The present, globally-applicable revision of the fundamental EN 1990 Eurocode for the design of buildings and civil engineering structures is briefly summarised. General requirements are further elaborated with respect to structural resistance, serviceability and durability. In addition, provisions for robustness, sustainability and fire safety are included. An appropriate level of structural reliability should consider the consequences and possible causes of failure, public aversion and costs associated with reducing the risk of failure. However, the choice concerning the reliability level is left to national interpretation. The target reliability indexes are indicated for one-year and 50-year reference period, with no explicit link to the design working life being provided in the final draft of prEN 1990. It is proposed that the consequences of structural failure be organised into five categories; however, without providing recommendations on the target reliability indices for the lowest and highest consequence class. Supplementary guidance on structural robustness is proposed in prEN 1990, Annex E. A structure should have a sufficient level of robustness that it will not be damaged to an extent disproportional to the original cause. The working life design should be considered for time-dependent performance of the structures. Ultimate and serviceability limit states should be verified for all relevant design situations. Apart from the commonly-used partial factor method, which comprises a basic method for structural verification, additional guidance is also given for application of non-linear methods. The partial factors have been newly-calibrated with the aim of achieving a more balanced reliability level for structures from different materials and loading effects.
Вестник МГСУ
2018. — Выпуск 9
Содержание:
Предмет исследования: аэрационный режим склоновых территорий различного ландшафта, для которых необходимы мероприятия по инженерной подготовке территории. Цели: анализ закономерностей обтекания склоновых территорий воздушными потоками, влияющими на биоклиматическую комфортность и ветровую эрозию ландшафта. Материалы и методы: даны схемы обтекания склоновых территорий с различными характеристиками, представлена оценка биоклиматической комфортности для человека. Рассмотрены геотехнические методы в решении проблем ветровой эрозии и устойчивости склонов холмов и сложного рельефа в городской черте. Результаты: в настоящее время актуален вопрос адаптации и рекультивации нарушенных земель. Многие из данных территорий, обладающие живописными ландшафтами и хорошими условиями для развития инфраструктуры, ценны с точки зрения градостроительного освоения. На большей части склоновых территорий в отличие от равнинной местности изменены природные температура и влажность, а также гидрологический режим и аэрация, что неизбежно сказывается на качестве жизни и комфорте пребывания потенциальных жителей. Это качество оценивается по биоклиматическому комфорту и безопасности, по совокупности факторов аэрации и температурно-влажностного режима. Важность и новизна исследования в изучении взаимосвязи геометрии склонов и качества среды очевидна, так как снижение уровня биоклиматического комфорта неизбежно приводит к снижению развития близлежащих городских территорий, проблемам с климатом и местным климатом, а также к снижению качества жизни людей. Рассматриваются связь пластики рельефа с аэрационным режимом территории; зависимость аэродинамических шероховатостей от их высоты; особенности аэрации склонового и холмистого рельефа; факторы, влияющие на направление и скорость ветра и методы изучения аэрационного режима склоновых территорий. Приведены результаты комплексных исследований по склоновым территориям и рекомендации по усовершенствованию проектных решений. Рассматривается вопрос ветровой эрозии и биоклиматической комфортности территории на склоне с учетом аэрационного режима. Выводы: продемонстрированы возможности применения геотехнических сооружений для укрепления склонов с использованием биопозитивных конструкций, которые влияют на параметры аэрации и биоклиматического комфорта среды, что повышает индикаторы здоровья населения.
Ключевые слова
Предмет исследования: волоконно-оптический преобразователь системы мониторинга технического состояния строительных конструкций. Дана формулировка мониторинга технического состояния строительных конструкций. Названы методы и средства измерений для проведения мониторинга. Описана работа автоматизированных стационарных систем, предназначенных для выявления в автоматизированном режиме изменений напряженно-деформационного состояния строительных конструкций. Показано широкое распространение автоматизированных станций на базе волоконно-оптических измерительных систем. Приведены преимущества волоконно-оптических измерительных систем перед аналогичными системами. Дана краткая характеристика волоконно-оптических методов и средств измерения расстояний и перемещений технических объектов в пространстве. Материалы и методы: рассмотрены методы и средства проведения мониторинга строительных конструкций. Выбран спектральный метод низкокогерентной интерферометрии, который заключается в измерении спектра мощности излучения с последующей математической обработкой этого спектра. Приведена краткая характеристика спектрального метода волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии и проанализированы его достоинства. Его главное достоинство - высокая точность измерений физических величин. Рассмотрены и обоснованы преимущества волоконно-оптических датчиков для достижения поставленной цели перед другими устройствами. Результаты: разработаны конструкции волоконно-оптических датчиков температуры и деформаций. Исследовано практическое применение волоконно-оптического датчика, работающего по спектральному методу низкокогерентной интерферометрии, для решения задач мониторинга технического состояния строительных конструкций на примере контроля деформации крепежного элемента строительной конструкции в процессе ее эксплуатации. Разработаны: технология изготовления волоконно-оптических датчиков; конструкции крепежных устройств, оборудованных волоконно-оптическими датчиками; методика и экспериментальная установка для испытаний крепежных устройств, оборудованных волоконно-оптическими датчиками. Представлены результаты их испытаний. Выводы: сформулированы выводы и рекомендации для дальнейших исследований. Результаты исследований уже неоднократно были опубликованы в различных периодических научных изданиях. Работа предназначена для комплексного обобщения ранее достигнутых результатов и постановки задач дальнейших исследований. Применение спектрального метода волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии позволяет обеспечивать не только высокую точность и надежность измерения деформаций конструктивных строительных элементов, но и сложных строительных систем различного назначения в процессе их исследования, проектирования, изготовления и эксплуатации. Это позволяет рекомендовать применение волоконно-оптических преобразователей в качестве датчиков в составе измерительных систем для мониторинга строительных конструкций.
Ключевые слова
Обосновано применение усиления железобетонных конструкций ГТС внешним армированием из углеродного волокна. Проведены экспериментальные исследования моделей характерных конструкций гидротехнических сооружений, в том числе имеющих межблочные строительные швы. Испытаны модели балочного типа из бетона класса B15 с процентом армирования 0,39 % и из бетона класса B25 с процентом армирования 0,83 % под действием изгибающего момента. Модели фрагментов железобетонных конструкций гидротехнических сооружений из бетона класса B15 с процентом армирования 0,445 % и из бетона класса B25 с процентом армирования 0,7 % испытаны на действие центрального растяжения. Железобетонные модели балочного типа усиливались внешним армированием из углеродных лент типа FibArm 530/300. Модели фрагментов ГТС усиливались внешним армированием из углеродных лент типа FibArm Tape 530/300 и из углеродных композитных ламелей типа FibArm Lamel 12/50. Железобетонные модели балочного типа усиливались углеродными лентами (продольными лентами на нижней растянутой грани и поперечными лентами в пролетной и опорной зонах). Модели фрагментов железобетонных конструкций ГТС усиливались углеродными лентами и углеродными композитными ламелями, направленными вдоль действия продольного растягивающего усилия. Результаты экспериментальных исследований показали значительное увеличение прочности железобетонных конструкций гидротехнических сооружений за счет их усиления посредством внешнего армирования из углеродного волокна, а также позволили выявить особый характер трещинообразования, обусловленный наличием межблочных строительных швов. Предмет исследования: железобетонные конструкции ГТС (при наличии в них межблочных строительных швов), усиленные внешним армированием из углеродного волокна. Цели: экспериментальное обоснование применения внешнего армирования из углеродного волокна для усиления железобетонных конструкций ГТС. Материалы и методы: железобетонные модели изготавливались из обычного тяжелого бетона классов В15 и В25 и арматуры класса А500С. Внешнее армирование выполнялось из углеродных лент типа FibArm Tape 530/300 и FibArm Lamel12/50. Экспериментальные исследования проводились на основе физического моделирования характерных железобетонных конструкций ГТС, имеющих межблочные строительные швы. При этом модели балочного типа из бетона класса В15 с процентом армирования 0,39 % и из бетона класса В25 с процентом армирования 0,83 % были испытаны на действие изгибающего момента. Модели фрагментов железобетонных конструкций ГТС из бетона класса В15 с процентом армирования 0,445 % и из бетона В25 с процентом армирования 0,7 % были испытаны на действие центрального растяжения. Опытные модели оснащались контрольно-измерительной аппаратурой для определения величин прогибов, деформаций бетона и элементов усиления моделей, ширины раскрытия трещин и межблочных швов. Результаты: получено повышение прочности железобетонных конструкций ГТС (в 1,47-2,34 раза) при действии изгибающего момента и центрального растяжения за счет их усиления внешним армированием из углеродного волокна. Выводы: на основе полученных экспериментальных данных о повышении прочности железобетонных конструкций ГТС (в 1,47-2,34 раза) за счет усиления углеродными композитными лентами и углеродными композитными ламелями обосновано применение внешнего армирования из углеродных лент и ламелей при действии изгибающего момента и центрального растяжения. Зафиксирован особый характер трещинообразования, обусловленный наличием межблочных швов, изучение которого позволяет управлять процессами реализации технических решений при усилении, ремонте, реконструкции железобетонных конструкций гидротехнических сооружений.
Ключевые слова
Введение: несмотря на накопленный опыт строительства грунтовых плотин с противофильтрационными элементами из геосинтетических изделий, условия работы геосинтетических изделий в теле грунтовых плотин мало изучены. Не определено, могут ли возникать в полимерных противофильтрационных элементах растягивающие величины, и могут ли они угрожать их целостности. Для этого требуются исследования напряженно-деформированного состояния. Появившиеся в последнее время результаты исследований физико-механических свойств контактов полимерных геомембран с грунтами, позволяют изучить условия работы геосинтетических изделий в теле грунтовых плотин. Изучена одна из возможных конструкций - высокая грунтовая перемычка с зигзагообразной геосинтетической диафрагмой. Материалы и методы: исследования напряженно-деформированного состояния перемычки осуществлялись с помощью численного моделирования. Расчеты проводились для широкого диапазона физико-механических свойств геомембраны и контакта геомембраны с грунтом. Варьировались модуль линейной деформации полимерного материала, угол внутреннего трения и касательная жесткость контакта. Результаты: результаты исследований расчетных вариантов перемычки показали, что в основном напряжения в геомембране определяются модулем линейной деформации полимерного материала. Чем выше жесткость геомембран, тем выше растягивающие напряжения в них. Важное значение имеют и сдвиговые характеристики контакта геомембрана-грунт. Чем ниже сдвиговая прочность контакта, тем выше растягивающие напряжения в геомембране. Выводы: наиболее уязвимым местом зигзагообразной диафрагмы являются ее верховые анкера, именно в них возникают наибольшие по величине растягивающие напряжения. Рекомендуется развернуть их в низовую сторону. В диафрагме рассмотренной конструкции нельзя использовать геомембрану из полиэтилена, необходимо использовать геомембрану из ПВХ.
Ключевые слова
Предмет исследования: в современных реалиях социально-политического и экономического кризисов для «выживания» строительной отрасли необходима модернизация с учетом актуальных научных достижений, быстрое освоение новых технологий и эффективных методов организации производства. Создание предпосылок для формирования конкурентных преимуществ строительной отрасли обусловили потребность в разработке новых схем организации строительства, повышающих эффективность не только планирования, но и реализации проектных решений в перспективе жизненного цикла объектов. Материалы и методы: использованы методические инструменты теории управления техническими и производственными системами, метод анализа и сопоставления организационных структур инвестиционно-строительной деятельности, анализ теории, практики и путей повышения эффективности современных инжиниринговых схем организации строительства, методы логико-смыслового и имитационного моделирования, нормативно-техническая документация в исследуемой области. Результаты: взаимодействие всех участников инвестиционно-строительной деятельности при реализации контрактов жизненного цикла представлено в логико-информационной модели инжиниринговой схемы организации строительства, при которой организатором строительства осуществляется рациональный отбор вариантов выполнения работ с учетом категории значимости, воздействия случайных факторов и организационно-технологической надежности принимаемых решений. Выводы: обоснована возможность комплексного повышения эффективности всех этапов планирования, проектирования, возведения, эксплуатации и утилизации объектов строительства (зданий, сооружений, комплексов) на основе использования современных инжиниринговых схем организации строительства для контрактов жизненного цикла. Обеспечение поступательного роста востребованности комплексных инжиниринговых услуг возможно при условии законодательного повышения ответственности инвесторов, заказчиков или застройщиков за результат управления проектами, которая бы мотивировала их на привлечение инжиниринговых компаний (организатора строительства), как более компетентной и менее затратной альтернативы, существующим отделам капитального строительства, генподрядным проектным и строительным компаниям, контрольно-аудиторским организациям.
Ключевые слова
Subject: the treatment of External Thermal Insulation Composite Systems (ETICS) surfaces affected by bio-corrosion takes place as a part of planned or operational maintenance. As part of this process, ambient environments are loaded with running water and detergents that contain heavy metals. The article presents the results of research on reducing the impact of environmental contamination by cleaning and preventive coating of ETICS surfaces with biocides. The paper gives an overview of the problem and new approaches to the treatment of new and renovated buildings. Purposes: at the present time, the maintenance of existing ETICS lacks system solutions, instead using chemical methods for the treatment of contamination by microorganisms. While complete information on environmental impacts is lacking it is necessary to take this into consideration. The cost of renovation, which should include investment for future treatment of ETICS surfaces, is often underestimated. Film preservation biocides contain both algaecides and fungicides. Consequently, ETICS preservation agents in exterior paints and renders represent a potential risk for humans, animals and the wider biological environment and new concepts underlying more sustainable approaches are required. Materials and methods: the research was based on an evaluation of existing technologies for eliminating microorganisms from the ETICS surfaces and an analysis of their environmental effects. The aim was to find optimal operational and planned ETICS maintenance approaches that minimise negative environmental effects. Results: environmentally-friendly approaches were identified and a new leaching system for safe dewatering was designed. These approaches differ according to their suitability for periodic or operational maintenance. Conclusions: there is a wide range of materials used for ETICS finishes. It is important to consider the reliability and maintainability of the construction across the entire life cycle of a building. Operation and maintenance should be a significant element of the life-cycle cost of a building. The removal of bio corrosion coatings from ETICS structures by means of chemical and preservative substances (biocides) is currently the most-used and only effective technology. The uncontrolled release of applied chemicals is unacceptable. A system designed for collecting wastewater from the cleaned surface is considered an effective means of reducing the deleterious effects of biocidal substances on the environment. The safe dewatering of chemicals leached from the surface of the facade is presented by a drain system designed in accordance with the building type, use and age.
Ключевые слова
Проблемы гидротехнического строительства требуют расширения масштабов исследований деструктивных береговых процессов водных объектов, находящихся на территории криолитозоны. Предмет исследования: склоны рек, расположенные в зоне многолетнемерзлых пород, и основные возможные процессы на них, происходящие под воздействием различных сезонных факторов. Цели: исследование термоэрозионных склоновых процессов многолетнемерзлых пород с учетом гидромеханических и термодинамических факторов и разработка основных характеристик этих процессов, а также построение единой модели, позволяющей оценивать и прогнозировать влияние сезонных условий (в том числе весеннего снеготаяния и воздействия солнечной радиации) на возможные деструктивные береговые процессы на водных объектах, находящихся на территории криолитозоны. Материалы и методы: теоретический анализ и обобщение известных достижений в области гидрологии и гляциологии, теории склоновых процессов, транспорта наносов, механики мерзлых грунтов, фильтрации. В качестве фактического материала использовались результаты лабораторных экспериментов, проведенных в гидравлической лаборатории РУДН на установке, позволяющей имитировать дождевые потоки, измеряя скорость и количество инфильтрационных потоков, а также количество бокового стока, который может образовываться в случае мерзлого или частично оттаявшего грунта. Различная структура грунта получалась разными способами его замораживания или введения прослоек льда. Такие исследования в лабораторных условиях проводились впервые. Результаты и выводы: предложена методика прогноза процесса термоэрозии с учетом воздействия естественных сезонных условий на многолетнемерзлые породы. Исследовано влияние направления берегового уклона на скорость оттаивания почв под воздействием солнечной радиации. Показано, что влияние ультрафиолетовых лучей (УФ) на снеготаяние носит отличный от влияния инфракрасных (ИК) лучей характер, так как первые УФ имеют способность проникать вглубь непрозрачных веществ и преобразовываться в тепловые потоки внутри снежной толщи. При этом облачность является задерживающим фактором только для ИК участка спектра. Экспериментально показано, что зависимость размыва твердого вещества от угла уклона (при прочих равных) будет иметь степенной (4/3) вид. Протаивание и эрозия мерзлых берегов водных объектов пропорциональны квадратному корню от времени. Линейный коэффициент зависит от характера породы, льдистости, температуры окружающей среды и температуры потока. На основе полученных результатов возможно дать практические рекомендации по предотвращению и уменьшению негативного влияния исследуемых деструктивных процессов, что особенно актуально для тех районов, где ведется интенсивное гидротехническое строительство.
Ключевые слова
Предмет исследования: висячие сваи рассчитывают по первой и второй группам предельных состояний. Приводится метод расчета висячей сваи по второй группе (по осадке) применительно к свайным основаниям строящихся зданий и сооружений в городской черте, а также при проектировании пристроек к существующим зданиям, в которых значения осадки ограничены или недопустимы. Существующие методы в своде правил СП 24.13330.2011 основаны на «срыве» (движении) сваи при фактической ее неподвижности в основании фундаментов. Цели: с целью уточнения расчетов свай по несущей способности грунта основания предложен новый метод расчета осадки свай в отличие от существующего метода в своде правил (СП 24.13330.2011). В основу расчета положено новое представление о работе сваи в грунте основания, отличающееся от существующих в нормативных документах и опубликованных работах. Методы: рассмотрен вариант формирования осадки сваи только в результате ее укорочения от сжимающей силы в результате деформации материала сваи. Результаты: приведена расчетная формула для определения значения осадки сваи, вызванной деформацией материала сваи, а также условие для определения длины сваи, обеспечивающей осадку сваи только за счет деформации материала сваи. Выводы: такая работа сваи по значениям осадки часто необходима при проектировании пристроек к существующим зданиям, а также новых объектов вблизи существующих зданий, у которых осадка по значению уже близка к предельно допустимому значению. Приведены примеры расчетов значений осадок свай в числах, полученных по различным существующим методам, включая метод по своду правил (СП), для сравнения результатов. Работа может быть использована в проектных расчетах осадок свай и при формировании новых норм проектирования свайных оснований фундаментов зданий, сооружений и машин.
Ключевые слова
Монолитность бетонных гравитационных плотин является одной из важных особенностей их строительства. Как показывают натурные наблюдения, практически все бетонные плотины в той или иной мере имеют трещины, при этом успешная эксплуатация гравитационных плотин при наличии большого количества трещин свидетельствует о больших запасах их прочности. В результате возведения бетонной плотины методом столбчатой разрезки технологически предусматривается строительный межстолбчатый шов. Статическая работа столбов в данной схеме возведения получается не монолитная, создание монолитности бетонных столбов в момент наполнения водохранилища выполняется путем цементации данных швов и в этом случае плотину можно считать массивным омоноличенным сооружением. Для наилучшей передачи усилий между столбами, а также последующего качественного омоноличивания указанных швов, в них делается так называемое штрабное зацепление. Рассматривается вопрос влияния омоноличивания межстолбчатых швов со штрабами на напряженно-деформированное состояние (НДС) бетонной плотины при наполнении водохранилища. Для определения НДС учитываются основные нагрузки и воздействия: собственный вес бетона, гидростатическое давление, противофильтрационное давление, а также сезонное изменение температуры. Для расчетов была выбрана характерная секция бетонной плотины Богучанской ГЭС. Анализ натурных наблюдений за раскрытием швов бетонной плотины Богучанской ГЭС показал, что проведенная первичная цементация не в полной мере позволила сделать плотину монолитной. Таким образом часть шва, выходящая на низовую грань плотины, подвергалась знакопеременным температурам окружающего воздуха с достаточно широкой амплитудой. В связи с этим появился и периодический характер состояния швов закрытие - раскрытие. Расчеты, выполненные в рамках данного исследования, подтвердили сезонный характер работы швов, что позволило проконтролировать НДС бетонных столбов при неполной цементации и дать рекомендации по дальнейшему омоноличиванию межсекционных швов. Материалы и методы: анализ НДС, полученного методом конечных элементов. Результат: изучено поведение бетонных столбов гравитационной плотины с учетом неполного омоноличивания межстолбчатых швов путем расчета нестационарной задачи теплопроводности с последующим определением НДС бетонных столбов. Определены сезонные места раскрытия межстолбчатых швов и выявлена их неравномерность раскрытия по высоте шва. Выводы: практическое применение использованных методов учета реальной конфигурации штрабных швов выполненных расчетов позволяет более точно определить напряженно-деформированное состояние бетонных столбов плотины, а также влияние омоноличивания на НДС.
Ключевые слова
Introduction: in the article the estimation of new ecological safety biopositive polymer-mineral composite (BPMC) building materials obtained with the use of technogenic wastes is considered. This approach is one of the ways to solve the problem of improving the environmental safety of the environment. Materials and methods: BMPC environmental safety studies were performed using microstructural, X-ray and elemental analysis methods, studying physical and mechanical properties and fire safety. Man-caused wastes inventory and classificational ecological assessment by the lif e cycle was carried out. Results: the conformity of the Baikal region man-caused wastes (such as fly ash from heat-power engineering, aluminosilicate microspheres, isolated from bottom ash wastes, marble dust (microcalcite), industrial waste of polyvinylchloride (PVC), as well as small-sized mica waste in the form of vermiculite) to the basic characteristics that allow to use this wastes in the production of BMPC-products by extrusion as fillers. The man-caused wastes ecological utilization mechanism was developed. Composition of composite materials, in which industrial PVC waste is used as the matrix, and fly ash, ash microspheres, marble dust and vermiculite as fillers, were developed. The proposed technology for the production of BPMC products allows the use of technogenic wastes in a wide range in the composition from 20 to 60 %. The new biopozitive polymer-mineral composite products properties were studied. Conclusions: the conducted studies of the composition and properties of samples obtained using different types of man-made waste in the polymer-mineral composites production proved that the production of BPMC products ensures the building materials and environmental safety through the reliable and durable materials production that comply with regulatory requirements. According to the life cycle environmental safety assessment, the waste products obtained on the basis of waste have significant advantages in terms of a technical and environmental characteristics set.
Ключевые слова
Considers the modern building envelope construction with outside skin used as a sun shields. Such a constriction is often used for buildings with low energy consumption. A number of factors besides sun radiation influencing on the performance of facade system in general and every certain parts and elements throughout the entire period of building operation. Subject: multilayer and double skin building facades and sun screens located on their surfaces. Including, dual-use facades combining functions of the sun screen and sub construction for the placement of photovoltaic cells. Materials and methods: the main method was an estimation the aerodynamic and air-thermal characteristics of a double skin façade. Was considered a construction with combined function of a sun shield. The method was previously used in evaluation of the air-thermal regime of hinged facade systems of buildings for cold period of a year. The general approach was advanced and verified by the results of full-scale tests of building facades in the warm period of the year. Results: indicates great influence of air and thermal conditions of air gap in double skin and similar construction facades on performance of façade system in general and on every certain part of it. Conclusions: the construction of complex facade systems with the use of up to date technologies requires additional study of the air-thermal conditions of the air gap between the main facade of the building and its second skin or sun screen. Ignoring the operational features of active sun shields under extreme loads can lead to a decrease in the equipment functionality and its premature failure.