТИЯ………………………………….105 С. А. Паузин ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ КОТТЕДЖНЫХ ПОСЕЛКОВ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ………………………………………………………………..110

6

7

СЕМИНАР ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Д. А. Кожанов1,2, А. В. Лихачев1, С. Ю. Лихачева 1 (1ННГАСУ, 2 Национальный исследовательский «Нижегородский университет

им. Н. И. Лобачевского», г. Н. Новгород, Россия)

МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТРУБЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА В СИСТЕМЕ ANSYS

Для моделирования типового отрезка [1–4] надземной магистральной трубы в

соответствии с ГОСТ Р 52079-2003 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов» [5] была выбрана труба с наружным диаметром 159 мм и толщиной стенки 3,5 мм. Длина моделируемого фрагмента составляла 11 м. В середине пролета трубы был смоделирован ее поворот на угол 90о внутренним и наружным радиусом закругления 400 мм (рис. 1).

Рис. 1. Моделируемый фрагмент магистрального газопровода

Материал, из которого изготовлена труба – сталь. Механические

характеристики стали, применяемой при изготовлении труб магистрального газопровода: модуль упругости Е = 210 ГПа, коэффициент Пуассона 0,3, плотность ρ = 7 800 кг / м3.

В качестве конечного элемента в системе ANSYS был выбран SOLID 185 [1–3, 6], позволяющий моделировать твердотельные тела. Конечно-элементная сетка регулярная.

На левом и правом торце трубы (в сечениях A и D) были заданы условия симметрии (рис. 1). В нижних точках в поперечных сечениях A, B, C и D смоделированы точки опоры, ограничивающие перемещения по вертикальной оси.

Фрагмент трубы находился под действием собственного веса трубы, вычисляемой по заданной плотности и объему материала, внутреннего давление газа, которое согласно [5] составляло 1,2 МПа, а также нагрузки, вызванной возможным намерзанием льда на верхней поверхности трубы (рис. 2).

8

Рис. 2. Моделирование намерзания льда на трубе

Вводится предположение, что лед равномерно распределен по верхней

поверхности трубы и занимает сектор с углом 45о и толщиной намерзания 10 см (рис. 2). Нагрузка от намерзшего льда определялась через его вес, определяемый его объемом и плотностью ρ = 917 кг / м3.

Результаты расчета После проведения расчетов в системе ANSYS Mechanical APDL были получены

поля напряженно-деформированного состояния (рис. 3–5).

Рис. 3. Эквивалентные напряжения по Мизесу (Па)

Рис. 4. Упругие деформации

9

Рис. 5. Вертикальные перемещения (м)

Анализируя результаты расчетов и учитывая принцип Сен-Венана о точках

приложения сил, можно сделать вывод, что максимальные напряжения и деформации возникают в середине пролетов между опорами, что согласуется с основами аналитических расчетов и связаны с образованием изгибающих моментов внутри трубы от внешней нагрузки. При этом напряжения, вызванные изгибом, составляют примерно 2 Мпа, что почти в два раза превышает значение давления газа. При этом в области поворота трубы, между сечениями B и C, обнаружены незначительные положительные перемещения по вертикальной оси, что определяется действием внутреннего давления в трубе и наличием опор в сечениях B и C.

Полученные результаты и алгоритм моделирования в поставленной задаче можно рассматривать как основы создания модели магистрального газопровода и применять при расчете напряженно-деформированного состояния элементов конструкций.

Литература 1. Кожанов, Д. А. Особенности конечно-элементного моделирования вида

структурного элемента гибких тканых композитов // Научно-технические ведомости СПбПУ. Физико-математические науки. Выпуск 1 (237). Санкт-Петербург; СПбПУ; 2016. – С. 7–15.

2. Берендеев, Н. Н. Структурная модель гибкого тканого композита / Н. Н. Берендеев, Д. А. Кожанов, А. К. Любимов // Проблемы прочности и пластичности. – Н. Новгород: ННГУ. 2015. С. 162–171.

3. Кожанов, Д. Моделирование процессов деформирования каменных кладок с применением ПК ANSYS / Д. А. Кожанов, С. Ю. Лихачева // Труды научного конгресса 13-го Российского архитектурно-строительного форума. – Н. Новгород: ННГАСУ. 2015. – С. 68–71.

4. Основные этапы создания модели кирпичной кладки в системе ANSYS // Труды научного конгресса 14-го Российского архитектурно-строительного форума. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. С. 102–105,

5. ГОСТ Р 52079-2003 «Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов». ГОССТАНДАРТ РОССИИ, Москва, 2003.

6. ANSYS release 14.0 Documentation for ANSYS [Электронный ресурс]: ANSYS Inc. – Электрон. дан. и прогр. — [Б. м.], 2012.

10

С. В. Анисимова1, М. В. Навдаева2, А. С. Невоструева2, А. Е. Коршунов1

(1ННГАСУ,2Лицей № 82, класс 10в, г. Н. Новгород, Россия)

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГИПСОВЫХ ОТЛИВОК

В строительстве и промышленности издавна широко применяют гипсовые вяжущие материалы. Порошок гипса в смеси с водой образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет на воздухе, превращаясь в камень. Реакция гидратации протекает c высокой скоростью с выделением теплоты по схеме:

CaS04·0,5Н20 + 1,5Н20 → CaS04·2Н20 + 19,4 кДж/моль. При твердении гипса отсутствует усадка получаемых изделий, а происходит

незначительное увеличение их объема (на 0,3–1 %). Эта особенность позволяет использовать вяжущее без заполнителей, не боясь искажений придаваемых сложных форм или растрескиваний.

Теоретически для прохождения указанной реакции требуется 18,6 % воды от массы вяжущего. Практически воды берут в З–4 раза больше. Это необходимо для технологичности приготовления и обеспечения точности разнообразных форм у гипсовых изделий и элементов гипсовой лепнины. Избыточная вода, не участвующая в реакции твердения, далее удаляясь при сушке, создает поры, что приводит к снижению прочности образующегося камня. Поэтому задача упрочнения получаемых гипсовых отливок является актуальной. Как правило, гипсовые материалы, использующиеся в строительстве и ремонте при внутренней отделке, имеют не только декоративное, но и конструкционное назначение (колонны, пилястры, балясины, ниши, оформление арок, внешних углов, ограничителей зон). Особенное внимание к обеспечению прочности и долговечности требуется и при реставрации гипсовых отделочных элементов на фасадах и в помещениях старинных особняков – объектов и памятников культуры (карнизы, барельефы, кронштейны, орнаменты, скульптурные композиции).

Обосновано [1], что одним из результативных технологических приемов упрочнения гипсосодержащих материалов является прессование при формовании при давлениях до 100 МПа. Доказано положительное действие на повышение прочности гипсовых материалов направленного образования кристаллов гидросульфоалюминатов кальция при твердении гипса [2]. Более простым и доступным способом упрочнения может быть и специальная обработка готовых гипсовых изделий с помощью укрепляющих полимерных пропиток [3].

Цель настоящей работы – изучение возможностей упрочнения гипсового камня при введении различных кристаллогидратов солей, содержащих родственный гипсу сульфат-анион SO42-: сульфата натрия Na2SO4, сульфата меди СuSO4, сульфата магния MgSO4, сульфата железа (III) Fe2(SO4)3. Использовался строительный гипс марки Г-7 II Б (Пешеланский гипсовый завод «Декор-1»). Для исследований были подготовлены гипсовые отливки размером (100×100×20) мм при соблюдении различных значений водогипсовых отношений (В/Г): 0,6; 0,8; 1,0. Твердение происходило в стандартных условиях, указанных в [4]. После выдержки на воздухе в течение 1 суток образцы высушивались в сушильном шкафу при температуре 60 оС до постоянной массы. Контролировалась масса каждого образца. Полученные образцы характеризовались различной пористостью, соответственно 48,5 %, 56,5 % и 62,5 %. Затем образцы подвергались обработке методом погружения в водные растворы солей 5- и 10%-ной концентрации (выдержка в растворе 1 сутки) с последующим вакуумированием с использованием автоклавной лабораторной установки для обеспечения полного проникновения солей в толщу образцов. Заключительной стадией подготовки образцов являлась их повторная сушка при температуре 60 оС до постоянной массы. Количество введенных и закрепленных в структуре гипса солей контролировалось по изменению массы каждого образца. Достигнутая поверхностная

11

прочность гипсовых образцов до и после пропитки солями определялась с использованием прибора «Оникс-2.5».

При обработке гипсового материала водными растворами солей могут происходить различные процессы. Во-первых, при водонасыщении у гипса существенно снижается прочность вследствие расклинивающего действия молекул воды при проникновении в межкристаллические полости с частичным разъединением внутримолекулярных связей в СаSO4·2Н2О (эффект Ребиндера). Считается, что при последующем высушивании исходные структуры и связи восстанавливаются. С другой стороны, предполагалось, что ионы вводимых солей, проникая в межкристаллические полости с водой, могут принять участие в перегруппировках имеющейся кристаллической структуры. «Оседание» солей на гипсовых сростках может быть не только физическим процессом внедрения, но и результатом образования новых кристаллогидратов с участием сульфатных составляющих гипсового камня.

Как оказалось, концентрация и состав катиона солей, вводимых в виде растворов, является значимым параметром для происходящих перегруппировок. Только для солей двухвалентных металлов Cu2+ и Mg2+ во всех случаях обработки более концентрированные 10 %-е растворы обеспечивали больший прирост массы образцов, что отразилось и на повышении поверхностной прочности отливок. При этом снижение пористости после обработки составило не более 3 %.

0,00

2,00

4,00

6,00

Cu2+ Mg2+ Na+ Fe3+

Изм

енен

ие м

ассы

обр

азцо

в по

сле

проп

итки

, %

Название оси

В/Г=0,6 пористость 48,5%

5%-ный р-р соли 10%-ный р-р соли

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

Cu2+ Mg2+ Na+ Fe3+

Изм

енен

ие м

ассы

обр

азцо

в по

сле

проп

итки

, %

Название оси

В/Г=0,8 пористость 56,5%

5%-ный р-р соли 10%-ный р-р соли

12

Изменение массы образцов гипсовых отливок после пропитки 5- и 10 %-ми растворами сульфатов СuSO4, MgSO4, Na2SO4, Fe2(SO4)3.

В/Г Концентрация раствора соли, %

Поверхностная прочность образцов, МПа

Сu2+ Mg2+ Na+ Fe3+

0,6 - 5,7

5 6,10 6,50 7,10 6,80

10 6,40 6,90 7,10 7,00

0,8 - 4,3

5 3,70 5,10 4,30 5,70

10 5,00 6,50 1,40 4,40

1,0 - 3,8

5 3,90 4,10 3,50 5,90

10 4,30 6,00 1,90 4,40

При использовании сульфата натрия установлено максимальное его

закрепление только на гипсовых отливках с В/Г = 0,6 с заметным увеличением (около 25 %) их прочности. Однако в более пористых образцах эта соль при введении повышенных количеств вызывает разрушение исходной гипсовой структуры вследствие интенсивного высолообразования при сушке образцов. Упрочняющий эффект для образцов различной пористости наблюдается только от использования 5 %-го раствора сульфата железа (III) при обработке гипса. Фиксируется наибольшее закрепление соли и достигаются максимальные значения поверхностной прочности по сравнению с растворами других солей той же концентрации. Повышение содержания Fe2(SO4)3 в пропиточном растворе оказывает разрушающее действие на гипсовые образцы с наибольшей пористостью.

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

Cu2+ Mg2+ Fe3+

Изм

енен

ие м

ассы

обр

азцо

в по

сле

проп

итки

, %

Название оси

В/Г=1,0 пористость 62,5%

5%-ный р-р соли 10%-ный р-р соли

13

Литература 1. Процесс перекристаллизации и его влияние на упрочнение частиц гипса

(дигидрата сульфата кальция) / Х.-Б. Фишер, Х. Рихерт, С. Новак, А. Ф. Бурьянов, В. С. Лесовик, В. В. Строкова / В сборнике: Интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова. 2016. С. 245–249.

2. К вопросу упрочнения гипсовых изделий / В. Б. Петропавловская, Т. Б. Новиченкова, К. С. Петропавловский, А. Ф. Бурьянов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2015. № 1 (192). С. 15–17.

3. Использование полимерных водных дисперсий в грунтовочных составах для пористых минеральных оснований / С. В. Анисимова, А. Е. Коршунов, С. М. Павликова, Ю. Н. Шурыгина //Приволжский научный журнал. 2015. № 4 (36). С. 61–69.

4. ГОСТ 23789-79 Вяжущие гипсовые. Методы испытаний.

В. А. Войтович, С. А. Савинов, И. Н. Хряпченкова (ННГАСУ, г. Н. Новгород, Россия)

О СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ СОСТАВОВ

САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

В конце 80-x годов ХХ века, благодаря исследованиям японского ученого Х. Окамуры, в технологии приготовления бетонных смесей выделилось новое направление – самоуплотняющиеся бетонные смеси (СУБС). Такие бетонные смеси отличается от обычных по составу и свойствам [1].

За последние 25 лет технология СУБС интенсивно развивается. Их применение позволяет осуществлять бетонирование практически любых, в том числе густоармированных, конструкций, с высокими темпами производства работ при минимальных трудозатратах на бетонирование. Высокопрочные бетоны, полученные из СУБС, используются при строительстве уникальных объектов. Применение минеральных, органических модификаторов и пластификаторов регулирует подвижность бетонной смеси, поровую структуру, деформации и прочность [2].

Наряду с высокой удобоукладываемостью такие смеси характеризуются быстрыми темпами набора прочности, высокими физико-механическими характеристиками, что позволяет отнести бетоны, полученные из них, к классу «высокофункциональных бетонов» (High Performance Concretes) [3].

Самоуплотняющийся бетон – Self-Compacting Concrete (SCC) – высокоподвижный бетон, способный уплотняться под действием собственного веса, полностью заполняя форму в густоармированных конструкциях.

В отличие от обычных смесей в состав СУБС вводится поликарбоксилат (высокоэффективный полимерный пластификатор).

Бетонная смесь характеризуется низким водоцементным соотношением (0,3–0,4), при этом обладает высоким показателем удобоукладываемости, повышенной плотностью, отсутствием в структуре капилляров и крупных пор.

Для поддержания высокой текучести и предотвращения расслоения бетонные смеси должны обладать определенной вязкостью. Эту проблему решают введением в состав бетонной смеси высокодисперсных минеральных добавок [4]. Их сочетание с суперпластификаторами при оптимизации гранулометрического состава заполнителей позволяет получить высокопрочные самоуплотняющиеся бетоны [5].

14

Среди наполнителей для повышения вязкости растворной составляющей самоуплотняющихся бетонов наибольшее распространение, в частности в Европе, получил молотый известняк [3].

Цель работы: Выявить возможность применения отходов известняка, образующихся на

заводах по производству силикатного кирпича (фракции менее 40 мм) в качестве минеральной добавки: т. е исследовать влияние добавки отходов известняка на подвижность цементной смеси, прочность цементного камня, с применением суперпластификаторв и гиперпластификаторов, для дальнейшего его применения в составах самоуплотняющихся бетонов.

Материалы и оборудование: ПЦ № 1 – Портландцемент М400 Д20 ЦЕМ II/А-П 32,5Н. ОАО «Мордовцемент»,

Республика Мордовия. ПЦ № 2 – Портланд цемент М500-Д0-Н ЦЕМ I 42,5Н. Никольский цементный

завод ООО «Азия цемент», г. Пенза. С-3 – Суперпластификатор С-3. ЗАО «Владимирский ЖБК», г. Владимир. ГП1 – Гиперпластификатор «Гиперлит». ООО «СВАН», г. Дзержинск. ГП2 – Гиперпластификатор «Дзержинский», г. Дзержинск. Изв. – Отходы (отсевы) известняка, остающиеся при производстве силикатного

кирпича на заводе (измельчены до фракции

15

массовых частей цемента, количество пластификатора в % содержании от 100 % массы цемента):

1) ПЦ, вода 30; 2) ПЦ, вода 30, пластификатор 1 %; 3) ПЦ, вода 30, пластификатор 1,5 % 4) ПЦ, вода 30, известняк 10, пластификатор 1 %; 5) ПЦ, вода 30, известняк 20, пластификатор 1 %; 6) ПЦ, вода 30, известняк 30, пластификатор 1 % (пример составляющих смеси

изображен на рис. 1,2,3); 7) ПЦ, вода 30, известняк 30, пластификатор 1,5 %; 8) ПЦ, вода 30, известняк 30, пластификатор 1,5 %; 9) ПЦ, вода 40, известняк 40, пластификатор 1 %; 10) ПЦ, вода 40, известняк 50, пластификатор 1 %. Результаты испытаний: 1. Установлено, что добавка отходов (отсевов) известняка (фракции менее

0,1 мм) в количестве 10 м.ч. от 100 м.ч цемента увеличивает подвижность цементной смеси в случае с ПЦ1: с С-3 до 8 %, с ГП1 – 17%, с ПЦ2: с С-3 до 5 %, с ГП1 до 8 %. В количестве 20 м.ч. в случае с ПЦ1: с С-3 до 3 %, с ГП1 до 9 %.

2. Добавка отходов известняка (фракции менее 0,1 мм) в количестве 30 м.ч. от 100 м.ч. цемента увеличивает прочность цементного камня от 30 до 60 % в зависимости от сочетания пластификатора и цемента, уменьшает подвижности до 9 %.

3. Выявлено оптимальное соотношение цемента, известняка и пластификаторов:

Состав с ПЦ1: ПЦ1, ГП2 (1 %), Изв. 30 м.ч., в/ц 0,3: увеличение прочности с 4,7 до 6,2 МПа (на 32 %), уменьшение подвижности на 9 %.

Состав с ПЦ2: ПЦ2, ГП2 (1 %), Изв. 30 м.ч., в/ц 0,3: увеличение прочности с 6,2 до 10,1 МПа (на 63 %), уменьшение подвижности на 9 %.

4. Установлено, что добавка известняка в количествах 40 м.ч. и 50 м.ч. приводит к снижению прочности.

5. Экспериментально доказана возможность применения отходов (отсевов) известняка, образующихся на заводах по производству силикатного кирпича, измельченной до фракции менее 0,1 мм, в качестве дешевой минеральной добавки, повышающей связность СУБС и прочность СУБ.

Литература 1. Комаринский, М. В. Литые и самоуплотняющиеся бетонные смеси /

М. В. Комаринский, С. И. Смирнов, Д. Е. Бурцева // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2015. – № 11. – С. 107–108.

2. Та Ван Фан. Самоуплотняющиеся высокопрочные бетоны с золой рисовой шелухи и метакаолином: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2013. – 23 с.

3. Егорова, Е. В.. Самоуплотняющиеся бетоны с полифункциональным модификатором на основе отходов промышленности: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. – Макеевка: ДонНАСА, 2016. – 161 с.

4. Rings, K.-H.; Kolczyk, H.: Selbstverdichtender Beton SVB – ein neuer Hochleistungsbeton. Информация немецкой фирмы: Heidelberger Addiment. – Режим доступа: http://otherreferats.allbest.ru/construction/00153885_0.html.

5. Hillemeier, B.; Buchenau, G.; Herr, R.; Huttl, R.; Kluendorf, St.; Schubert, K.: Spezialbetone, Betonkalender 2006/1, Ernst & Sohn, стр. 534-549. – Режим доступа: http://otherreferats.allbest.ru/construction/00153885_0.html.

16

Е. С. Кулыгина, И. Н. Хряпченкова (ННГАСУ, г. Н. Новгород, Россия)

О ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖНЫХ ПРОЦЕССОВ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ

ПОКРЫТИЙ СТАДИОНОВ В 2007 году Российская Федерация получила право на проведение XXII

зимних Олимпийских игр в городе Сочи. Особое внимание стоит уделить строительству центрального Олимпийского стадиона «Фишт», архитекторами которого выступило британское бюро Populous при участии ГУП МНИИП Моспроект-4, а подготовкой рабочих чертежей занимались проектная фирма ООО «ГК-ТЕХСТРОЙ».

Покрытие стадиона «Фишт» имеет две несимметричные в продольном направлении центральных арки пролетом 285 м и высотой 69,3 м. В поперечнике арка представляет собой четырехпоясное прямоугольное сечение, развернутое под углом 14о, размерами 1,1×1,6 м с поясами сварного коробчатого сечения толщиной от 28 до 50 мм [1]. На южных устоях арка жестко защемлена в железобетон, а на севере имеет шарнирно-неподвижную связь.

За рекордные сроки (8–10 месяцев) необходимо было изготовить порядка 22 тысяч тонн стали марки 10ХСНДА. Чтобы уложиться в сроки графика производства работ, было принято решение задействовать сразу несколько заводов-изготовителей: «КУРГАНСТАЛЬМОСТ», Белгородский «Энергомаш», Нижнетагильский и Челябинский ЗМК [1]. В свою очередь к заводам-изготовителям были выдвинуты следующие требования: 1) скоординировать работу для непрерывной поставки металлоконструкций на объект; 2) обеспечить в соответствии с Приложением В ГОСТ 23118-99 коэффициент точности сборки К = 0,4 (желательной 0,25) [2]; 3) соблюдать все проектные размеры с точностью отклонений до 5 мм; 4) контрольную сборку производить не менее половины длины полуарок; 5) замеры производить от середины полуарок, а все неточности брать ½ часть; 6) отклонения фактических размеров между центрами узлов не должны превышать 6 мм; 7) обеспечить чертежами КМД разработчиков ППРк в 3D-модели с указанием положения центра тяжести и контрольных точек каждой отправочной марки; 8) в 3D-модели указать привязку контрольных точек к осям болтовых отверстий и к координатным осям всего сооружения [1].

В данной статье рассмотрим анализ процессов монтажа большепролетного покрытия стадиона. Монтаж конструкций велся в соответствии с ППРк, разработанный Днепропетровским ООО «Монтажспецстройпроект», параллельно на два потока: «Западный» и «Восточный» «навесы». Первоначально работы велись с южного устоя, производя в дальнейшем монтаж полного сечения «захватками», которые ограничены, в свою очередь, поддерживающими полуарками. Так была выявлена следующая последовательность: монтаж начинали с арки с предварительно укрупненного пространственного блока от одной временной опоры ИВПК до следующей. К уже смонтированной части главной арки монтировалась соответствующая полуарка, далее на очереди конструкции заполнения между уже смонтированными участками арки и полуарки. В этом и заключалась одна «захватка», которая в длину достигала 28 м между полуарками.

Изначально монтаж производился по схеме укрупнительной сборки. Для подъема одного пространственного блока проектировщики ППРк разработали специальную траверсу из труб диаметром 1020 мм. Масса траверсы достигала 14 т, а масса одного пространственного блока составляла 478 т, также важно было учесть вес крюковой подвески крана, равный 15 т. Поэтому для подъема было выбрано два гусеничных крана LIEBHERR LR-1600 в исполнении SDWB\BW (длина стрелы достигала 48 м, грузоподъемностью 600 т). Но при ее использовании трудность состояла в том, что необходимо было контролировать сразу 7 точек каждого блока: 3 точки находились на опорной стойке треугольной опоры ИВПК и 4 точки были в «жестких» коробчатых стыках пояса арки [1].

17

Для сборки первого блока требовалось сооружать стенд, который впоследствии должен был передвигаться на другое место с учетом новых углов поворота оси центральной арки. При такой схеме монтажа только для сборки блока, состоящего из 27 отправочных марок, крану требовалось сменить свое местоположение не меньше 13 раз [1], не говоря уже о стеснённых условиях на строительной площадке, так как параллельно велись работы по бетонированию зрительских трибун.

Когда первый пространственный блок МБ1 находился в проектном положении на временных треугольных опорах ИВПК, выяснилось, что из-за наклона поперечного сечения главной арки на 14°, требовалось временное раскрепление блоков, чтобы избежать их опрокидывания. Поэтому было принято решение монтировать горизонтальными фермами-плоскостями, отказавшись от вертикального монтажа.

Сначала велись укрупнительная сборка и подъем нижней 30-метровой фермы, затем все элементы вертикальной решетки с внутренней и наружной стороны арки крепились на незатянутые 100 % проектные болты. Следующим этапом укрупняли и монтировали горизонтальную верхнюю ферму. После чего производилась проектная затяжка всех болтов.

Достоинства такого способа монтажа заключались в снижении опрокидывающего момента каждого блока из-за уменьшения собственного веса конструкции, в возможности монтировать верхнюю горизонтальную ферму без расчаливания, так как самостоятельно удерживалась в горизонтальном направлении с помощью пары мощных коробчатых поясов на стыках с ранее смонтированным блоком арки. Теперь при монтаже нижней горизонтальной фермы требовалось контролировать всего 5 точек вместо 7, три из которых были на оголовках стоек очередной треугольной опоры ИВПК. При монтаже верхней горизонтальной фермы «ловить» проектное положение необходимо было только по 2 точкам [1].

Проведя небольшой анализ двух используемых методов монтажа, подведем итоги. Новая схема монтажа, несмотря на удорожание, позволяла опережать темпы строительства, обеспечивала необходимую точность сборки, исключала необходимость использования траверсы, которая обязана учитывать меняющиеся положение центра тяжести и продольный наклон. Так как не требовалось совершать трудоемкие операции по сборке целого пространственного блока на земле, работы велись на значительной высоте, что привело к увеличению количества средств подмащивания и трудозатрат на 15–18 %.

Литература 1. «Монтаж несущих металлоконструкций покрытия центрального

Олимпийского стадиона в г. Сочи (Олимпийский стадион «Фишт») / Н. В. Шевчук, В. Н. Королев, И. А. Рогов, В. С. Зильбер // Монтажные и специальные работы в строительстве, вып. № 7, 2013.

2. ГОСТ 23118-99 «Конструкции стальные строительные».

В. А. Войтович, А. А. Стерлядев, И. Н. Хряпченкова

(ННГАСУ, г. Н. Новгород, Россия)

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ БЕТОНА

Как рыба тухнет с головы, так и бетонные изделия начинают разрушаться с поверхности, потому что поверхностный слой бетонного изделия намного менее прочный, чем «нутро». Он и более рыхлый, в нем больше не прореагировавших с водою частиц цемента.

Капли воды, попадая на поверхность твердого тела, приобретают форму, зависящую от его природы. Если тело гидрофильно, то капли воды приобретают

18

форму, изображенную на рис. 1, если же тело гидрофобно, то форму, изображенную на рис. 2.

Рис. 1. Вода на поверхности гидрофильного тела

Рис. 2. Вода на поверхности гидрофобного тела

В соответствии с [1] гидрофобизаторы – это жидкости, а гидрофобизация – это

процесс обработки данной жидкостью гидрофильных материалов. Существует несколько способов обработки материалов: 1-й способ – поверхностная гидрофобизация. Обработку производят, смачивая

поверхность гидрофильного изделия с помощью кисти, валика, пульверизатора. При поверхностном способе гидрофобизатор проникает в изделие на небольшую глубину.

2-й способ – объемная гидрофобизация. Он заключается во введении гидрофобизатора в исходные композиции. Объемной гидрофобизацией защитить изделие от разрушительного действия воды можно надежнее, но она может снижать прочность изделия и, разумеется, дороже.

3-й способ – заключается в инъекции гидрофобизатора в массив уже готового изделия (например, при устройстве отсечной гидроизоляции).

Также есть возможность повышать качество поверхности бетонных изделий путем флюатирования. Это пропитывание поверхности бетонных изделий флюатами. Флюаты – хорошо растворимые в воде соли кремнийфтористоводородной кислоты. Поверхностный слой бетона становится более плотным, более прочным, более морозостойким, более износостойким, снижается впитывающая способность

Задача исследования: оценка эффективности поверхностных гидрофобизаторов (изучение водоотталкивающей способности и стойкости к истиранию бетона).

Методика исследования представлена на рис. 3–6:

Рис. 3. Для оценки стойкости и водоотталкивающей способности была изготовлена серия контрольных образцов бетона (кубы 5×5×5 см)

Рис. 4. Далее производилась обработка образцов способом поверхностной гидрофобизации

19

Рис. 5. Испытание образцов на водопоглощение в пластиковых емкостях

Рис. 6. Взвешивание образцов производилось на весах «Kern» серии EW 4200-2NM. Цена деления 0,01 г

Соотношение цементной смеси к песку 1:3. Использовался цемент марки 500Д0

по [2] с добавлением 0,2 % водорастворимого эфира целлюлозы вязкостью 50 000 МПа/сек.

Результаты испытаний образцов по определению водопоглощения по массе приведены в табл. 1–4.

Таблица 1

Обработка гидрофобизаторами Номер образца

Гидрофобизатор Масса необработанного образца, г

Масса обработанного образца, г

10 «Типром Д» 197,25 199,69 22 «Аквасил» 190,12 192,84 25 «Супролит СБ» 219,96 222,29 39 «ЭТС-32» 203,11 204,30 6 - 196,45 196,45

Таблица 2

Определение водопоглощения через 1 час Номер образца

Гидрофобизатор Масса обработанного образца, г

Масса водонасыщенного образца , г

∆p (величина водопоглощения)

10 «Типром Д» 199,69 201,01 1,32 22 «Аквасил» 192,84 193,55 0,71 25 «Супролит СБ» 222,29 248,18 25,89 39 «ЭТС-32» 204,30 205,76 1,46 6 - 196,45 210,90 14,45

Таблица 3 Определение водопоглощения через 1 сутки

Номер образца

Гидрофобизатор Масса обработанного образца, г

Масса водонасыщенного образца , г

∆p (величина водопоглощения)

10 «Типром Д» 199,69 216,26 16,57

22 «Аквасил» 192,84 204,29 11,45

25 «Супролит СБ» 222,29 248,96 26,67

39 «ЭТС-32» 204,30 224,37 20,07

6 - 196,45 214,63 18,18

20

Таблица 4

Определение водопоглощения через 3 суток № образца

Гидрофобизатор Масса обработанного образца, г

Масса водонасыщенного образца , г

∆p (величина водопоглощения)

10 «Типром Д» 199,69 221,58 21,89 22 «Аквасил» 192,84 213,63 20,79 25 «Супролит СБ» 222,29 249,17 26,88 39 «ЭТС-32» 204,30 224,77 20,47 6 - 196,45 214,70 18,25

Рис. 7. Результаты испытаний на водопоглощение

В результате проведенных испытаний по водопоглощению установлено, что

гидрофобизаторы «Типром Д» (образец № 10), «Аквасил» (образец № 22) и упрочняющая пропитка ЭТС-32 (образец № 39) снижают водопоглощение раствора в среднем в 10– 20 раз через 1 час. Через 1 сутки гидрофобизаторы Типром Д» (образец № 10) и «Аквасил» (образец № 22) снижают водопоглощение раствора в среднем в 1,1–1,6 раза.

Далее в соответствии с программой испытаний поверхность исследуемых образцов испытывалась на истирание. Для экспериментального исследования механизма истирания бетона был проведен ряд опытов с использованием грифелей разной твердости («В», «НВ», «Н») по [3] и лезвия.

Рис. 8. Общий вид образцов № 10, 22, 25, 39, 6 после экспериментального исследования истирания поверхностного слоя лезвием. Наибольшее сопротивление истиранию показали поверхности кладочного раствора образцов № 22 («Аквасил»), 25 («Супролит СБ»)

0

5

10

15

20

25

30

0 0,04 1 3

Водо

погл

ощен

ие, г

Время, сут

10

22

25

39

6

21

Исходя из экспериментальных данных, можно сделать вывод, что обработка поверхности бетона конструкций упрочняющей пропиткой «Супролит СБ» (образец № 25) позволит увеличить стойкость к истиранию, но в то же время испытание показало наибольшее значение водопоглощения. Обработка поверхности бетона гидрофобизатором «Аквасил» (образец № 22) позволит не только уменьшить водопоглощение бетона, но и увеличить стойкость к истиранию, что приведет к увеличению ресурса конструкций.

Литература 1. Войтович, В. А. Направления применения гидрофобизаторов в

строительстве (информация) / В. А. Войтович, И. Н. Хряпченкова //Строительные материалы, № 7, 2015. – 76 c.

2. ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия (С Изменениями № 1, 2). – Москва.: Стандартинформ, 2008. – 14 с.;

3. ГОСТ Р 54586-2011 (ИСО 15184:1998) Материалы лакокрасочные. Метод определения твердости покрытия по карандашу. – Москва: Стандартинформ, 2012. – 11 с.

М. Ф. Сухов, С. А. Терешкин (ННГАСУ, г. Н. Новгород, Россия)

РАСЧЕТ ГИБКОГО ШПУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ

ПОДТОПЛЯЕМОГО КОТЛОВАНА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

В настоящей статье решена сложная геотехническая задача: расчет гибкого шпунтового ограждения подтопляемого котлована. Сложность задачи заключалась в особенностях гидрогеологических условиях площадки строительства: мощный песчаный водоносный горизонт перекрыт лессовыми отложениями суглинка мягкопластичной и текучепластичной консистенции. Уровень грунтовой воды полметра от поверхности земли.

Котлован необходим для возведения блока оборотного водоснабжения в комплексе каталитического крекинга на площадке в районе города Кстово. Для сооружения такого блока необходимо возвести котлован с размерами в плане 12×12 м глубиной 6,0 м. Ограждающую шпунтовую стенку выполнить из шпунта Ларсена VL60-6А длиной 12 м с горизонтальными металлическими распорками и железобетонной обвязочной балкой в верхней части.

Расчет состоит из двух частей: расчет шпунтового ограждения и расчет обвязочной балки.

Расчет шпунтового ограждения Расчет шпунтового ограждения выполнялся при двух вариантах

гидрогеологических условий: а) естественный грунт основания; б) укрепленный грунт основания. Под укреплением грунта понимается устройство противофильтрационного

вертикального и горизонтального экранов по периметру проектируемых сооружений путем цементации разуплотненных грунтов инъекцией в режиме гидроразрывов, методика укрепления грунтов рекомендуется в СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87» п/п 16.4.

Для расчета шпунтового ограждения использовался программный комплекс (ПК) Plaxis: который представляет собой пакет прикладных программ для конечно-элементного расчета напряженно-деформированного состояния системы основание – фундамент – сооружение в условиях плоской задачи.

22

Нижняя граница основания взята на глубине 20 м ниже поверхности земли. Процесс выемки грунта рассматривается как трехэтапный. Взаимодействие между стенкой и грунтом моделируется с обеих сторон с помощью интерфейсов. Распорка моделируется как пружинный элемент, для которого обязательным входным параметром является нормальная жесткость.

В рассматриваемом примере строительство котлована моделируется в 5 этапов. Разделение между этапами было учтено при создании геометрической модели путем введения в определенном месте геометрической линии. Для того чтобы определить пять расчетных этапов, необходимо выполнить следующее:

Этап 1: Строятся шпунтовые стенки и активируются внешние нагрузки. Этап 2: Первая выемка грунта на глубину 1–2 м без распорок. Этап 3: Установка ж/б обвязочной балки и металлических распорок. Этап 4: Вторая (затопленная) выемка грунта до глубины 4–5 метров с

постоянно действующей системой водопонижения котлована. Этап 5: Дальнейшая выемка грунта с осушением котлована до достижения

окончательной глубины. На этой глубине котлован остается сухим.

Таблица 1 Основные результаты расчета

Наименование Грунт не укреплен Грунт

Укреплен Смещение по горизонтали, U103۔ м 97 46 Смещение по вертикали, V 103 м 569 287 Макс.фильтрационный поток, Ф 103۔, м/сут 108 26 Напор воды в сечении, Н103۔, м/сут 68 16 Фильтрационный расход на входе в котлован, Q103۔ м3/сут/м 459 109

Максимальный изгибающий момент, М кНм/м 781 205 Реакция в распорке, R, кН/м 150 148

23

Таблица 2 Результаты расчета на ПК Plaxis

Грунт не укреплен Грунт укреплен

Деформации сетки конечных элементов

Смещение по вертикали, V = 0,568 м Смещение горизонтали, U = 0,097 м

Смещение по вертикали, V = 0,287 м Смещение горизонтали, U = 0,046 м

Фильтрационный поток

Ф = 108 ∙ 10-3 м/сут

Ф = 26 ∙ 10-3 м/сут

Эпюры изгибающих моментов в шпунте

Ммах = 781 kHm/m

Ммах = 205,4 kHm/m

24

Рис. 1. Расчетная схема обвязочной балки

Расчет обвязочной балки Расчет напряженно-деформированного состояния обвязочной балки и распорок

выполнялся при помощи программного комплекса (ПК) Visual Analysis. Результаты расчета ПК: изгибающие моменты, продольные и поперечные силы в обвязочной балке, продольные силы в распорках.

Расчетная схема представляет собой плоскую задачу из конструкций обвязочной балки и распорок, нагруженной по контуру равномерно-распределенной сжимающей нагрузкой единичной величины. Принималась обвязочная балка из железобетона, распорки из металла.

25

Рис. 2. Эпюра изгибающих моментов от единичной нагрузки

Рис. 3. Эпюра продольных сил от единичной нагрузки

26

Реальная величина усилий в обвязочной балке и распорках определялась путем умножения результатов на величину реакции в распорке, которая бралась из расчета шпунтового ограждения (см. табл.1).

По результатам расчета подбиралось сечение и армирование обвязочной железобетонной балки, сечения и конструкции металлических распорок.

Выводы по результатам расчета Для стенок из гибкого шпунта длинной 12 м с анкером (распоркой) в верхней

части с грунтом основания естественного сложения (не укрепленный): – вертикальные смещения грунта котлована в средней его части (выпор

грунта) до 60 см, а горизонтальные смещения шпунта – до 10 см (табл. 1, 2), что превышают нормативные величины.

– большие значения имеют фильтрационный расход, фильтрационный поток (скорость фильтрации) и напор воды на входе в котлован, что может привести к обводнению котлована и переводу грунта в текуче-пластическое состояние.

– устойчивость стенки от поворота относительно точки крепления распорки критическая.

– шпунта по изгибающему моменту (781 кНм/м) в 3–4 раза превышает максимальные расчетные изгибающие моменты.

Для стенок с укрепленным грунтом основания: – горизонтальные смещения шпунта и вертикальные смещения грунта

котлована в средней его части уменьшились в два раза, горизонтальное смешение шпунта составляет 3–5 см, что соответствует нормативным значениям.

– фильтрационные характеристики грунтовой воды на входе в котлован уменьшились в 3–4 раза (табл. 1).

– устойчивость стенки выполняется с коэффициентом запаса 1,6. Вывод: при строительстве гибкого шпунтового ограждения подтопляемого

котлована в сложных условиях гидрогеологии необходимо предусмотреть укрепление грунтов основания котлована

М. Ф. Сухов, Е. С. Власова, Е. А. Маланьина (ННГАСУ, г. Н. Новгород, Россия)

РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ СТРОЯЩЕГОСЯ ЗДАНИЯ НА ФУНДАМЕНТ И

ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЗДАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Для расчета влияния строящегося здания на фундамент и грунтовое основание

существующего здания по адресу: г. Н. Новгород, ул. Полтавская, дом 30 использовался программный комплекс (ПК) Plaxis.

Для достоверности результатов при определении осадки фундаментов существующего здания использовался ПК в двух уровнях: Plaxis 2D и Plaxis 3D.

Фундаменты существующего здания ленточные, строящегося здания – свайные, они примыкают к фундаментам существующего здания по двум сторонам. Конструкции фундаментов существующего здания и нагрузки на них по каждой стороне отличаются, поэтому выбрано два расчетных сечения.

1. Расчет осадки фундамента существующего здания (сечение 1). Ширина фундамента 2440 мм. Среднее давление под подошвой фундаментов

135 кН/м2. 2. Расчет осадки фундамента существующего здания (сечение 2). Ширина фундамента 1140 мм. Среднее давление под подошвой фундаментов

274 кН/м2.

27

Цель расчета: определение максимальной дополнительной осадки основания фундамента существующего здания по адресу: г. Н. Новгород, ул. Полтавская, дом 30 при строительстве рядом нового здания.

По результатам расчета в ПК Plaxis 2D в сечении 1 (рис. 1) максимальная осадка подошвы фундамента до возведения строящегося здания – 77 мм, после возведения строящегося здания – 87 мм. В сечении 2 (рис. 2) до возведения строящегося здания – 112 мм, после возведения строящегося здания – 129 мм.

Рис. 1. Эпюра вертикальных перемещений

фундамента существующего здания (сечение 1)

Рис. 2. Эпюра вертикальных перемещений

фундамента существующего здания (сечение 2)

28

Дополнительно было проведено моделирование аналогичных задач в трехмерной постановке в ПК Plaxis 3D. По результатам расчета максимальная осадка подошвы фундамента в сечении 1 (рис. 3) до возведения строящегося здания – 113 мм. После возведения строящегося здания максимальная осадка подошвы фундамента (рис. 4) составила 122 мм.

Рис. 3. Осадка на уровне подошвы фундамента существующего здания (сечение 1)

Рис. 4. Эпюра вертикальных перемещений на уровне подошвы фундамента существующего

здания (сечение 1) после возведения строящегося здания

В сечении 2 максимальная осадка подошвы фундамента (рис. 5) до возведения строящегося здания в ПК Plaxis 3D составила 132 мм, после возведения строящегося здания – 157 мм (рис. 6).

29

Рис. 5. Осадка на уровне подошвы фундамента существующего здания (сечение 2)

Рис. 6. Осадка на уровне подошвы фундамента существующего здания (сечение 2) после

возведения строящегося здания

Результаты расчета в ПК Plaxis 2D и Plaxis 3D были сведены в итоговую таблицу.

30

Таблица 1

Определение дополнительных осадок Δ основания фундамента

существующего здания Уровень ПК Plaxis Фундамент, сечение 1

Ширина фунд. 2440 мм Напряж. в основании:

135 кН/м2

Фундамент, сечение 2 Ширина фунд. 1140 мм Напряж. в основании:

274 кН/м2 Уровень ПК Plaxis Plaxis 2D

До возведения строящегося

здания 77мм

Δ=10 мм

112мм

Δ=17 мм После возведения строящегося

здания 87мм 129мм

Уровень ПК Plaxis Plaxis 3D До возведения строящегося

здания 113мм

Δ=9 мм

132мм

Δ=25мм После возведения строящегося

здания 122мм 157мм

Максимальная дополнительная осадка основания фундамента

существующего здания по адресу: г. Н. Новгород, ул. Полтавская, дом 30, расположенного в зоне влияния нового строительства, при категории технического состояния как удовлетворительное (II категория), согласно СП 22.13330.2011, приложение Л, для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки составляет 3 см.

Вывод В расчете, выполненном при помощи ПК Plaxis 2D и Plaxis 3D, максимальные

дополнительные осадки оснований фундаментов существующего здания по ул. Полтавской, д. 30 после возведения рядом нового здания не будут превышать нормативных значений.

С. А. Паузин, А. А. Суханов (ННГАСУ, г. Н. Новгород, Россия)

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОВЫШЕННЫМИ ШУМОЗАЩИТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

В практике проектирования звукоизоляции нередки случаи, когда спектр

изолируемого шума является постоянным, или изменяется очень незначительно по частотным составляющим и уровням звукового давления. Подобная ситуация характерна для промышленной звукоизоляции, когда необходимо защититься от шума стационарного оборудования, двигателей, механизмов. В таких случаях применение массивных ограждений из традиционных материалов не представляется возможным и необходимо искать конструктивные решения с малой массой, мобильностью и вместе с этим высокой звукоизоляцией в определенных частотных диапазонах.

31

Нами предложено конструктивное решение облегченной перегородки каркасно-обшивного типа, которое позволяет решить проблемы, обозначенные выше.

Основу конструкции составляет каркас из стального профилированного листа марки НС44 (ортотропного слоя), что позволяет создавать, в том числе самонесущие элементы, например, съемные кожухи. В качестве облицовок использованы стальные оцинкованные листы толщиной 0,6 мм по одному с каждой стороны. Образовавшиеся воздушные полости заполнены при монтаже минеральной ватой. Суммарная масса перегородки составила не более 17 кг/м2, что для звукоизолирующей преграды непривычно мало.

Звукоизоляция запроектированной конструкции была исследована в лаборатории акустики кафедры архитектуры ННГАСУ в больших реверберационных камерах по стандартной методике ГОСТ 27296-2012 с применени