Регулирование напряжённо-деформированным состоянием усиленных железобетонных ферм покрытия производственных зданий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Аль Хаджаль Ахмад

• Аль Хаджаль Ахмад
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Аль Хаджаль Ахмад

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ УСИЛЕНИЯ СТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

1.1 Анализ традиционных конструктивных решений усиления железобетонных ферм

1.2 Анализ современных конструктивных решений усиления железобетонных ферм

1.3 Сравнительный анализ преимуществ и недостатков традиционных и современных конструктивных решений усиления железобетонных ферм

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ УСИЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФЕРМ

2.1 Разработка конструктивного решения усиления приопорных частей железобетонных ферм

2.1.1 Усиление без демонтажа с регулируемым предварительным натяжением для повышения несущей способности приопорных частей

2.1.2 Актуальные проблемы и технические сложности

2.1.3 Описание предлагаемой системы регулирования усиления

2.1.4 Конструктивные элементы системы усиления и технология ее монтажа

2.1.5 Преимущества предложенного конструктивного решения

2.2 Методика и результаты экспериментальных исследований несущей способности усиленных и неусиленных железобетонных ферм

2.2.1 Методика проведения испытаний

2.2.2 Анализ результатов испытаний

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УСИЛЕННЫХ И НЕУСИЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФЕРМ

3.1 Ключевые исследуемые параметры железобетонных ферм покрытия производственных зданий

3.2 Численное моделирование и нелинейный анализ НДС ферм в зонах экстремальных моментов

3.3 Математическое моделирование и анализ процессов по нелинейному расчету НДС в элементах усиленной и неусиленной железобетонной фермы в экстремальных зонах моментов

3.3.1 Анализ и математическое моделирование по эквивалентному напряжению в верхнем поясе железобетонной фермы

3.3.2 Анализ и математическое моделирование по эквивалентному напряжению в нижнем поясе железобетонной фермы

3.3.3 Анализ и математическое моделирование по эквивалентному напряжению в стойке железобетонной фермы

3.4 Сравнительный анализ результатов исследований НДС, в

элементах усиленных и неусиленных ферм

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ УСИЛЕНИЯ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

4.1 Анализ влияния минимального предварительного напряжения в натяжных приспособлениях на НДС элементов фермы

4.1.1 Верхний пояс: усиленная и базовая версии

4.1.2 Нижний пояс: усиленная и базовая версии

4.1.3 Стойка: усиленная и базовая версии

4.2 Анализ влияния расчётного предварительного напряжения в натяжных приспособлениях на НДС элементов фермы

4.2.1 Верхний пояс: усиленная и базовая версии

4.2.2 Нижний пояс: усиленная и базовая версии

4.2.3 Стойки: усиленная и базовая версии

4.3 Анализ влияния максимального предварительного напряжения в натяжных приспособлениях на НДС элементов фермы

4.3.1 Верхний пояс: усиленная и базовая версии

4.3.2 Нижний пояс: усиленная и базовая версии

4.3.3 Стойка: усиленная и базовая версии

4.4 Сравнительный анализ эффективности систем усиления с

различным уровнем предварительного напряжения

Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5 МЕТОДИКА РАСЧЁТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ УСИЛЕННЫХ ФЕРМ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ

СПОСОБОВ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФЕРМ

5.1 Методика расчёта железобетонных ферм, усиленных предварительно напряженными элементами

5.1.1 Основные принципы расчёта усиленных конструкций

5.1.2 Алгоритм инженерного расчёта системы усиления

5.1.3 Определение расчётных параметров усиливающих элементов

5.1.4 Учёт влияния усиления на эксплуатационную пригодность фермы

5.1.5 Критерии выбора оптимального конструктивного решения усиления

5.2 Экономический анализ фермы серии

5.2.1 Общие положения экономического сравнения способов усиления железобетонных ферм

5.2.2 Сравнительные данные

5.2.3 Анализ результатов

5.3 Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Регулирование напряжённо-деформированным состоянием усиленных железобетонных ферм покрытия производственных зданий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Современное производственное строительство характеризуется возрастанием нагрузок на несущие строительные конструкции. Это связано с внедрением нового оборудования и изменением функционального назначения производственных помещений. В результате железобетонные фермы покрытия в процессе эксплуатации подвергаются силовым и деформационным воздействиям, приводящим к раскрытию трещин, накоплению остаточных деформаций и снижению несущей способности элементов.

Проблема обеспечения требуемой несущей способности железобетонных ферм приобретает особую актуальность при реконструкции производственных зданий, где необходимо ограничить вмешательство в существующие несущие системы и минимизировать сроки выполнения строительно-монтажных работ.

Необходима разработка эффективных конструктивных решений регулирования напряжённо-деформированным состоянием железобетонных ферм, соответствующих современным требованиям по надёжности, безопасности и экономической целесообразности.

Перспективным направлением представляется разработка конструктивных решений регулирования напряжённо-деформированного состояния, позволяющих интегрировать различные приёмы усиления в единую систему. Такой подход обеспечивает возможность проектирования индивидуальных решений с учётом конструктивных особенностей и условий эксплуатации объекта.

Степень разработанности. Проблема регулирования несущей способности железобетонных ферм находится в поле зрения как российских, так и зарубежных исследователей. В России значительный вклад в развитие способов усиления и регулирования несущих конструкций внесли Маилян Д. Р., Чернышов Е. М., Абакумов В. Г., Баранов А. Н., Кузнецов В. В., Миронов

5

С. А. и Смирнов Е. А. Их работы охватывают вопросы расчета, проектирования и модернизации несущих конструкций, включая применение композитных материалов, предварительного напряжения и комбинированных способов усиления.

Среди зарубежных учёных, внёсших значительный вклад в развитие данной тематики, следует отметить работы E. Brйhwiler (Швейцария) по вопросам усиления железобетонных конструкций композитными материалами, а также J. М. Ко (Гонконг) и А. №пш (США), разработавших современные способы мониторинга и управления несущей способностью строительных конструкций. Регулирование несущей способности остаётся недостаточно изученным вопросом в современной инженерной практике, в частности в Сирийской Арабской Республике. Дальнейшего анализа требует проблема оптимального сочетания различных способов усиления в рамках единой системы регулирования, обеспечивающей комплексный подход к повышению эксплуатационной надежности конструкций. Также недостаточно исследованы вопросы минимизации ограничений при выполнении работ по усилению ферм в условиях действующих производственных объектов, где необходимость обеспечения непрерывности технологических процессов предъявляет дополнительные требования к выбору способов и сроков проведения работ.

Цель работы. Разработка научно обоснованных конструктивных решений по регулированию напряжённо-деформированным состоянием несущей способности железобетонных ферм покрытий производственных зданий на основе современных способов усиления, направленных на повышение эксплуатационной надёжности.

Задачи исследования:

1. Анализ эффективности традиционных и современных способов регулирования несущей способности железобетонных ферм.

2. Разработка усовершенствованных конструктивных решений регулирования несущей способности железобетонных ферм.

3. Проведение экспериментальных исследований образцов ферм, верификация и валидация расчётных моделей с учтом экспериментальных данных.

4. Расчёты напряжённо-деформированного состояния железобетонных ферм покрытия, в том числе с системой регулирования несущей способности.

5. Разработка математических моделей состояния железобетонных ферм покрытия, в том числе с системой регулирования несущей способности, и их анализ.

6. Разработка научно обоснованных конструктивных параметров железобетонных ферм с учетом системы регулирования несущей способности.

7. Разработка практических рекомендаций по проектированию систем регулирования несущей способности ферм для промышленного строительства.

8. Экономическое обоснование применения систем регулирования несущей способности.

Объект исследования. Стропильная железобетонная ферма покрытия производственных зданий с системой регулирования несущей способности.

Предмет исследований. Конструктивные параметры для регулирования несущей способности железобетонных ферм покрытия производственных зданий, включая анализ, моделирование и обоснование систем регулирования несущей способности.

Научная новизна.

1. Разработаны и усовершенствованы конструктивные решения, обеспечивающие регулирование несущей способности железобетонных ферм покрытия производственных зданий.

2. Выполнено численное исследование работы ферм покрытия с регулируемой несущей способностью на основе методов нелинейного расчёта.

3. Проведённые расчёты позволили прогнозировать поведение

конструкций под действием эксплуатационных нагрузок, определить

7

распределение внутренних усилий и напряжений, а также проанализировать характер и величину деформаций.

4. Разработаны математические модели напряжённо-деформированного состояния железобетонных ферм. Модели охватывают как типовые фермы покрытия, так и фермы с регулируемой несущей способностью, что позволяет осуществлять прогнозирование их работы при различных вариантах эксплуатации и усиления.

5. Определены предельные состояния основных конструктивных элементов фермы. Исследованы параметры, влияющие на работу железобетонных ферм при введении предварительного напряжения в натяжных элементах усиливающего устройства, что обеспечивает повышение надёжности и эффективности конструктивных решений.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость исследования проявляется в систематизации и анализе существующих способов регулирования несущей способности ферм, включая традиционные и современные подходы, что позволяет выявить их преимущества и ограничения. Разработаны конструктивные решения, обеспечивающие регулирование несущей способности железобетонных ферм покрытия производственных зданий (пат. №2754840 РФ, МПК E04G 23/0218, пат. №2761800 РФ, МПК E04G 23/02, решение о выдаче патента РФ от 10.09.2025 по заявке на изобретение RU № 2025101999 А и решение о выдаче патента РФ от 10.09.2025 по заявке на изобретение RU № 2025102001 А) методика их проектирования и инженерного расчета.

Созданные математические и компьютерные модели для оценки

эффективности систем регулирования несущей способности ферм покрытия,

расширяют методологическую основу расчета и проектирования усиленных

конструкций, учитывающих нелинейные деформации при взаимодействии

новых и существующих элементов системы. Практическая значимость

исследований заключается в разработке конструктивных решений

регулирования несущей способности ферм, минимизирующих

8

конструктивные ограничения при реконструкции действующих производственных объектов.

Предложенные конструктивные решения позволяют сократить сроки выполнения работ, снизить трудоёмкость и материалоёмкость усиления, что подтверждается экономическим обоснованием, включающим сравнительный анализ с традиционными методами.

Результаты экспериментальных исследований, валидация и верификация расчётных моделей обеспечивают достоверность предлагаемых решений, а разработанные практические рекомендации по проектированию, эксплуатации систем регулирования несущей способности ферм могут быть непосредственно внедрены в промышленное строительство.

Результаты исследований могут быть использованы при реконструкции и модернизации производственных зданий, а также при проектировании новых конструкций с повышенными требованиями к несущей способности и долговечности ферм.

Методология и методы исследования - методы теоретического и системного анализа, математического и компьютерного моделирования, теории многофакторных экспериментов с использованием методов математической статистики.

Численное математическое моделирование осуществлялось с использованием пакета программы Ansys 2024. Изгибающие моменты рассчитывались в программе SW FEA 2D FRAME 2024. Результаты экспериментов обрабатывались в wxMaxima. Расчет экономической эффективности от внедрения полученных результатов выполнен с использованием программы Гранд Смета, данные обрабатывались в пакете Excel Microsoft Office.

Положения, выносимые на защиту: 1. конструктивные решения регулирования усиления приопорных частей железобетонных ферм;

2. математические и компьютерные модели, обеспечивающие прогнозирование поведения ферм под нагрузкой, включая распределение напряжений и деформаций от конструктивных факторов влияния;

3. результаты экспериментальных исследований вертикальных деформаций, эквивалентных напряжений и эквивалентных упругих деформаций в фермах, подтверждающие эффективность разработанных конструктивных решений регулирования несущей способности;

4. методика инженерного расчета основных конструктивных параметров ферм покрытия с повышенной несущей способностью;

5. технико-экономическое обоснование применения разработанных конструктивных решений регулирования несущей способности приопорной части фермы покрытия.

Достоверность результатов обеспечивается:

- использованием фундаментальных положений строительной механики, теории упругости и пластичности, а также современных достижений в области проектирования конструкций ферм;

- применением большого объема взаимосвязанных теоретических, экспериментальных и численных методов исследования при использовании апробированных методов и способов планирования экспериментов и обработки полученных данных, высоким уровнем сходимости результатов, полученных при численном моделировании и экспериментах;

- внедрением результатов исследования в практику проектирования и строительства производственных зданий, что подтверждает их практическую значимость и достоверность.

Апробация результатов. Результаты исследований внедрены в учебный процесс Кубанского ГАУ, а численное моделирование процессов в фермах усиленных и неусиленных используется в лабораторном оборудовании на архитектурно-строительном факультете.

Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях ФГБОУ ВО Кубанского ГАУ (г. Краснодар, 2019-2025 г.), а также на конференциях различного уровня: на региональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы экономики и технологического развития отраслей народного хозяйства» (г. Краснодар, 2019 г.); на Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 2019-2024 г.); на Международной конференции Series: Materials Science and Engineering: International Scientific Conference «Construction and Architecture: Theory and Practice of Innovative Development» (г. Нальчик, Российская Федерация, 16-17 декабря 2020 г.); на Международной конференции «Научные исследования стран ШОС: синергия и интеграция» (Пекин, 10 апреля 2024 г.); «Practice Oriented Science: UAE - RUSSIA - INDIA: Proceedings of the International University Scientific Forum, UAE, 5 июня 2024 года».

Публикация результатов исследований.

По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из них 3 публикации в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, одна публикация в издании, индексируемом в Scopus, остальные в других изданиях. По результатам исследований получены 2 патента Российской Федерации на изобретение и 2 положительных решения федеральной службы по интеллектуальной собственности на выдачу патентов.

Диссертационная работа выполнялась а период с 2021 по 2025 г. на кафедре архитектуры Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» под руководством доктора технических наук, профессора Г. В. Дегтярёва и доктора технических наук, профессора, лауреата премии правительства РФ - Д. Р. Маиляна.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Текст изложен на 163 страницах, проиллюстрирован 111 рисунками, 40 таблицами. Список литературы содержит 169 наименований отечественных и зарубежных источников.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ УСИЛЕНИЯ СТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

1.1 Анализ традиционных конструктивных решений усиления

железобетонных ферм

Традиционные конструктивные решения регулирования несущей способности железобетонных ферм основываются на проверенных технологических решениях, сохраняющих актуальность для многих типов конструкций [1, 2]. Основной подход заключается в увеличении площади поперечного сечения за счет наложения армированных бетонных кожухов или монолитной заливки [3, 7]. Этот способ повышает прочностные характеристики ферм, но имеет ряд недостатков, включая риск коррозии арматуры из-за контакта новых и старых материалов, образование делимитационных трещин вследствие несовместимости физико-механических свойств, а также увеличение массы конструкции, требующее пересчета нагрузок на фундаменты и несущие элементы [2, 4, 7].

Другим распространенным конструктивным решением является предварительное напряжение, применяемое в строительстве с 1950-х годов [1, 5]. Способ предполагает установку напрягаемых тросов или стержней в растянутой зоне ферм для компенсации деформаций [7, 9]. Его преимущество заключается в возможности снижения внутренних напряжений без демонтажа нагрузок, что особенно важно при реконструкции [3, 6]. Однако реализация требует высокой точности расчетов, строгого контроля технологических процессов, качественного анкерования и регулировки натяжения, что часто ограничивает его применение [7, 10].

В частности, для трубчатых ферм известны традиционные способы, что показано на (рис. 1.1), такие как установка дополнительных несущих элементов, что увеличивает расход материалов, или приварка усиливающих элементов, повышающая металлоёмкость [2, 4]. Близким решением является способ усиления трубчатых ферм с установкой диафрагм по торцам

усиливаемых участков и заполнением их полостей бетоном, однако он отличается низкой технологичностью и большим количеством монтажных стыков [4, 7, 8].

а)

3

2

3

2

б)

2

3

[

з=

(а) общий вид фермы; (б) фрагмент усиливаемого участка 1 - пояс фермы; 2 - диафрагм; 3 - арматурные стержни Рис. 1.1. Схема традиционного способа регулирования трубчатых железобетонных ферм

В современной практике реконструкции промышленных зданий применяются различные решения по усилению железобетонных ферм. Одним из таких решений является использование корытообразных анкерных элементов, которые устанавливаются под нижний пояс и воспринимают часть изгибающих усилий, перераспределяя напряжённо-деформированное состояние (НДС) конструкции [11]. Другое конструктивное решение основано на введении арматурных стержней через технологические отверстия в поясах с последующим омоноличиванием диафрагм, что позволяет повысить жёсткость узлов и снизить концентрацию напряжений [12]. Для пролетных конструкций эффективным является применение шпренгельных систем с

регулируемыми тягами, обеспечивающих перераспределение усилий и возможность регулирования НДС за счёт использования натяжных муфт [13]. В ряде случаев целесообразно использовать традиционные решения — металлические накладки, обоймы, а также омоноличивание узлов, представленные в специализированных каталогах конструктивных решений [14]. Наряду с этим в последние годы активно исследуются способы диафрагмирования и усиления узловых соединений с применением накладок и жёсткостных вставок, что подтверждается публикациями современных авторов [15, 16]. Анализ показал, что традиционные конструктивные решения нередко требуют полной или частичной разгрузки конструкции и обладают высокой трудоёмкостью, тогда как комбинированные подходы (например, совмещение локального усиления узлов и глобального перераспределения усилий с помощью шпренгелей) позволяют достичь большей технологичности и эксплуатационной эффективности при реконструкции железобетонных ферм покрытий промышленных зданий.

Для повышения эффективности предложено традиционное конструктивное решение, при котором через свободные концы поясов перед бетонированием вводят разведенные диафрагмы, соединенные арматурными стержнями, прикрепленными к поясам фермы. Бетонирование осуществляется через отверстия в поясах между диафрагмами, что улучшает технологичность и сокращает количество монтажных стыков, делая данный способ более эффективным для регулирования несущей способности железобетонных ферм.

Среди традиционных конструктивных решений для усиления следует отметить использование дополнительных распорок и связей для модификации проектной схемы фермы. Этот подход позволяет перераспределить напряженно-деформированное состояние в изгибных элементах, но требует глубокой аналитической оценки как статической, так и динамической работы конструкции. Особую сложность представляет учет влияния дополнительных

элементов на общую устойчивость системы, что делает необходимым проведение комплексных расчетов и моделирования поведения конструкции при различных нагрузках.

Рассмотренные традиционные конструктивные решения регулирования несущей способности продолжают применяться в современной практике, особенно при работе с низконагруженными объектами. Однако их использование в условиях реконструкции промышленных зданий часто сопряжено с необходимостью значительного вмешательства в существующие конструкции, что противоречит требованиям минимизации простоев производства. Кроме того, традиционные конструктивные решения не всегда обеспечивают необходимую экономическую эффективность и технологичность работ, что особенно важно при реализации крупномасштабных проектов реконструкции.

В качестве аналогов усиления пролетных конструкций рассмотрены существующие конструктивные решения: уголки с хомутами, обладающие низкой несущей способностью, металлические формы повышенной материалоемкости, а также подкосы шарнирно закрепленные на опорах, чья эффективность ограничена из-за недостаточной жесткости системы. Целью разработки является повышение несущей способности конструкций за счет введения корытообразного элемента и регулируемой тяги с натяжной муфтой.

Конструктивное решение включает подкосы, нижними концами шарнирно прикрепленные к основанию, а верхними — к корытообразному элементу, установленному под усиливаемой конструкцией с возможностью продольного перемещения. На (рис. 1.2) показана схема конструктивного решения регулирования железобетонных ферм с корытообразным элементом.

Тяга с муфтой соединяет корытообразный элемент с опорой, обеспечивая регулировку усилия через вращение муфты. В корытообразном элементе жестко закреплены две стальные планки, формирующие зазор для размещения элементов усиления. Монтаж осуществляется путем установки

корытообразного элемента под конструкцией, фиксации подкосов на опорах и регулировки натяжения муфты для создания расчетного усилия. Конструктивные особенности подтверждены схемами крепления подкосов, соединениями с опорами и детализацией узлов.

6 - подкос

узел А - соединение подкоса с корытообразным элементом;

узел Б - натяжная муфта; узел В - соединение тяга натяжной муфты с опорой; узел

Д - соединение подкоса с опорой

Рис. 1.2. Схема конструктивного решения регулирования железобетонных ферм с

корытообразным элементом

Технический результат достигается за счет комбинированного воздействия подкосов и регулируемой тяги, что позволяет увеличить жесткость системы и равномерно распределить нагрузки. Предложенное решение снижает материалоемкость по сравнению с аналогами, обеспечивая при этом высокую адаптивность к различным типам пролетных конструкций.

1.2 Анализ современных конструктивных решений усиления

железобетонных ферм

Современные инновационные конструктивные решения усиления железобетонных ферм характеризуются активным внедрением композитных материалов и комбинированных технологических решений. Наиболее

перспективным направлением является использование композитных материалов на основе углеродного и базальтового волокна, демонстрирующих исключительные прочностные характеристики (до 3000 МПа у углеродных волокон) при сохранении высокой устойчивости к коррозии и относительной лёгкости монтажа [17, 18].

Однако широкому распространению этих материалов препятствует их высокая стоимость, превышающая стоимость стали в 5-10 раз, а также хрупкость, ограничивающая область их применения [19, 20]. Это стимулирует российских исследователей развивать альтернативные решения на основе базальтовых композитов, сочетающих приемлемую стоимость и хорошие эксплуатационные характеристики [21].

Комбинированные конструктивные решения представляют собой многоступенчатый подход к усилению конструкций, включающий сочетание различных способов. Например, при устранении усталостных трещин в мостовых конструкциях успешно применяется комбинация нанесения композитных ламинатов, внедрения напрягаемых элементов и усиления сечения армированным бетоном с последующей облицовкой, обеспечивающая высокую надёжность благодаря возможности индивидуального проектирования под конкретные условия эксплуатации [22, 23].

Особое место занимают способы внешнего усиления, развивающиеся в двух основных направлениях: установка внешней продольной арматуры и применение стальных листов. Эффективным решением стала технология разделённой арматуры, заусиленной на нижней поверхности ферм с помощью химических клеев, что позволяет существенно снизить трещинообразование и повысить изгибную прочность [24, 25].

Альтернативным подходом является способ ближнего армирования, при котором арматура монтируется в предварительно подготовленные пазы. Это не только защищает металл от коррозии, но и улучшает эстетические характеристики конструкции [26].

Экспериментальные исследования показывают, что современные инновационные конструктивные решения особенно эффективны при работе в сложных условиях эксплуатации. Например, высокодеформируемые композиты демонстрируют превосходные характеристики при сейсмозащите и реставрации исторических зданий [27, 28].

Однако их широкому применению препятствует недостаточная нормативная база для оценки долговечности в российских климатических условиях и сложности прогнозирования поведения ферм при сочетании различных способов усиления. Это делает необходимым дальнейшее развитие методологической базы и совершенствование нормативных документов [29].

Наиболее близким аналогом является способ регулирования железобетонных ферм с горизонтальными стержнями показано на (рис. 1.3), включающий несущие элементы с опорами, хомутами, консолями, натяжным механизмом и прокладками. Однако он обладает ограниченной функциональностью, позволяя усиливать лишь отдельные компоненты покрытий или перекрытий без комплексного воздействия на систему [31].

4, 6 - муфта

Рис. 1.3. Схема конструктивного решения регулирования железобетонных ферм с

горизонтальными стержнями

Конструктивное решение усиления строительных конструкций зданий в части горизонтальных и наклонных элементов с целью повышения эффективности восстановительных работ требует особого внимания. Анализ существующих решений выявил применение железобетонных рубашек, обойм и наращиваний, однако их реализация требует полной остановки технологических процессов в период проведения работ, что делает способы экономически невыгодными [33, 34].

Целью конструктивного решения регулирования железобетонных ферм с горизонтальными стержнями является снижение трудозатрат при сохранении несущей способности конструкций. Это достигается за счет введения в состав балок усиления таврового профиля, жестко интегрированных с консолями переменного сечения и хомутами, установленными на опорах несущих элементов [35].

Конструктивно система содержит стальные балки, повторяющие геометрию верхнего пояса фермы и закрепленные на консолях с регулируемым расположением относительно усиливаемых участков. При этом консоли оснащены ребрами жесткости и упорами для передачи распорных усилий на узлы фермы и опоры, а в зоне контакта ферм с плитами покрытия предусмотрены клинья, обеспечивающие равномерное распределение нагрузки [36].

Принцип действия устройства основан на перераспределении силовых потоков: балки воспринимают нагрузку от плит через клиновые элементы, передают ее через консоли, хомуты и упоры на опорные узлы фермы. Одновременно уменьшается расчетный пролет плит и снижаются изгибающие моменты в элементах конструкции [36, 37].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аль Хаджаль Ахмад, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Карпенко С.Н. Теория железобетона: Учеб. пособие. — М.: АСВ, 2004. — 284 с.

2. Колчунов В.И., Гладков Ю.А. Усиление и реконструкция строительных конструкций: Учеб. пособие. — М.: АСВ, 2010. — 368 с.

3. Гущин В.В. Надёжность и усиление железобетонных конструкций. — М.: АСВ, 2012. — 312 с.

4. Залесов А.И., Фёдоров В.И. Усиление и реконструкция строительных конструкций. — М.: Инфра-М, 2015. — 352 с.

5. Миронов С.А. Повышение несущей способности железобетонных элементов с применением внешнего армирования композитами. — М.: Изд-во МГСУ, 2016. — 240 с.

6. Бондаренко В.М., Халиуллин А.Х. Усиление железобетонных конструкций: теоретические основы и практика. — Казань: Изд-во КГАСУ, 2008. — 256 с.

7. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (актуализированная редакция СНиП 52-01-2003). — М.: Минстрой России, 2018. — 148 с.

8. СП 164.1325800.2018. Усиление строительных конструкций. Основные положения. — М.: Минстрой России, 2018. — 64 с.

9. EN 1992-1-1 Eurocode 2: Design of Concrete Structures. — Brussels: CEN, 2004. — 225 p.

10. fib Model Code 2010 for Concrete Structures. — Lausanne: International Federation for Structural Concrete (fib), 2013. — 436 p.

11. Устройство для усиления железобетонных балок : пат. 139739 Рос. Федерация. № 2013141331/03 ; заявл. 15.07.2013 ; опубл. 20.02.2014. Бюл. № 5. - 1 с.

12. Способ усиления узлового соединения фермы с элементами из трубчатых профилей : пат. 2820758 С1 Рос. Федерация. № 2023145121 ; заявл. 20.07.2023 ; опубл. 07.06.2024. Бюл. № 16. - 1 с.

13. Способ усиления балок шпренгельной системой : пат. 2270903 С1 Рос. Федерация. № 2005123456/03 ; заявл. 12.05.2005 ; опубл. 27.02.2006. Бюл. № 6. - 3 с.

14. Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций. - М. : Меганорм, 2016. - 112 с.

15. Подшивалов И. И. Особенности усиления железобетонных стропильных и подстропильных ферм, получивших эксплуатационные повреждения // Вестник МГСУ. - 2022. - № 12. - С. 88-97.

16. Маметов Ш. М., Ахметов Р. Т., Каримов А. А. Несущая способность усиленных узлов стальных ферм из гнутосварных профилей на продавливание // Вестник КазГАСА. - 2023. - № 2. - С. 45-54.

17. СП 494.1325800.2020. Конструкции стальные. Правила проектирования ферм покрытий из трубчатых профилей. - Введ. 2020-06-01. - М. : Минстрой России, 2020. - 80 с.

18. Nanni A., De Lorenzis L. FRP reinforcement in RC structures: State-of-the-art and future developments // Cement and Concrete Composites. - 2007. -Vol. 29(6). - P. 434-448.

19. Миронов С.А., Травуш В.И., Залесов А.И. Применение углеродных и базальтовых композитов при реконструкции зданий и сооружений // Строительство и реконструкция. - 2012. - № 6. - С. 21-27.

20. Bruhwiler E., Denarié E. Rehabilitation of concrete structures using Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete // International Journal of Structural Engineering. - 2009. - Vol. 1. - P. 3-21.

21. Карпенко С.Н. Современные материалы и технологии усиления железобетонных конструкций // Строительная механика и конструкции. -2006. - № 3. - С. 15-22.

22. Колчунов В.И., Гущин В.В. Усиление железобетонных элементов полимерными композитами: теория и практика // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 5. - С. 34-39.

23. fib Model Code for Concrete Structures 2010. - Lausanne: Fédération Internationale du Béton (fib), 2013. - 402 p.

24. Carloni C., D'Ambrisi A., Ombres L. Flexural strengthening of RC beams with mechanically fastened FRP systems: Experimental and numerical studies // Composite Structures. - 2011. - Vol. 93(7). - P. 1919-1931.

25. Teng J.G., Chen J.F., Smith S.T., Lam L. FRP-Strengthened RC Structures. - Chichester: Wiley, 2003 (переизд. 2009). - 276 p.

26. Перельмутер А.В., Григорьев Ю.А. Расчёт и усиление железобетонных конструкций с учётом нелинейных деформаций // Вестник МГСУ. - 2018. - Т. 13, № 7. - С. 856-867.

27. De Lorenzis L., Teng J.G. Near-surface mounted FRP reinforcement: An emerging technique for strengthening structures // Composites Part B: Engineering. - 2007. - Vol. 38(2). - P. 119-143.

28. Bruneau M., Uang C.M., Sabelli R. Ductile Design of Steel Structures. - New York: McGraw-Hill, 2011. - 864 p.

29. Triantafillou T.C., Fardis M.N. Strengthening of historic masonry structures with FRP composites // Materials and Structures. - 2007. - Vol. 40(8). -P. 749-765.

30. СП 164.1325800.2018. Усиление строительных конструкций. Основные положения. - М.: Минстрой России, 2019. - 58 с.

31. EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2. Design of Concrete Structures. Part 11: General rules and rules for buildings. - Brussels: CEN, 2004 (актуализ. изд. 2014).

32. Григорьев Ю.А., Бондаренко В.Н. Методы регулирования напряжённо-деформированного состояния стержневых железобетонных систем // Известия вузов. Строительство. - 2017. - № 12. - С. 44-52.

33. Карпенко С.Н., Колчунов В.И. Конструктивная прочность железобетона. - М.: Изд-во АСВ, 2004. - 368 с.

34. Миронов С.А., Гущин В.В. Усиление строительных конструкций зданий и сооружений. - М.: Изд-во АСВ, 2007. - 432 с.

35. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. - М.: Изд-во АСВ, 2011. - 624 с.

36. Травуш В.И., Колчунов В.И., Григорьев Ю.А. Методы усиления и восстановления строительных конструкций. - М.: Изд-во АСВ, 2014. - 280 с.

37. Залесов А.И., Городецкий А.С. Деформативность и прочность железобетонных конструкций: монография. - М.: Изд-во АСВ, 2012. - 352 с.

38. Ильичёв В.А., Поляков В.И. Реконструкция и усиление строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 2008. - 415 с.

39. Nanni A., De Lorenzis L. FRP reinforcement for RC structures. - Boca Raton: CRC Press, 2004. - 406 p.

40. Hollaway L.C. A review of the present and future utilization of FRP composites in the civil infrastructure with reference to their important in-service properties // Construction and Building Materials. - 2010. - Vol. 24(12). - Pp. 24192445.

41. Fédération Internationale du Béton (fib). Externally bonded FRP reinforcement for RC structures. Bulletin 14. - Lausanne: fib, 2001 (2nd ed. 2010). -150 p.

42. ACI Committee 440. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. ACI 440.2R-17.

- Farmington Hills, MI: American Concrete Institute, 2017. - 80 p.

43. Teng J.G., Chen J.F., Smith S.T., Lam L. FRP-Strengthened RC Structures. - Chichester: John Wiley & Sons, 2003. - 264 p.

44. Bruhwiler E., Denarie E. Rehabilitation of concrete structures using ultra-high performance fibre reinforced concrete // RILEM Technical Letters. - 2015.

- Vol. 1. - Pp. 1-9.

45. Carloni C., D'Ambrisi A., Focacci F., Ombres L. Bond behavior of FRP materials in RC strengthening: State of the art and future perspectives // Composites Part B: Engineering. - 2016. - Vol. 91. - Pp. 201-216.

46. CNR-DT 200/2013. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures. - Rome: National Research Council, 2013. - 110 p.

47. Parvin A., Granata P. Investigation on the behavior of FRP strengthened concrete structures under various loading conditions // Composite Structures. -2000. - Vol. 49(4). - Pp. 431-439.

48. Triantafillou T.C., Deskovic N. Innovative prestressing with FRP sheets: mechanics of short-term behavior // Journal of Engineering Mechanics (ASCE). - 1992. - Vol. 118(5). - Pp. 1270-1289.

49. D'Ambrisi A., Feo L., Focacci F. Bond-slip relations for FRP-strength-ened concrete members // Composites Part B: Engineering. - 2012. - Vol. 43(8). -Pp. 2938-2949.

50. Zhang S.S., Teng J.G., Yu T. Behavior of RC beams strengthened with externally bonded CFRP plates under fatigue loading // Engineering Structures. -2014. - Vol. 59. - Pp. 774-782.

51. Бондаренко В.М., Абакумов В.Г., Чернышов Е.М. Усиление железобетонных конструкций методом внешнего армирования. - М.: Изд-во АСВ, 2009. - 256 с.

52. Колчунов В.И., Липилин Д.А., Чижиков А.В. Экспериментальные исследования железобетонных конструкций, усиленных стальными и композитными элементами // Вестник МГСУ. - 2018. - № 13(2). - С. 155-168.

53. Teng J.G., Fernando D. Strengthening of RC slabs with FRP composites // Construction and Building Materials. - 2014. - Vol. 50. - Pp. 85-100.

54. El-Mihilmy M.T., Tedesco J.W. Analysis of reinforced concrete beams strengthened with FRP laminates // Journal of Structural Engineering (ASCE). -2000. - Vol. 126(6). - Pp. 684-691

55. Патент № 2754840 C1 Российская Федерация, МПК E04G 23/02. Способ реконструкции и усиления приопорных частей железобетонных балок : № 2020140688 : заявл. 08.12.2020 : опубл. 08.09.2021 / Г. В. Дегтярев, С. К. Сайда, Д. А. Дацьо [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина".

56. Патент № 2761800 C1 Российская Федерация, МПК E04G 23/02 (2006.01). Устройство для усиления приопорных частей железобетонных балок : № 2020140730: заявл. 09.12.2020 : опубл. 13.12.2021 / Дегтярев Г.В., Сайда С.К., Аль Хаджаль А. [и др.] ; патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет.

57. Способ усиления приопорных частей железобетонных ферм. решение о выдаче патента РФ от 10.09.2025 по заявке на изобретение RU № 2025101999 А/ Г. В. Дегтярев, М. Абу Салим, О. Г. Дегтярева, Аль Хаджаль Ахмад ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина".

58. Устройство для усиления приопорных частей железобетонных ферм покрытия. решение о выдаче патента РФ от 10.09.2025 по заявке на изобретение RU № 2025101999 А/ Г. В. Дегтярев, М. Абу Салим, О. Г. Дегтярева, Аль Хаджаль Ахмад ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"

59. Дунду М. Стальное строительство в Южной Африке [Structural steel construction in South Africa] // Steel Construction Reports. - 2011. - Т. 4, № 4. - С. 259-268. DOI: 10.1002/stco.201110034.

60. Чейз М.Дж., Томсон Т.А. мл., Янушка Т.Ф., Финч У.У. мл. Усиление железобетонных балок композитными материалами [Flexural

strengthening of concrete beams using externally bonded composite materials] // Construction and Building Materials. - 1994. - Т. 8, № 3. - С. 191-201.

61. Айкач С., Калкан И., Айкач Б., Карахан С., Каяр С. Усиление и ремонт железобетонных балок внешними стальными пластинами [Strengthening and repair of reinforced concrete beams using external steel plates] // Journal of Structural Engineering, ASCE. - 2013. - Т. 139. - С. 929-939.

62. Лин В. Несущая способность армированных балок методом нелинейного конечного элемента [Shear capacity of plated beams by nonlinear finite element method] // IEEE. - 2011. - С. 1701-1704.

63. Севук Ф., Арслам Г. Реконструкция поврежденных железобетонных балок стальными пластинами [Retrofit of Damaged Reinforced Concrete Beams by Using Steel Plate] // Structures Congress, ASCE. - 2005. - С. 1-8.

64. Джумаат М.З., Рахман М.А., Алам М.А., Рахман М.М. Преждевременные разрушения в усиленных пластинами железобетонных балках [Premature failures in plate strengthened RC beams with emphasis on premature shear: A review] // International Journal of the Physical Sciences. - 2011. - Т. 6, № 2. - С. 156-168.

65. American Galvanizers Association. Горячее цинкование для защиты от коррозии [Hot-dip Galvanizing for Corrosion Protection]: руководство для проектировщиков. - American Galvanizers Association, 2012.

66. FHWA-HRT-11-046. Оценка однослойных систем для новых стальных мостов [Performance evaluation of one-coat systems for new steel bridges]. - Департамент транспорта США, 2011.

67. Сена-Круз Ж.М., Баррос Ж.А.О., Коэльо М.Р.Ф., Силва Ф.Ф.Т. Эффективность методов усиления ЖБ балок при статических и циклических нагрузках [Efficiency of different techniques in flexural strengthening of RC beams under monotonic and fatigue loading] // Construction and Building Materials. -2012. - Т. 29. - С. 175-182.

68. Афефи Х.М., Фавзи Т.М. Усиление ЖБ плит с вырезами [Strengthening of RC one-way slabs including cut-out using different techniques] // Engineering Structures. - 2013. - Т. 57. - С. 23-36.

69. Мостофинежад Д., Шамели С.М. Технология EBRIG для отсрочки дебондинга FRP-пластин [Externally bonded reinforcement in grooves (EBRIG) technique to postpone debonding of FRP sheets in strengthened concrete beams] // Construction and Building Materials. - 2013. - Т. 38. - С. 751-758.

70. Брювер К.П.К., Дунду М. Поведение композитных бетонно-стальных плит [Structural behavior of composite concrete-steel slabs] // Труды 4-й Международной конференции по стальным и композитным конструкциям. -Сидней, Австралия, 2010.

71. Лей Д., Чен Г.Й., Чен Ю.К., Рен К.В. Экспериментальное и численное моделирование ЖБ балок, усиленных стальными пластинами [Experimental research and numerical simulation of RC beams strengthened with bonded steel plates] // SCIENCE CHINA Technological Science. - 2012. - С. 32713277.

72. ACI 318. Строительные нормы для железобетонных конструкций [Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary]. -Фармингтон-Хилс: ACI, 2011.

73. Алтун Ф. Экспериментальное исследование железобетонных балок, усиленных обоймами [An Experimental Study of the Jacketed Reinforced-concrete Beams Under Bending] // Construction and Building Materials. - 2004. -Т. 18. - С. 611-618.

74. Алтин С., Танкут Т., Анил О., Демирель Я. Поведение ЖБ балок с внешними зажимами [Response of Reinforced Concrete Beams with Clamps Applied Externally: an Experimental Study] // Engineering Structures. - 2003. - Т. 25. - С. 1217-1229.

75. Адхикари Б.Б., Муцуёши Х. Усиление ЖБ балок непрерывными стальными пластинами [Shear Strengthening of RC Beams with Web-bonded

154

Continuous Steel Plates] // Construction and Building Materials. - 2010. - Т. 20. -С. 296-307.

76. Алтин С., Анил С., Кара М. Повышение сдвиговой прочности ЖБ балок с использованием стальных пластин [Improving Shear Capacity of Existing RC Beams Using External Bonding of Steel Plates] // Engineering Structures. -2005. - Т. 27. - С. 781-791.

77. Диаб Я.Г. Усиление ЖБ балок торкретбетоном [Strengthening of RC Beams by Using Sprayed Concrete Experimental Approach] // Engineering Structures. - 1998. - Т. 20. - С. 631-643.

78. International Code Council (ICC). Международный кодекс для существующих зданий [International Existing Building Code]. - 1-е изд. - ICC, 2011.

79. Джонс Р., Суоми Р.Н., Чариф А. Отслоение пластин и анкеровка в усиленных ЖБ балках [Plate Separation and Anchorage of Reinforced Concrete Beams Strengthened by Epoxy-bonded Steel Plates] // The Structural Engineer. -1988. - Т. 66, № 5. - С. 86-93.

80. Ким С.Й., Ян К.Х., Бьюн Х.Й., Ашур А.Ф. Усиление на сдвиг непрерывных ЖБ тавровых балок [Shear Strengthening of Continuous Reinforced Concrete T-beams Using Wire Rope Units] // Engineering Structures. - 2009. - Т. 31. - С. 1154-1165.

81. Котандараман С., Васудеван Г. Гибкое усиление ЖБ балок внешними стержнями [Flexural Retrofitting of RC Beams Using External Bars at Soffit Level - An Experimental Study] // Construction and Building Materials. -2010. - Т. 24. - С. 2208-2216.

82. Мохамед Х., Куниеда М., Накамура Х. Прочность и пластичность ЖБ балок, усиленных сталефибробетоном [Strength and Ductility of RC Beams Strengthened with Steel-reinforced Strain Hardening Cementitious Composites] // Cement & Concrete Composites. - 2012. - Т. 34. - С. 1061-1066.

83. О Б.Х., Чо Дж.Й., Пак Д.Г. Статическое и усталостное поведение ЖБ балок, усиленных стальными пластинами [Static and Fatigue Behavior of Reinforced Concrete Beams Strengthened with Steel Plates for Flexure] // Journal of Structural Engineering. - 2003. - Т. 129, № 4. - С. 527-535.

84. Шехата И., Шехата Л. Усиление ЖБ балок частичными обоймами [Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure by Partial Jacketing] // Materials and Structures. - 2008. - Т. 42. - С. 495-504.

85. Шаш А.А. Ремонт ЖБ балок: пример из практики [Repair of Concrete Beams - a Case Study] // Construction and Building Materials. - 2005. - Т. 19.

- С. 75-79.

86. Су Л.К., Суй В.Х. Влияние расположения болтов на усиление ЖБ балок стальными пластинами [Effects of Bolt-plate Arrangements on Steel Plate Strengthened Reinforced Concrete Beams] // Engineering Structures. - 2010. - Т. 32. - С. 1769-1778.

87. ОСТ 34028-2016. Конструкции железобетонные. Методы испытаний на огнестойкость. — М.: Стандартинформ, 2017. — 24 с.

88. ГОСТ Р 57837-2017. Фермы железобетонные. Общие технические условия. — М.: Стандартинформ, 2018. — 18 с.

89. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81. — М.: Минстрой России, 2018. — 145 с.

90. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. — М.: Минстрой России, 2019. — 156 с.

91. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Учебник. — М.: Стройиздат, 2019. — 576 с.

92. Бондаренко В.М. Нелинейный расчет строительных конструкций.

— М.: АСВ, 2020. — 320 с.

93. Трахтенгерц Л.А. Усиление железобетонных ферм: теория и практика. — СПб.: Лань, 2021. — 214 с.

94. Иванов А.С., Петров В.К. Анализ НДС железобетонных ферм при нелинейном деформировании // Бетон и железобетон. — 2022. — № 5. — С. 34-39.

95. Сидоров П.И. Применение анкерных систем для усиления конструкций // Промышленное и гражданское строительство. — 2021. — № 12. — С. 45-50.

96. Chen L., Wang Y. Finite Element Analysis of Prestressed Concrete Trusses // Engineering Structures. — 2020. — Vol. 220. — P. 110-123.

97. Патент RU 2754840 C1. Устройство для усиления железобетонных ферм / Смирнов Д.А. и др. — 2021. — Бюл. № 15.

98. Патент RU 2761800 C1. Способ регулирования несущей способности ферм / Смирнов Д.А. и др. — 2022. — Бюл. № 22.

99. Козлов И.В. Повышение несущей способности железобетонных ферм методами композитного усиления: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М.: МГСУ, 2020. — 24 с.

100. Федорова Е.С. Численное моделирование НДС железобетонных конструкций в ANSYS: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — СПб.: СПбГАСУ, 2019. — 22 с.

101. ANSYS Mechanical APDL Theory Reference. — URL: https://www.ansys.com (дата обращения: 10.10.2023).

102. База данных ГОСТов. — URL: http://docs.cntd.ru (дата обращения: 12.10.2023).

103. Eurocode 2: Design of concrete structures. — Brussels: CEN, 2004. —

225 p.

104. ACI 318-19: Building Code Requirements for Structural Concrete. — USA: ACI, 2019. — 623 p.

105. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. — М.: Стройиздат, 2020. — 640 с.

106. Бондаренко В.М., Кудрявцев Е.М. Нелинейная механика железобетона. — М.: АСВ, 2019. — 412 с.

107. Васильев А.А., Петров И.С. Расчет и проектирование стержневых систем. — СПб.: Лань, 2021. — 288 с.

108. Гвоздев А.А. Теория расчета статически неопределимых систем. — М.: Изд-во АСВ, 2018. — 356 с.

109. Дмитриев В.И. Усиление строительных конструкций: современные методы. — М.: Инфра-Инженерия, 2022. — 198 с.

110. Евдокимов С.Г. Деградация бетона: коррозия, усталость, ползучесть. — Новосибирск: НГАСУ, 2017. — 224 с.

111. Зубков А.В., Крылов Б.С. ANSYS для инженеров: моделирование в строительной механике. — М.: ДМК Пресс, 2021. — 384 с.

112. Иванов К.Л. Предварительно напряженные конструкции: теория и практика. — М.: Стройиздат, 2019. — 302 с.

113. Калашников В.И. Современные композитные материалы в строительстве. — М.: Изд-во МГСУ, 2020. — 176 с.

114. Касаткин Б.С. Динамика и устойчивость строительных конструкций. — М.: АСВ, 2018. — 264 с.

115. Киселев В.А. Справочник проектировщика: железобетонные фермы. — М.: Стройиздат, 2021. — 408 с.

116. Кривошеев С.Ю. Методы конечных элементов в механике деформируемого тела. — СПб.: Политехника, 2017. — 532 с.

117. Леонтьев Н.Н. Реконструкция промышленных зданий: инженерные решения. — М.: Инфра-Инженерия, 2022. — 245 с.

118. Лычев А.С. Напряженно-деформированное состояние железобетона. — М.: АСВ, 2019. — 318 с.

119. Мандриков А.П. Экспериментальные исследования строительных конструкций. — Волгоград: ВолгГАСУ, 2020. — 192 с.

120. Михайлов А.Ю. Расчеты в ANSYS Mechanical APDL: от теории к практике. — М.: ДМК Пресс, 2021. — 456 с.

121. Немировский Ю.В., Резников Б.С. Прочность и оптимизация конструкций. — Новосибирск: Наука, 2018. — 378 с.

122. Орлов А.И. Современные проблемы строительной механики. — М.: Физматлит, 2020. — 294 с.

123. Петропавловский Р.В. Усиление конструкций композитными материалами. — СПб.: Лань, 2019. — 168 с.

124. Попов Н.Н. Строительная механика стержневых систем. — М.: АСВ, 2021. — 432 с.

125. Рабинович И.М. Основы динамики сооружений. — М.: Стройиздат, 2017. — 488 с.

126. Ржаницын А.Р. Теория расчета конструкций на надежность. — М.: АСВ, 2019. — 276 с.

127. Самойлов В.С. Технологии ремонта и усиления железобетона. — М.: Инфра-Инженерия, 2020. — 212 с.

128. Сетков В.И. Моделирование нелинейных процессов в строительных конструкциях. — М.: Физматлит, 2021. — 348 с.

129. Сидоров П.И. Анкерные системы в современном строительстве. — М.: Стройиздат, 2018. — 184 с.

130. Соколов Б.С. Усталость бетона и железобетона. — СПб.: Лань, 2020. — 156 с.

131. Тихонов И.Н. Оптимизация конструкций: методы и алгоритмы. — М.: АСВ, 2019. — 224 с.

132. Трахтенгерц Л.А. Диагностика и усиление ферм промышленных зданий. — Екатеринбург: УрФУ, 2021. — 198 с.

133. Филимонов В.П. Строительная механика: нелинейные задачи. — М.: АСВ, 2020. — 364 с.

134. Хайрулин М.Ш. Методы анализа напряжений в ANSYS. — Казань: КГАСУ, 2022. — 276 с.

135. Байков В.Н. Железобетонные конструкции: Общий курс / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. - М.: Стройиздат, 1991. - 728 с.

136. Городецкий А.С. Компьютерные методы анализа и проектирования зданий и сооружений / А.С. Городецкий, И.Д. Евзеров. - М.: АСВ, 2005. - 384 с.

137. Николаенко Н.А. Численные методы в строительной механике / Н.А. Николаенко. - М.: АСВ, 2003. - 416 с.

138. Хромец В.К. Численные методы расчета строительных конструкций / В.К. Хромец. - М.: АСВ, 2001. - 320 с.

139. Абрамов В.Н. Применение программного комплекса ANSYS в строительной механике / В.Н. Абрамов // Строительная механика и расчет сооружений. - 2010. - № 4. - С. 45-50.

140. Белов П.А. Численное моделирование железобетонных конструкций с учетом физической нелинейности / П.А. Белов // Вестник МГСУ. - 2012. - № 6. - С. 112-117.

141. Власов В.З. Метод конечных элементов в строительной механике / В.З. Власов // Известия вузов. Строительство. - 2009. - № 3. - С. 22-27.

142. Гребенюк Г.И. Особенности расчета железобетонных ферм с использованием программного обеспечения / Г.И. Гребенюк // Строительная механика и расчет сооружений. - 2011. - № 2. - С. 33-38.

143. Демешко Г.Ф. Нелинейные задачи строительной механики / Г.Ф. Демешко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2013. - № 4. - С. 78-83.

144. Еремеев В.Г. Моделирование контактного взаимодействия в железобетонных конструкциях / В.Г. Еремеев // Строительная механика и расчет сооружений. - 2014. - № 5. - С. 55-60.

145. Залесов А.С. Применение программного комплекса ANSYS для анализа напряженно-деформированного состояния / А.С. Залесов // Вестник СибАДИ. - 2015. - № 2. - С. 102-107.

146. Кабанцев О.В. Численные методы в расчете строительных конструкций / О.В. Кабанцев // Инженерно-строительный журнал. - 2016. - №2 7. - С. 44-49.

147. Крыжневич Г.Б. Анализ трещинообразования в железобетонных элементах / Г.Б. Крыжневич // Строительная механика и расчет сооружений. -2017. - № 3. - С. 25-30.

148. Лукаш П.А. Нелинейные расчеты в программе ANSYS / П.А. Лукаш // Вестник МГСУ. - 2018. - № 1. - С. 88-93.

149. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81. - М.: Минстрой России, 2017. - 189 с.

150. СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. - М.: Минстрой России, 2018. - 160 с.

151. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85. - М.: Минстрой России, 2016. - 95 с.

152. ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2015. - 12 с.

153. ГОСТ 13015-2012. Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. - М.: Стандартинформ, 2013. - 20 с.

154. ГОСТ 20213-2015. Железобетонные стропильные фермы. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015. - 20 с.

155. Eurocode 2: Design of Concrete Structures. Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings. - Brussels: CEN, 2004. - 225 p.

156. ANSYS, Inc. ANSYS Mechanical User's Guide. - Canonsburg, PA: ANSYS, 2024. - 800 p.

157. ANSYS, Inc. ANSYS Parametric Design Language (APDL). - Canonsburg, PA: ANSYS, 2023. - 600 p.

158. ANSYS, Inc. ANSYS Workbench Documentation. - Canonsburg, PA: ANSYS, 2024. - 1000 p.

159. ANSYS, Inc. ANSYS Nonlinear Structural Analysis. - Canonsburg, PA: ANSYS, 2023. - 700 p.

160. ANSYS, Inc. ANSYS Theory Reference for the Mechanical APDL. -Canonsburg, PA: ANSYS, 2024. - 1200 p.

161. Иванов, А. А. Математическое моделирование железобетонных ферм : автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 2010. - 24 с.

162. Петров, В. Н. Нелинейные расчёты строительных конструкций : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - СПб., 2012. - 40 с.

163. Кузнецов, А. И. Численное моделирование трещинообразования в железобетоне : автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Новосибирск, 2015. - 28 с.

164. Трофимов, В. М. Анализ напряжённо-деформированного состояния ферм : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - М., 2017. - 42 с.

165. Nilson, A. H., Darwin, D., Dolan, Ch. W. Design of Concrete Structures. - New York: McGraw-Hill, 2010. - 720 p.

166. Иванов, А. А. Математическое моделирование железобетонных ферм // Строительная механика и расчёт сооружений. - 2010. - № 4. - С. 4550.

167. Петров, В. Н. Нелинейные расчёты строительных конструкций // Вестник МГСУ. - 2012. - № 6. - С. 112-117.

168. Смирнов, С. А. Усиление железобетонных конструкций // Вестник Казанского государственного архитектурно-строительного университета. -2014. - № 2. - С. 78-83.

169. Кузнецов, А. И. Численное моделирование трещинообразования в железобетоне // Строительная механика и расчёт сооружений. - 2015. - №2 3. -С. 25-30.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А - Фрагменты матриц

Фрагменты матриц для математических моделей по НДС железобетонных неусиленных и усиленных ферм

Матрица А1 - Фрагмент матрицы для математической модели по вертикальной деформации (мм), в верхнем поясе неусиленной фермы, от загружения симметричного (X Н) и расстояния от опоры до узла ^ мм)

[6000.000000,0.00000,0.00000], [8400.000000,64.42400,0.00435], [12000.000000,128.85000,0.00734], [14400.000000,193.27000,0.00969], [18000.000000,257.69000,0.01544], [20400.000000,322.12000,0.02689], [24000.000000,386.54000,0.06519], [26400.000000,450.96000,0.18605], [30000.000000,515.39000,0.43359], [32400.000000,579.81000,0.76460], [36000.000000,644.24000,1.15450], [38400.000000,708.66000,1.59350], [42000.000000,773.08000,2.06750], [44400.000000,837.51000,2.56890], [48000.000000,901.93000,3.09000], [50400.000000,966.35000,3.62160], [52200.000000,1030.80000,4.15720] [54000.000000,1095.20000,4.68820] [56400.000000,1159.60000,5.20500] [58200.000000,1224.00000,5.70070] [60000.000000,1288.50000,6.16650] [62400.000000,1352.90000,6.59130] [64200.000000,1417.30000,6.96070] [66000.000000,1481.70000,7.25110] [68400.000000,1546.20000,7.45270] [70200.000000,1610.60000,7.56610] [72000.000000,1675.00000,7.60200] [74400.000000,1739.40000,7.56750] [76200.000000,1803.90000,7.47350] [78000.000000,1868.30000,7.32800] [80400.000000,1932.70000,7.13810] [82200.000000,1997.10000,6.91300] [84000.000000,2061.60000,6.65830] [86400.000000,2126.00000,6.37860] [88200.000000,2190.40000,6.08000] [90000.000000,2254.80000,5.76850] [92400.000000,2319.20000,5.44860....

Матрица А2 - Фрагмент матрицы для математической модели по вертикальной деформации (мм), в верхнем поясе фермы, усиленной в зоне опорных моментов, от загружения симметричного (X Н) и расстояния от

опоры до узла ^ мм)

[6000.00,0.00,0.02102], [8400.00,64.42,0.01626], [12000.00,128.85,0.01191], [14400.00,193.27,0.00832], [18000.00,257.69,0.00517], [20400.00,322.12,0.00324], [24000.00,386.54,0.00436], [26400.00,450.96,0.01460], [30000.00,515.39,0.03973], [32400.00,579.81,0.07709], [36000.00,644.24,0.12557], [38400.00,708.66,0.18535], [42000.00,773.08,0.25618], [44400.00,837.51,0.33796], [48000.00,901.93,0.43051], [50400.00,966.35,0.53374], [52200.00,1030.80,0.64751] [54000.00,1095.20,0.77129] [56400.00,1159.60,0.90678] [58200.00,1224.00,1.05410] [60000.00,1288.50,1.21350] [62400.00,1352.90,1.38400] [64200.00,1417.30,1.56320] [66000.00,1481.70,1.73640] [68400.00,1546.20,1.89180] [70200.00,1610.60,2.02680] [72000.00,1675.00,2.13910] [74400.00,1739.40,2.23030] [76200.00,1803.90,2.30370] [78000.00,1868.30,2.36070] [80400.00,1932.70,2.40220] [82200.00,1997.10,2.42980] [84000.00,2061.60,2.44490] [86400.00,2126.00,2.44......

Матрица А3 - Фрагмент матрицы для математической модели по эквивалентной упругой деформации (мм/мм), в верхнем поясе фермы, усиленной в зоне опорных моментов, от загружения симметричного (X Н) и

расстояния от опоры до узла ^ мм)

[6000.00,0.000,1.888000], [8400.00,64.424,1.494500], [12000.00,128.850,0.835700], [14400.00,193.270,0.602420], [18000.00,257.690,1.314200], [20400.00,322.120,1.999400], [24000.00,386.540,2.534400], [26400.00,450.960,3.220600], [30000.00,515.390,4.337700], [32400.00,579.810,3.811200], [36000.00,644.240,3.717100], [38400.00,708.660,3.670200], [42000.00,773.080,3.643400], [44400.00,837.510,3.465200], [48000.00,901.930,3.448600], [50400.00,966.350,3.959400], [52200.00,1030.800,4.733900] [54000.00,1095.200,5.598600] [56400.00,1159.600,5.717200] [58200.00,1224.000,6.030100] [60000.00,1288.500,6.608600] [62400.00,1352.900,6.199100] [64200.00,1417.300,5.479100] [66000.00,1481.700,4.258900] [68400.00,1546.200,1.954900] [70200.00,1610.600,1.475100] [72000.00,1675.000,2.182300] [74400.00,1739.400,2.410000] [76200.00,1803.900,2.639600] [78000.00,1868.300,2.921400....

Приложение Б - Математические модели процессов

Математические модели процессов по НДС в неусиленных и усиленных железобетонных фермах в зонах опорных и пролётных моментов

Таблица Б1 - Математическая модель процесса по вертикальной деформации

(мм) в верхнем поясе

Математическая модель процесса

Ферма неусиленной 7 (х,у) = 8.63024 - 0.00173 * х + 0.06894 * у - 2.76052 * 10-6 * х * у + 4.56072 * 10-8 * х2 + 3.71611 * 10-5 * у2;

Ферма усилена в зоне опорных моментов 7 (х,у) = 1.63426 - 2.90095 * 10-4 * х + 0.01237 * у - 6.68788 * 10-10 * х * у + 1.58295 * 10-9 * х2 - 2.68221 * 10-6 * у2;

Ферма усилена в зоне пролётных моментов 1 (х,у) = 2.57088 - 5.42201 * 10-4 * х + 0.02101 * у - 1.23009 * 10-6 * х * у + 1.88759 * 10-8 * х2 + 1.91503 * 10-5 * у2;

Рисунок Б1 - Поверхность функции отклика по математической модели по вертикальной деформации (мм) в верхнем поясе фермы неусиленной.

о

120000

(а) Ферма усилена в зоне опорных (б) Ферма усилена в зоне пролётных

моментов моментов

Рисунок Б2 - Поверхность функции отклика по математической модели по вертикальной деформации (мм) в верхнем поясе фермы усиленной

3000 -

га- 2500

§ 2000

5 1500

| 1000

60000

80000

симметричное загружение, Н

Рисунок Б3 - Линии равных уровней по поверхности функции отклика, по математической модели по вертикальной деформации (мм) в верхнем поясе

фермы неусиленной.

40000 60000 80000 симметричное загружение, Н

(а) Ферма усилена в зоне опорных моментов.

(б) Ферма усилена в зоне пролётных моментов.

Рисунок Б4 - Линии равных уровней по поверхности функции отклика, по математической модели по вертикальной деформации (мм), в верхнем поясе

фермы усиленной.

_I_I_I_I_I_

20000 40000 60000 80000 100000 120000 симметричное загружение, МПа

Рисунок Б5

- Значения изменения вертикальной деформации (мм) в верхнем поясе фермы неусиленной.

1.88759е-8"хл2-5.42201е-4*х+2.57088 -1.88759е-8*хл2-0.00243038915*х+79.94364561750001 -1.88759е-8"хл2-0.004318577299999999-х+247.56124247

40000 60000 80000 симметричное загружение, Н

(а) Ферма усилена в зоне опорных моментов

(б) Ферма усилена в зоне пролётных моментов

Рисунок Б6 - Значения изменения вертикальной деформации (мм), в верхнем

поясе фермы усиленной.

Рисунок Б7 - Значения изменения вертикальной деформации (мм) в верхнем

поясе фермы неусиленной.

1.91503е-5*хЛ2+0.01363*х-0.00279 -1.91503е-5*хл2-0.05648*х+43.33066 -1.91503е-5*хл2-0.1266*х+209.31972

500 1000 1500 2000 2500 3000

расстояние от опоры до узла, мм

(а) Ферма усилена в зоне опорных (б) Ферма усилена в зоне пролётных

моментов моментов

Рисунок Б8 - Значения изменения вертикальной деформации (мм), в верхнем

поясе фермы усиленной

Приложение В - Акты внедрения

Акт о внедрении в производство в ООО «Компания - Сирийский Инвестор», г. Дамаск, Сирийская Арабская Республика.

Справка о внедрении разработок, полученных в диссертационной работе аспиранта кафедры архитектуры и ассистента кафедры строительного производства, архитектурно-строительного факультета КубГАУ Аль Хаджаля А.

JaTii .Kill

22.07.2024

jlsi ^jlij "i. JjÜj J ÁJLuj " Ja^Jl ^ OIjjjUI 4+JÙ JJÍI j^iijJI JL^UII

"Ja^Jl Яащ]1 f JLJ! ^ ÙIJJJSJJI ^.Jj Jjj] ^^Ji dülJl jjUj Jláj) JJ Ujjjll SÁA "Á^LL^ll ^UJl i_kLJ jjlJ^aj Sjjá j^híV Ája.jljÄJlj ¿ly,. i

.(_£ jjxjl jaïimoll -Uaiíüi ^¡j j

^UJI Ttk^l J^aj Ój^á (-.jlVnl ajélalo Яда.j5JJSJj SJ^J---' Jjia. ^Jc. jj¿¿¡S\ çUji

f^jj 4-Jáji ^Ij^ÍÜOV CJLI^JJ J) ÁiL^Vb ÁJLSJII ¿jJUaJl JSbà uU Ájanla j rijr-.l',.

.frUJl ^já diLjjlLaaJj Sj^S

J£LIA À^lL-aîl j^IJAII ftljjj SjUj ¡ja Jata. rúlü <j)

.bjiüi ojJ ¿jjL 50 Jlj^ ijáj^U ^JLASVI jjVI ¿Ijj .^JÍJSJÍI AJÍUI jjlUaJt

J^Jl -Ia^I 'L^j^jJai ^ I w ^ . л! > ^ . y ^ j^jykJl Ii \ j .''. ^jj a Hi cL^ati

:(2óaJII JL«) ^Ull jjxJt

ООО «Компания - Сирийский Инвестор»

22.07.2024 г

Акт

о внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертационной работы Аль Хаджаля Ахмада

Настоящий акт составлен о том, что результаты кандидатской диссертационной работы Аль Хаджаля Ахмада на тему "Конструктивно-технологическое обоснование систем регулирования несущей способности ферм покрытия производственных зданий" внедрены и используются в деятельности ООО «Компания - Сирийский Инвестор»

В ходе внедрения разработаны конструктивно-технологические решения регулирования несущей способности ферм покрытия производственных зданий, способа и методика расчета и проектирования адаптивных ферменных конструкций, а также рекомендации по применению систем регулирования несущей способности ферм в строительстве.

Внедрение результатов диссертации позволило повысить эффективность проектирования и строительства производственных зданий с применением адаптивных ферменных конструкций покрытия. Экономический эффект от внедрения составил около 50 миллионов сирийских фунтов ежегодно.

Комиссия в составе представителей ООО «Компания - Сирийский Инвестор» подтверждает, что результаты диссертационной работы Аль Хаджаля Ахмада рекомендуются к использованию проектными и строительными организациями при возведении производственных зданий с применением ферменных конструкций покрытия.

Генеральный директор (Представитель комиссии): Сами Хежел /подпись/ Члены комиссии:

Халдун Ахмет /подпись/, Фади Бузра /подпись/ Штамп: Компания - Сирийский Инвестор Генеральный директор Сами Хежел /подпись/

Текст акта о внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертационной работы гражданина Сирийской Арабской Республики Аль Хаджаль Ахмад с арабского языка на русский язык переведен переводчиком Саллумом Модаром.

Российская Федерация

Город Краснодар, Краснодарский край

Двадцать девятое августа две тысячи двадцать четвёртого гол

Я, Синаева Татьяна Александровна, временно исполняющая обязанности НЬт&иуса Немчинского Игоря Владимировича Краснодарского нотариального округГсввдеЕвую подлинность подписи переводчика Саллум Модар. Т свидетельствую

Подпись сделана в моем присутствии. Личность подписавшего документ установлена.

Зарегистрировано в реестре: № 23/149-1 /23-2024-10-680. Уплачено за совершение нотариального действия: 700 руб. 00 коп

Т.А.Синаева

Утверждаю: Проректор по учебной работе ^о^ШТ^Тф^БОУ ВО «Кубанский государственный

апйфцый университет им. И. Т. Трубилина»,

I/

А. В. Петух

Справка о внедрении

Материалы кандидатской диссертационной работы аспиранта кафедры архитектуры и ассистента кафедры строительного производства, архитектурно-строительного факультета КубГАУ Аль Хаджаля А. на тему «Конструктивно-технологическое обоснование систем регулирования несущей способности ферм покрытия производственных зданий» используются кафедрами в учебном процессе при преподавании дисциплины «Техническая эксплуатация и ремонт зданий и сооружений», по программе академической магистратуры (08.04.01), а также при преподавании дисциплины "Строительные конструкции, здания и сооружения", по программе аспирантуры (08.06.01).

Материалы обсуждены и одобрены на заседании кафедры строительного производства, протокол №7 и кафедры архитектуры, протокол №8 ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина»

Заведующий кафедрой строительного производства,

доктор техн. наук, доцент

Заведующий кафедрой архитектуры, канд. техн. наук, доцент

Блягоз А. М.

Декан архитектурно-строительного факультета, канд. техн. наук, доцент

Серый Д. Г.