Том 4 №3

Архив журнала Строительные материалы и изделия 2021

ПОЛУЧЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО СЛОЯ ИЗ МОНОЛИТНОГО НЕАВТОКЛАВНОГО КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ФИБРОПЕНОБЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-5-22
Аннотация
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения конструкционно-теплоизоляционного пенобетона неавтоклавного твердения с улучшенными строительно-техническими характеристиками для устройства теплоизоляционного слоя в конструкции дорожной одежды за счет трехмерного дисперсного армирования полипропиленовой фиброй. На основе результатов исследований влияния технологических факторов на свойства пенобетона установлено оптимальное содержание (до 0,25% от массы цемента) и длину (12 мм) армирующих полипропиленовых волокон, что позволяет получить высокие показатели прочности дисперсно-армированного цементного камня на изгиб (увеличение на 12-20%) и на сжатие (увеличение на 6-12%) по сравнению с неармированным цементным камнем пенобетона неавтоклавного твердения. Проведен анализ процесса структурообразования дисперсноармированного пенобетона с позиций системного подхода на основе многофакторных полиномиальных моделей влияния соотношения наполнителя и вяжущего, а также количества дисперсных армирующих волокон, который определяется оптимальными условиями распределения твердой и газовой фаз, а также армирования смежных межпоровых перегородок пенобетона, связывая их в один асоциат, что обеспечивает совместную работу материала при разного рода внешних воздействиях. Разработан метод повышения долговечности дорожной одежды и устранения влияния эффекта морозного пучения на качество дорожного покрытия за счет введения в конструкцию дорожной одежды необходимой величины эффективного теплоизоляционного слоя. Проведен анализ закономерности процесса теплопередачи в массиве грунта земляного полотна и многослойной дорожной одежде. На основе проведенного анализа установлены величины необходимого сопротивления теплопередаче дорожной одежды для природно-климатических районов страны и предложена методика расчета величины теплоизоляционного (морозозащитного) слоя дорожной одежды. Разработана методика расчета величины теплоизоляционного слоя с использованием монолитного фибропенобетона и номограммы для определения необходимой величины теплоизоляционного слоя из монолитного неавтоклавного конструкционно-теплоизоляционного фибропенобетона классов D600-D1000.
PDF

ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗДАНИЯ КАК КЛЮЧЕВОГО ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЯ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-23-40
Аннотация
В работе выполнено исследование комплексного влияния погодно-климатических факторов и их изменчивости на нужды энергии и эксергии при создании теплового комфорта в доме с различными инженерно-архитектурными характеристиками. Подтверждено, что даже для домов с относительно низкими теплотехническими характеристиками, построенными в соответствии с нормативными документами, роль солнечной радиации в формировании теплового баланса, особенно в начале и в конце отопительного сезона, является важной. Исследования показали, что вследствие совместного влияния внешних метеорологических факторов, при улучшении теплотехнических характеристик домов, корреляция между потребностью энергии для создания благоприятного микроклимата и температурой наружного воздуха существенно ухудшается. Определено, что при этом значение достоверности аппроксимации снижается от 1 (при линейной зависимости) к 0,55 и ниже (при максимально возможных на сегодняшний день улучшенных теплотехнических характеристиках дома). Такое положение существенно корректирует режимы работы и характеристики СТ. В частности это обуславливает необходимость усовершенствования системы автоматического регулирования СТ. А это, в свою очередь увеличивает инвестиционную составляющую системы. Разработан метод расчета потребностей эксергии для создания теплового комфорта внутри дома путем учета с помощью теории вероятностей влияния случайного характера метеорологических факторов в пределах отопительного периода, на основе которого в условиях региона показано и расчетным путем подтверждено, что при определении сезонных потребностей эксергии на теплообеспечение дома использование стационарного подхода приводит к занижению результатов на 12...28% по сравнению с динамическим подходом.
PDF

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЁТА ГИБКИХ ТРУБОБЕТОННЫХ КОЛОНН С УЧЁТОМ ОБЖАТИЯ В ПЛОСКОСТЯХ СЕЧЕНИЙ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-41-53
Аннотация
Статья посвящена новому разработанному составному конечному элементу, позволяющему моделировать работу трубобетонных колонн с учётом обжатия бетонного ядра со стороны стальной обоймы, а также геометрической нелинейности. В основу вывода разрешающих уравнений, а также выражений для элементов матрицы жёсткости заложена гипотеза плоских сечений. Проведено комплексное тестирование конечного элемента с использованием написанного авторами программного кода на языке MATLAB и ПК ANSYS, а также анализ эффективности нового КЭ в сопоставлении с классическими способами моделирования трубобетонных колонн в современных программных комплексах. Продемонстрировано значительное снижение порядка системы уравнений МКЭ по сравнению с моделированием трубобетонных конструкций в объёмной постановке в существующих расчётных комплексах с применением SOLID-элементов для бетонного ядра, имеющих 3 степени свободы в каждом из узлов, и SHELL-элементов для стальной обоймы, имеющих 6 степеней свободы в каждом из узлов, при сопоставимой точности определения НДС. Поведение стали и бетона в представленной работе принимается линейно-упругим, однако изложенная методика расчёта может быть обобщена на случай применения моделей нелинейного деформирования мате-риалов.
PDF

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МОДЕЛИ КЭМ-КЛЕЙ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГРАНУЛИРОВАННЫХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ В ИНЖЕНЕРНОЙ СЕЙСМОЛОГИИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-54-60
Аннотация
Проблема защиты зданий и сооружений от вибраций естественной и искусственной природы является важной для современного строительства. Один из таких современных методов защиты – сей-смические подушки. Целью данной работы было изучение влияния добавления слоя гранулированного метаматериала под плитным фундаментом на колебания здания при воздействии сейсмических поперечных волн (S-волн). Для достижения этой цели был использован метод конечных элементов (МКЭ) в сочетании с моделями Кэм-Клей. Модель КЭ состоит из десятиэтажной верхней части сооружения, опирающейся на плитный фундамент, под которым находится слой гранулированных метаматериалов. 16 моделей были созданы с учетом изменения значений этих параметров (Толщина подушки; плотность; когезия; параметр прочности критического состояния (M); модуль Юнга -–коэффициент Пуассона). Динамический анализ, проведенный с использованием программного комплекса Abaqus/CAE, показал эффективность гранулированных метаматериалов в их способности рассеивать сейсмическую энергию и значительно снижать уровень колебаний, передаваемых от грунта к зданию.
PDF