Збірник наукових праць «Сучасні будівельні конструкції з металу та деревини»
​Свідоцтво про державну реєстрацію: КВ 16172-4644Р від 02.12.2009 ​Засновник і видавець: Одеська державна академія будівництва та архітектури. ​ У збірнику представлені результати наукових і експериментально-теоретичних досліджень будівельних конструкцій з металу та деревини. Призначений для наукових працівників, спеціалістів проектних установ та виробничих підприємств будівельної галузі, аспірантів та магістрів навчальних закладів. ​Збірник наукових праць видається з 1992 р. Періодичність: 1 раз на рік. ​Збірник наукових праць входить до переліку наукових фахових видань України, у яких можуть публікуватися результати дисертаційних робіт. Наказ МОН України № 409 від 17.03.2020 року.
Одеська державна академія будівництва та архітектури
ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОГИНІВ КОМБІНОВАНИХ ПЕРЕХРЕСНО- КЛЕЄНИХ ДЕРЕВ’ЯНИХ ПАНЕЛЕЙ З УРАХУВАННЯМ ПОВЗУЧОСТІ
У статті досліджено можливість застосування композиційних матеріалів із вторинної деревини у поперечних шарах перехресно-клеєних дерев’яних панелей (ПКД) шляхом оцінки впливу фізико-механічних характеристик на прогини комбінованих ПКД-панелей порівняно з традиційними із суцільної деревини. Методологія дослідження базувалася на чисельному моделюванні методом скінченних елементів у програмному комплексі RFEM 5. Розглянуто три- та п’ятишарові ПКД-панелі прольотом 3–5 м під дією рівномірного навантаження з урахуванням деформацій повзучості. Результати показали, що використання LVL і OSB в ненесучих шарах панелі суттєво не впливає розподіл напружень, але призводить до збільшення прогинів на 10–25% залежно від конфігурації. Встановлено, що деформації повзучості збільшують прогини всіх типів панелей на 47–63%. Дослідження підтверджує доцільність застосування вторинної деревини у ПКД-панелях, що сприяє ресурсоефективності та зменшення відходів у будівельній та деревообробній галузях.
Авторське право (c) 2025 Збірник наукових праць «Сучасні будівельні конструкції з металу та деревини»
ВПЛИВ ОДНОРАЗОВИХ ТА МАЛОЦИКЛОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ НА МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛЕЄНОЇ ДЕРЕВИНИ СОСНИ МОДИФІКОВАНОЇ ЕПОКСИДНОЮ СМОЛОЮ
Удосконалено спосіб модифікації деревини епоксидною смолою. Проведено натурні випробування необробленої та модифікованої клеєної деревини сосни за дії одноразових короткочасних та малоциклових навантажень за осьового стиску вздовж волокон. Побудовано усереднені діаграми деформування модифікованої та немодифікованої клеєної деревини сосни за таких умов експлуатації. Було встановлено граничну міцність та відповідну деформівність необробленої та модифікованої клеєної деревини сосни, як за одноразових короткочасних, так і за малоциклових навантажень. Модифікація клеєної деревини сосни епоксидною смолою збільшує граничну міцність в 1,27 раз, деформівність зменшується в 1,05 рази. Вплив малоциклових навантажень зменшує міцність клеєної деревини в 1,06 рази, деформівність підвищується в 1,13 рази. Для модифікованої міцність зменшується в 1,07 рази, деформівність зростає в 1,08 рази.
ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ КОМБІНОВАНО-АРМОВАНОЇ ДЕРЕВ’ЯНОЇ БАЛКИ ЗА ДОПОМОГОЮ ПЛОСКИХ СКІНЧЕННИХ ЕЛЕМЕНТІВ
В роботі наведений чисельний експеримент моделювання дерев’яних армованих балок за допомогою програмного комплексу ЛІРА- САПР. Розглянуті три способи моделювання арматури в конструкції балки: 1 спосіб - розміщення арматури у вигляді стержнів між вузлами плоских СЕ (скінченних елементів); 2 - приведення жорсткості скінченних елементів на проміжку де знаходиться арматура до приведеної жорсткості арматури та деревини; 3 - розміщення арматури у вигляді шару з центром, який відповідає осі розміщення арматури (при цьому площа арматури рівна площі шару, якою моделюється арматура). Проведено порівняння результатів чисельного експерименту з плоскими СЕ та об’ємними СЕ та з результатами експериментальних досліджень натурних балок.
ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ КАРКАСНИХ ПОКРІВЕЛЬ ВЕРТИКАЛЬНИХ СТАЛЕВИХ РЕЗЕРВУАРІВ
У статті представлено результати чисельного моделювання та розрахунку напружено-деформованого стану для двох варіантів каркасних покрівель вертикальних циліндричних резервуарів з конічною та сферичною геометрією. Проведено порівняльний аналіз ефективності різних конструктивних рішень: з урахуванням та без урахування листового настилу у скінченно-елементних моделях. Встановлено, що спрощення розрахункових схем без моделювання настилу призводить до суттєвого завищення внутрішніх зусиль і деформацій в елементах каркасу. Визначено критичні фактори для основних несучих елементів залежно від діаметра резервуара, що в подальшому дозволяє обґрунтувати вибір типу покрівлі та раціональних конструктивних рішень для підвищення надійності та ефективності сталевих резервуарів. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення методики інженерного розрахунку та оптимізації конструктивних схем каркасних покрівель при проєктуванні резервуарів великого діаметра.
ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ FEM-МОДЕЛЕЙ ЦИЛІНДРИЧНИХ РЕЗЕРВУАРІВ ПРИ НАВАНТАЖЕННІ ВІТРОВОГО ТИПУ
У роботі розглянуто питання стійкості сталевих вертикальних циліндричних резервуарів (РВС) при дії вітрового навантаження, що є важливим фактором для забезпечення їх надійної експлуатації. Виконано серію розрахунків стійкості для циліндричних оболонок з геометричними параметрами, що відповідають вітчизняній номенклатурі РВС. Результати розрахунків дозволяють оцінити вплив характеристик розбиття моделі оболонки на точність визначення критичних навантажень. Визначено ефективні параметри скінченно-елементних моделей РВС для адекватного чисельного аналізу їх поведінки при вітровому тиску.
ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ ЦЕНТРАЛЬНЕ СТИСНУТИХ МЕТАЛЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЗОВНІШНІМ ВУГЛЕЦЕВОВОЛОКОННИМ АРМУВАННЯМ
В даній роботі визначено сфери раціонального використання та рівень доцільного підвищення навантажень при застосуванні зовнішнього вуглецевого фібропластикового армування для підвищення стійкості центральне стиснутих металевих елементів. Представлений аналіз можливих ефективних рішень зовнішнього фібропластикового армування стиснутих металевих стержнів та сформульовані принципи прикладного визначення загальних параметрів їх стійкості. При симетричному зовнішньому армуванні металевих стиснутих стержнів фібропластиками знижується їх загальна гнучкість, що забезпечується роботою зовнішнього посилення в зоні перерізу, що отримує розтягування у процесі втрати стійкості. Відповідно, представлені принципи практичного визначення загальної стійкості розглянутих конструкцій з урахуванням специфічних особливостей спільної роботи сталі та фібропластиків: значної різномодульності матеріалів, додаткових температурних напружень, що довантажують металеві елементи, практичної здатності фібропластиків ефективно сприймати тільки розтягуючи зусилля, що змінює робоче положення центру тяжкості перерізу при втраті стійкості, а також нездатністю фібропалстикових систем, що передбачають адгезійне кріплення, повною мірою вступати в роботу у складі єдиної конструкції. Існує необхідність у відповідної розробці прикладних методів визначення загальної стійкості вказаних елементів, заснованих на наявній нормативній базі розрахунку металевих конструкцій та обґрунтованих необхідними експериментальними дослідженнями.
МОДУЛЬ ПРУЖНОСТІ І ДОСТОВІРНІСТЬ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОЇ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ ЗГИНАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ З ДЕРЕВИНИ ЗА ДЕФОРМАЦІЙНОЮ МЕТОДИКОЮ
Проаналізовано сучасний стан експериментально-теоретичних досліджень в наявних літературних джерел за даною проблематикою. Встановлено основні проблеми з даних досліджень. Проаналізовано сучасні методики з визначення початкового модуля пружності цільної деревини. В статті наведено результати експериментально-теоретичних досліджень вибору значень початкового модуля пружності цільної деревини на визначення теоретичної несучої здатності згинальних неармованих та армованих елементів з клеєної деревини. Мета роботи – це особливості визначення модуля пружності деревини і достовірність визначення теоретичної несучої здатності згинальних елементів з деревини за деформаційною методикою. Встановлено, що найбільш близькими результатами є результати розрахунку теоретичної несучої здатності згинальних елементів з клеєної деревини до експериментальних з використанням деформаційної моделі, в якому використовується початковий модуль пружності встановлений на базі цільної деревини з якої виготовлена конструкція. Деформаційна модель розрахунку згинальних елементів з клеєної деревини передбачає використання визначених нормальних напружень на базі деформацій, що виникли в нормальному перерізі згинального елемента під зовнішнім навантаженням. Напруження в розрахунковому нормальному поперечному перерізі описуємо різними функціями на трьох різних ділянках висоти перерізу. Перша ділянка - ділянка розтягу, починається від низу елемента до нейтральної лінії описується лінійною функцією; друга ділянка – ділянка стиску, від нейтральної лінії до максимального значення напружень стиску описується нелінійною функцією; третя ділянка – це також ділянка стиску, від кінця другої ділянки до верху згинального елемента описується нелінійною функцією з врахуванням появи складки. Подано аспекти подальших досліджень.
ПОСИЛЕННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННОЇ ПЛИТИ СТАЛЕВИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ
Необхідність у проведенні обстеження будівельних конструкцій фрагменту плити перекриття в паркінгу житлового будинку виникла внаслідок появи пошкоджень. Було проведено обстеження фрагменту залізобетонної плити перекриття, визначено її технічний стан, виконано розрахунки і проєктування конструкцій посилення фрагмента плити перекриття паркінгу будівлі відповідно до вимог чинних нормативних документів і зроблено висновок про можливість подальшої експлуатації. Були виконані виготовлення і монтаж сталевих конструкцій посилення.
фрагмент залізобетонної плити перекриття паркінгу
виготовлення і монтаж конструкцій посилення
АНАЛІЗ ШЛЯХІВ РОЗВИТКУ ТА ВИКОРИСТАННЯ ПЕРЕКРИТТЯ З ДЕРЕВА ТА КЛЕЄНОЇ ДЕРЕВИНИ
У статті розглядаються перспективи використання дерев’яного перекриття у сучасному будівництві. Проведено аналіз літературних джерел щодо технологічного розвитку дерев’яних конструкцій, їх екологічних та функціональних переваг. Окреслені основні напрями досліджень у сфері багатоповерхових дерев'яних споруд. Представлено розрахункову модель п’яти поверхової каркасної будівлі з перехресною системою перекриття, яка використовується, як модель аналог для розробки натурних дослідних зразків. Під час створення моделі прийнято цілий ряд спрощень та припущень, що потребують подальших досліджень. На основі чого сформульовано мету та задачі дисертаційного дослідження.
КАРКАСНІ БАГАТОПОВЕРХОВІ БУДИНКИ З БЕЗБАЛОЧНИМИ ЗБІРНИМИ ПЕРЕКРИТТЯМИ З КЛЕЄНОЇ ДЕРЕВИНИ
Пропонується конструкція безригельного каркасу, основою якого є перехресно-балочні плити. Наша пропозиція полягає у використанні оригінального сталевого конектора, що дозволяє виготовити плиту з окремих елементів невеликої довжини. Винахід належить до універсальних з’єднань каркасних елементів, що можуть утворювати вузли під різними кутами. Запроектована модель 2 х 2 м перехресно – балочної плити розміром 6 х 6 м зі спиранням по кутах на консолі колон. Традиційні балки балочного перекриття перетворюються в контурні балки плити. При спиранні їх на колони, отримаємо конструкцію, яка представляє собою плиту, обперту по чотирьох кутах на кругові консолі колон. Особливістю плити є купольна форма її нижньої поверхні. Безбалочне перекриття з крупнорозмірних плит отримало переваги просторовоїроботи пологої оболонки. Розвинуті контурні опорні балки плити добре сприймають розпір та накісні зусилля у кутах. Для визначення доцільності пропонуємого конструктивного рішення були зроблені дві цифрові моделі багатоповерхових будівель з однаковим об'ємно – планувальним рішенням. Перша – зі сталевими колонами і дерев'яними плитами – оболонками, обпертими на консолі колон, друга зі звичайним сталевим балочним каркасом і монолітними залізобетонними перекриттями. Результати розрахунків показали ефективність безбалочного каркасу з перехресно-балочними плитами з клеєної деревини.
конектор для дерев'яних перехресно – балочних елементів
ШТУЧНИЙ ІНТЕЛЕКТ У СТРУКТУРНОМУ ПРОЄКТУВАННІ, ВСТУП В НЕЙРОНІ МЕРЕЖІ
У статті розглядається потенційне застосування штучного інтелекту, зокрема штучних нейронних мереж (ШНМ), під час проєктування інженерних споруд. Предметом статті є автоматичне розпізнавання геометричної форми дуги як кругової, еліптичної чи параболічної. Правильне визначення форми дуги має основне значення для створення статичної схеми та обчислювальної моделі конструкції, що необхідно для аналізу міцності конструкції. У цій статті аналізуються два методи ідентифікації на основі ШНМ: багатошаровий персептрон (БШП) та нейронна мережа (СНМ). Мережа БШП класифікує тип дуги на основі геометричних особливостей обраних точок, що лежать на дузі, в той час як мережа СНМ здійснює розпізнавання на основі графічного представлення дуги у вигляді чорно-білого зображення. Також обговорюютьсяперспективи застосування ШІ у цивільному будівництві з акцентом на генеративні моделі та їхнє потенційне використання при проектуванні, моделюванні та автоматизації будівельних процесів. Аналіз результатів показав дуже високу ефективність обох підходів. Мережа БШП досягла точності класифікації 99% на тестовому наборі. Мережа СНМ досягла точності 96%. Нижчий результат СНМ був обумовлений більшою складністю завдання обробки зображень у порівнянні з аналізом заздалегідь визначених ознак. Обидва результати підтверджують великий потенціал ШНМ в автоматизації завдань розпізнавання геометричних візерунків в інженерії. Штучний інтелект стає універсальним інструментом, який може значно поліпшити різні етапи роботи інженера-конструктора. Однак ефективне використання цих інструментів вимагає вміння перевіряти результати та базових знань у цій галузі.
ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ ЧИННИКІВ НА МІЦНІСТЬ ЗГИНАЛЬНИХ 3D-ДРУКОВАНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
До основних методів механічних випробувань композиційних матеріалів належать: визначення міцності матеріалу при розтягу, згині, крученні, ударних навантаженнях, стиску та ін. В даній статті представлено методику проведення та результати експериментальних досліджень щодо визначення міцності при згині конструкційних елементів з пластику ABS, виготовлених за допомогою 3D друку. В якості конструктивних чинників, що прогнозовано мають вплив на вихідний параметр, обрано форму поперечного перерізу дослідних зразків-балок та відсоток заповнення їхньої внутрішньої порожнини зазначеним полімерним матеріалом. Розроблено 2 серії дослідних зразків, що відрізняються за формою поперечного перерізу (1 серія – прямокутний переріз, 2 серія – тавровий переріз), встановлено відповідні розміри та схему випробування згідно вимог нормативних документів. Означено варіювання відсотка заповнення внутрішньої порожнини дослідних елементів полімерним матеріалом, а саме 10%, 50% та 100%. Описано алгоритм виконання випробувань за дії статичного короткочасного навантаження. Наведені прогнозовані схеми й критерії руйнування зразків, а також умови припинення виконання випробувань. В ході аналізу отриманих результатів встановлено, що кращі міцнісні характеристики показав тавровий переріз. Також було проаналізовано вплив відсотка заповнення перерізу пластиком на міцність дослідних зразків. Відсоток заповнення внутрішньої порожнини зразка корелює з формою перерізу зразка, що є більш значущим конструктивним фактором серед запропонованих. Серед перспектив подальших досліджень – аналіз і порівняння отриманих результатів, а також виготовлення і випробування 3 серій зразків під дією повторюваних навантажень різного рівня.
ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ ТА НАДІЙНІСТЬ МЕТАЛЕВИХ СПІРАЛЬНИХ СИЛОСІВ
У статті комплексно розглянуто інноваційну металеву листову конструкцію – спірально-фальцевий силос: його особливості, робота під навантаженням, надійність. Розглянуто напружено-деформований стан проміжної ділянки (між фальцевими ребрами) оболонки з постійною товщиною стінки. Ділянка пружно з’єднана з сусідніми обичайками та зазнає напружено-деформований стан типу поздовжньо-поперечного згину. У результаті аналізу було наведено формули прогину та поздовжнього згинаючого моменту у характерних перерізах і-ї обичайки – по краях та в середині. Проведено порівняння теоретичних розрахунків напружено-деформованого стану з розрахунками методом скінченних елементів у програмного комплексі ЛІРА-САПР. У результаті було отримано, що різниця значень переміщень, розрахованих за допомогою формул (4), (6) та визначених у програмному комплексі ЛІРА-САПР складає: на контурі обичайки – 4,8%; у середині обичайки – 3,8%. Проведено експериментальну перевірку роботи міжфальцевої зони оболонки та прилеглих фальцевих замків спірально-фальцевого силосу. Для підтвердження результатів експерименту було виконано порівняння експериментальних залежностей із розрахунком методом скінченних елементів у програмному комплексі ЛІРА-САПР. Підсумовуючи отримані дані, можна стверджувати, що різниця між переміщеннями міжфальцевої зони експериментального зразка та розрахунками методом скінченних елементів складає 3 – 5 %. З врахуванням результатів проведених досліджень напружено-деформованого стану металевих спірально-фальцевих силосів розроблено методику оцінювання надійності на основі аналізу резерву міцності. Одержані результати розрахунків підтвердили високу надійність металевих спірально-фальцевих силосів.
ВОГНЕСТІЙКІСТЬ КАРКАСІВ 3D-ОБ'ЄМНИХ МОДУЛІВ ІЗ СТАЛЕВИХ ХОЛОДНОФОРМОВАНИХ ПРОФІЛІВ У ПОРІВНЯННІ З ПРОКАТНИМИ СТАЛЕВИМИ ПРОФІЛЯМИ
У порівнянні з традиційними будівельними матеріалами і технологіями, використання швидкомонтованих модульних конструкцій має потенціал для вирішення проблем впливу на навколишнє середовище, таких як споживання енергії та пов'язані з цим викиди вуглекислого газу. Використання матеріалів з високим потенціалом переробки та повторного використання, таких як сталь у вигляді прокату або холодноформованих профілів, повністю відповідає принципам циркулярної економіки - переходу від лінійного до кругового використання матеріалів. На відміну від прокатних профілів відкритого і закритого перерізу з конструкційних сталей, для вогнезахисту яких використовуються інтумесцентні фарби, холодногнуті сталеві профілі через свою відносно невелику товщину вимагають застосування вогнезахисних покриттів більшої товщини (10-15 мм) на основі гіпсу або перліту. Для оцинкованих профілів єдиним доступним методом вогнезахисту є облицювання різними типами протипожежних плит. Дослідження зосереджене на експлуатаційних характеристиках несучих сталевих холодногнутих конструкцій, а також на вогнестійкості холодногнутих сталевих профілів і методах вогнезахисту. Елементи модульної рами у вигляді холодногнутих профілів з гіпсокартонними збірками є більш економічно ефективними з точки зору споживання сталі на квадратний метр загальної площі, проте модульні рами, виготовлені з елементів RHS, продемонстрували майже таку ж ефективність при застосуванні вогнезахисної фарби (для класу вогнестійкості R30 і вище). Товсте протипожежне покриття (10-15 мм) є найменш ефективним з розглянутих методів підвищення вогнестійкості холодногнутих профілів.
СУМІСНИЙ ВПЛИВ ПІНОПОЛІУРЕТАНУ ТА ОБШИВКИ З ГІПСОВОЛОКНА НА ПОВЕДІНКУ ЛЕГКОГО СТАЛЕВОГО С-ПРОФІЛЮ В СКЛАДІ КОМПОЗИТНОЇ СТІНОВОЇ ПАНЕЛІ
Дослідження зосереджене на оцінці механічного впливу пінополіуретану (PU) та облицювання на несучу здатність, жорсткість і механізми руйнування системи з холодногнутого сталевого каркасу (LSF). Проведено випробування двох груп зразків під осьовим стиском: (1) необлицьовані LSF-конструкції, що складаються виключно з холодногнутих С-профілів, та (2) композитні панелі, які включають той самий сталевий каркас, серцевину з пінополіуретану, доданого під тиском, і зовнішнє облицювання з гіпсоволокнистих плит. Результати експерименту демонструють суттєве покращення конструктивних характеристик завдяки композитній дії. Композитні панелі досягли середньої несучої здатності 316,7 кН, що більш ніж удвічі перевищує показник необлицьованих LSF-конструкцій (у середньому 133,4 кН). Крім того, композитні панелі показали значно вищу пластичність, із середнім вертикальним переміщенням при максимальному навантаженні 10,27 мм проти 5,43 мм для сталевих каркасів. Початкова жорсткість композитної системи також значно зросла – до 45,76 кН/мм, що приблизно у 1,5 раза більше, ніж у каркасу без наповнення. Пінополіуретан, доданий у контрольованому промисловому процесі, забезпечує однорідне та міцне зчеплення як зі сталевим каркасом, так і з облицюванням, що забезпечує ефективну композитну дію та підвищений опір до локальної та загальної втрати стійкості. Візуальний огляд та аналіз кривих навантаження-переміщення підтвердили, що тоді як LSF-конструкції зазнавали локального та позаплощинного випинання, композитні панелі зберігали стабільність і руйнувалися переважно через локальне зминання без загальної втрати несучої здатності. Ці результати підкреслюють переваги використання композитних панельних систем і закладають основу для розробки проєктних моделей і майбутньої стандартизації такого типу конструктивних елементів.
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ СТАЛЕВОГО ВУЗЛОВОГО КОНЕКТОРА ПЕРЕХРЕСНО-БАЛОЧНОЇ КОНСТРУКЦІЇ З КЛЕЄНОЇ ДЕРЕВИНИ
Перехресно-балочні системи передбачають використання балок, які з'єднуються одна з одною під певним кутом, що дозволяє ефективно сприймати навантаження та підвищити жорсткість конструкції. Вузли, що використовують болтові з'єднання з металевими конекторами, стають особливо актуальними в тих випадках, коли необхідно підвищити стійкість до динамічних та статичних навантажень. В роботі представлені результати дослідження напружено – деформованого стану вузла з оригінальним конектором перехресно – балочної плити з клеєної деревини під впливом статичного навантаження. Для випробування було виготовлено два зразки вузлового з'єднання. Перший – прототип вузла перехресно – балочної плити перекриття, обпертої по кутах, зі змінними перерізами елементів, і другий - контрольний зразок з постійними перерізами елементів по всій їхній довжині. Особливість конектора з'єднання елементів каркасу - наявність діагонального кріпильного елементу, з’єднувані торці виконані під кутом 45º до повздовжньої центральної осі з’єднуваного торця відповідного каркасного елемента, а два каркасних елемента будівельних конструкцій сполучені гранями їх з’єднуваних торців з утворенням кута 90° між ними. Для аналізу напружено-деформованого стану елементу в програмному комплексі «ЛІРА-САПР» була розроблена просторова комп'ютерна модель. Характеристики жорсткості об'ємним скінченним елементам задавалися з урахуванням анізотропних властивостей деревини відповідно до нормативних вимог. Моделювання вузла виконували стрижневими і пластинчатими елементами. Результати чисельного експерименту і випробування показали достатню несучу здатність вузла з пропонованим конектором.
дослідження конектора вузла перехресно-балкової конструкції
РОБАСТНЕ ПРОЕКТУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ МІНІМІЗАЦІЇ РИЗИКІВ КОРОЗІЙНОЇ НЕБЕЗПЕКИ
Статтю присвячено зниженню ризиків можливого виникнення виробничих небезпек, пов’язаних зі зниженням надійності систем протикорозійного захисту конструкцій в умовах робастного проектування конструкцій (СПЗРК). Запропонований підхід базується на розвитку робастних (стійких до збурювальних зовнішніх впливів) методів проектування заходів первинного та вторинного захисту металевих конструкцій від корозії. Для підвищення ефективності експлуатації споруд на всіх етапах їх життєвого циклу обґрунтовано технологію діагностики та технічного обслуговування. Зростання живучості та стійкості до агресивних експлуатаційних середовищ забезпечується ефективними методами робастного проектування систем первинного та вторинного протикорозійного захисту металоконструкцій. Розробку спрямовано на розвиток положень чинних норм EN 1990 з використанням принципів робастного проектування. Встановлено, що ці вимоги спрямовані на забезпечення якості металоконструкцій і реалізуються в розрахунках за методом граничних станів із використанням часткових коефіцієнтів надійності (EN 1991). Забезпечення несучої здатності та довговічності відбувається відповідно до вимог стандарту EN 1993. При цьому використовуються характеристичні значення показників якості металоконструкцій, захисних покриттів (EN ISO 12944, EN 1461) і матеріалів (EN 1993-1-4). Запропонована методологія дозволяє ідентифікувати та оцінювати ризики на етапі планування проектних рішень та структурного моделювання. Такий підхід створює можливості для економічної оптимізації витрат на матеріали з метою зниження загальних витрат на будівництво. Ефективність методології підвищується при виведенні з експлуатації декількох дослідних об'єктів, які раніше були задіяні у виробничому процесі.
ОСОБЛИВОСТІ ПРОЄКТУВАННЯ ЗАХИСНИХ АНТИДРОНОВИХ ЕКРАНІВ
В роботі розглянуто конструктивні та інженерні особливості проєктування сталевих захисних екранів для протидії безпілотним літальним апаратам (БпЛА) на об’єктах енергетичної інфраструктури. Актуальність теми зумовлена цілеспрямованими атаками БпЛА на трансформаторні підстанції, що спонукало до впровадження пасивного захисту у вигляді сталевих антидронових екранів. Проведено аналіз останніх досліджень і публікацій щодо загроз від дронів для енергомереж та існуючих методів захисту. Розглянуті конструктивні рішення захисних екранів, а також представлено результати практичного впровадження в Україні. Виконано узагальнення вимог до проєктування: вибір матеріалів, забезпечення потрібної висоти та відстані екрану, модульність та ремонтопридатність конструкції. Практичне впровадження протидронових захисних конструкцій в Україні для захисту об'єктів енергетики від атак БПЛА значно зменшило кількість знищеного обладнання, що доводить їх ефективність. Подальші дослідження повинні бути спрямовані на оптимізацію конструкцій (зменшення витрати сталі за рахунок використання міцних сталей, більш ефективних схем проектування тощо), стандартизацію методів розрахунку вибухових навантажень для таких конструкцій та розширення сфери застосування – зокрема, захист не тільки від дронів, але й від артилерійських снарядів та ракет. Отримані результати та досвід можуть бути впроваджені в інших країнах для захисту критичної інфраструктури від новітніх повітряних загроз. Додатковою сферою для подальших досліджень і розробок є проектування захисних систем за принципом об'єктів подвійного призначення. Основою для цього повинні стати добре відомі конструкції неглибоких станцій метро.
БІОПОЗИТИВНА БУДІВЛЯ РЕАБІЛІТАЦІЙНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
В статті приводяться результати експериментального проектування біопозитивної будівлі на прикладі проекту-прототипу житлового блоку реабілітаційного комплексу. Розроблено конструктивне рішення з модульних елементів (стінових панелей, панелей перекриття та покриття), наведені концептуальні креслення будівельних конструкцій та основних вузлів сполучення. Для обґрунтування запропонованого конструктивного рішення біопозитивної будівлі проведено дослідження напружено-деформованого стану з використанням програмного комплексу ЛІРА-САПР. Сформульовані теоретичні положення та виконано оцінку ступеня використання несучої здатності конструктивних елементів, проведено аналіз прогинів та переміщень. Результати показали, що всі конструкції задовольняють умови несучої здатності та експлуатаційної придатності.
АВАРІЇ НА ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ СПОРУДАХ ХВОСТОСХОВИЩ: АНАЛІЗ СТАТИСТИЧНИХ ДАНИХ
На сучасному етапі розвитку гірничо-добувної промисловості України та закордоном широкого розповсюдження набуло будівництво промислових намивних гідротехнічних споруд – хвостосховищ, призначених для складування мінеральних відходів збагачення (хвостів) та для освітлення води. Аварії на таких спорудах можуть мати катастрофічні наслідки для життя цивільного населення, навколишнього природного середовища та серйозні економічні збитки. Даною роботою узагальнено статистичні дані аварій 373 дамб хвостосховищ в період 1915-2024 рр. Встановлено основні причини виникнення аварій на хвостосховищах та виявлено кореляційні зв’язки між об’ємом виливу хвостів та об’ємом заскладованих хвостів в хвостосховищі.
ОЦІНЮВАННЯ НАДІЙНОСТІ МЕТАЛЕВИХ СПІРАЛЬНО-ФАЛЬЦЕВИХ СИЛОСІВ
У статті описано розроблену методику оцінювання надійності інноваційних металевих спірально-фальцевих силосів на основі аналізу резерву міцності з врахуванням складного напружено-деформованого стану. За цією методикою проведено оцінювання надійності силосу ємністю 1020 м 3 . Силосна конструкція завантажувалась різними сипучими матеріалами, статистичні характеристики яких було зібрано і узагальнено. Результати визначення основних значень параметрів оцінювання надійності силосу представлено у табличній формі. На основі отриманих даних побудовано графіки зміни напружень та характеристики безпеки в залежності від розкиду характеристик сипучого матеріалу. Обґрунтовано висновок про достатню надійність конструкцій металевих спірально-фальцевих силосів, розрахованих за діючими нормами.
ЕФЕКТИВНА КОНСТРУКЦІЯ СТАЛЕВОГО КАРКАСУ БАГАТОПОВЕРХОВОЇ БУДІВЛІ
В роботі виконаний статичний і динамічний аналіз конструкції сталевого каркасу багатоповерхової торгівельно-офісно-готельної будівлі в місті Павлоград, запроєктованої в межах робіт по відновленню зруйнованого житлового фонду України. Статичний аналіз виявив відповідність закладених проєктних рішень вимогам чинних стандартів України в галузі проєктування сталевих конструкцій. В якості рекомендацій було запропоновано відмова від прокатних профілів і їх заміна на аналогічні зварні, що підвищить загальний рівень надійності вузлових з з’єднань каркасу. Динамічний аналіз дозволив отримати нижні власні форми і частоти коливань каркасу, що є підгрунтям до оцінки в подальшому розрахунку на динамічне прогресуюче рунування.
СТВОРЕННЯ НАДІЙНИХ ТА ЖИВУЧИХ ЗЕРНОСХОВИЩ В УМОВАХ ВІЙНИ ТА СВІТОВОЇ ПРОДОВОЛЬЧОЇ КРИЗИ
В статті детально висвітлена повна інженерна методика перевірочного розрахунку конструкцій сталевих зерносховищ на основі загальноєвропейської системи нормування Eurocode з урахуванням настанов національного додатку. Для оцінки напружено-деформованого стану окремих конструктивних елементів силосу було залучено два методи: безпосередньо метод кінцево-елементного аналізу без врахування ефектів геометричної та фізичної нелінійності та теоретичний метод, заснований на мембранній теорії у лінійно-пружній постановці в припущенні лінійно-пружних характеристик матеріалу і лінійної теорії малих деформацій. Виконана перевірка практичної реалізації методики на прикладі реальних конструкцій сталевих силосних ємностей.
РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ ЛІХТАРЯ ДЛЯ СИСТЕМИ КЛІМАТ-КОНТРОЛЮ БУДІВЛІ
Розглянуто можливе конструктивне рішення захисного ліхтаря для зовнішньої системи клімат-контролю багатоповерхової житлової будівлі. На основі методу скінчених елементів з використанням вітчизняного програмного продукту SCAD проаналізовано чотири архітектурно-конструктивні варіанти ліхтаря: арковий, пірамідально витягнутий, пірамідальний і сферичний. За отриманими показниками маси, ринкової вартості та з урахуванням особливостей об’ємно-планувального рішення будівлі остаточно визначено найбільш раціональний варіант – захисний ліхтар в формі арки. Такий варіант може бути рекомендований для проєкту відновлення розглянутої багатоповерхової будівлі в місті Павлоград.
ВРАХУВАННЯ СУМІСНОЇ РОБОТИ ДИСКІВ ПОКРИТТІВ ЗІ ЗБІРНОГО ЗАЛІЗОБЕТОНУ У СКЛАДІ ПРОЛІТНИХ ЗГИНАЛЬНИХ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ
Виконаний порівняльний розрахунок плоскої сталевої ферми покриття із парних кутиків просторового каркасу одноповерхової промислової будівлі за загальноприйнятою розрахунковою схемою, – без врахування сумісної роботи з диском покриття, а також з врахуванням спільної роботи каркасу із залізобетонними ребристими плитами. Обґрунтовано використання чисельного моделювання фрагмента покриття методом скінченних елементів у ПК «ЛІРА САПР 2022» шляхом порівняльного аналізу внутрішніх зусиль в елементах ферми та її загальної маси за двома розрахунковими моделями.
СПОСІБ ІМПУЛЬСНОГО ІМПРЕГНУВАННЯ ДЕРЕВИНИ ДЛЯ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ
У статті розглянуто ефективність імпульсного способу імпрегнування деревини для покращення її експлуатаційних властивостей при використанні в будівельних конструкціях. Представлено детальний аналіз сучасних методів просочування деревини, зокрема традиційного статичного та запропонованого імпульсного способів. Визначено основні переваги імпульсної технології імпрегнування, такі як підвищення довговічності, вогнестійкості деревини, а також поліпшення її фізико-механічних властивостей в залежності від типу використовуваного просочувального складу. У ході дослідження проведено експериментальне порівняння обох методів, результати якого підтверджують високу ефективність імпульсного способу просочування. Описано матеріали та методи, використані для експериментів, включаючи характеристику деревини та процес імпульсного імпрегнування. Наведено детальний опис запропонованої технології імпульсного імпрегнування деревини. Результати дослідження можуть бути використані для вдосконалення методів обробки деревини та підвищення її експлуатаційних властивостей у будівельних конструкціях, що сприяє більш ефективному та широкому використанню деревини як будівельного матеріалу.
ЛОКАЛЬНЕ ТА ГЛОБАЛЬНЕ ПІДСИЛЕННЯ БАЛОК ІЗ ДЕРЕВИНИ ПІД ЧАС ЕКСПЛУАТАЦІЇ
В цій роботі представлено сучасні методи реабілітації та підсилення цільної, клеєної балки чи бруса з деревини, які можуть бути використані під час експлуатації в будівлях та спорудах. Розглянуто локальні та глобальні методи підсилення. У роботі представлено сучасні комплексні методи відновлення та армування клеєних дерев’яних балок або брусів, які можуть бути використані при їх експлуатації в будівлях. Локальне або глобальне посилення дерев'яних елементів з масиву або клеєної деревини, які піддаються поперечному вигину, необхідно виконувати з повним або частковим розвантаженням конструкції. Ефект посилення більший при повному розвантаженні конструкції в порівнянні з частковим розвантаженням. Місцеве зміцнення конструкції шляхом зміни фізико-механічних властивостей матеріалу в проблемних зонах часто включає ін’єкцію тріщин за допомогою клею з подальшим застосуванням вибраної системи зміцнення.
РЕКОНСТРУКЦІЯ ВИРОБНИЧОЇ БУДІВЛІ ЗІ СТАЛЕВИМ КАРКАСОМ
Реконструкція існуючої будівлі зі сталевим каркасом виконана у зв'язку з необхідністю переобладнання необігрюваних виробничих приміщень під склад з метою підвищення тепло- та енергоефективності. Було проведено обстеження несучих сталевих конструкцій існуючої виробничої будівлі, визначено їх технічний стан, виконано комп’ютерне моделювання, розрахунки і проєктування конструкцій реконструйованої будівлі відповідно до вимог чинних нормативних документів і зроблено висновок про можливість проведення реконструкції будівлі. Існуючі конструкції були частково демонтовані. Виготовлені та змонтовані конструкції посилення та заміни.
ТЕХНОЛОГІЧНІ РИЗИКИ НА ЕТАПІ ДЕМОНТАЖУ КРАНОВИХ МЕТАЛОКОНСТРУКЦІЙ
Стаття присвячена дослідженню зниження ризиків можливого виникнення виробничих небезпек під час демонтажу металоконструкцій баштового крана в умовах обмеженого простору будівельного майданчику, розташованого в зоні міської агломерації. Представлені розробки з аналізу процесу демонтажу баштового крана в умовах обмеженого простору будівельного майданчика та міської забудови. Мета наукової роботи – виявлення факторів, що впливають на безпеку технологічного процесу демонтажу, аналіз і систематизація даних про хід робіт в умовах обмеженого простору будівельного майданчика, з’ясування варіантів демонтажу кранів, які є найбільш вигідним для підприємства. Запропонована методика спрямована на зниження ризиків технологічного процесу демонтажу підкранових конструкцій та розмірів збитку, що є актуальним завданням у сфері будівництва.
ПРОЄКТ РЕАБІЛІТАЦІЙНОГО ЦЕНТРУ ДЛЯ ВІЙСЬКОВОСЛУЖБОВЦІВ ТА ВЕТЕРАНІВ ВІЙНИ В М. ЖИТОМИР, ЯКИЙ ЗАЙНЯВ ПЕРШЕ МІСЦЕ В АРХІТЕКТУРНОМУ КОНКУРСІ «STEEL FREEDOM»
Стаття присвячена дослідженню досвіду використання металевих конструкцій при проєктуванні реабілітаційних центрів на прикладі проєкту команди R-240 “Реабілітаційний центр для військовослужбовців та ветеранів війни в м. Житомир” для конкурсу “Steel Freedom”. Розглянуто застосовану конструктивну схему та розрахункову модель будівлі, поєднання прийнятих конструктивних рішень із архітектурними. Стаття має на меті довести переваги використання металевих конструкцій в проєктуванні та будівництві, реабілітаційних центрів. Результати дослідження будуть корисними для інженерів, архітекторів та студентів ВНЗ відповідних спеціальностей.