Статья: Сейсмостойкость стального каркасного гражданского здания в зависимости от его конструктивных особенностей и наличия в основании многолетнемерзлых грунтов (2025)

Введение. Контроль качества скрытых строительных работ требует применения неразрушающих методов для выявления дефектов без нарушения целостности конструкций. Среди них широкое применение получил метод анализа отклика, используемый для оценки технического состояния фундаментных плит, обделки тоннелей и других плитоподобных конструкций. С 2025 года порядок его применения регламентирован ГОСТ Р 71733-2024, в котором определена базовая последовательность работы с данными. Однако регламентированный подход не всегда обеспечивает достаточную достоверность выводов, что обусловливает необходимость совершенствования процедур обработки, анализа и интерпретации данных.

Цель. Разработка комплекса новых подходов к обработке и анализу данных метода анализа отклика, направленных на повышение достоверности выводов о техническом состоянии обследуемых конструкций.

Материалы и методы. В работе использованы экспериментальные данные, полученные при обследовании фундаментных плит. Предложенные методические приемы включают переход к энергетическому представлению спектра, удаление низкочастотных трендов сигналов, введение порогового критерия при расчете средневзвешенной частоты, робастное усреднение серий измерений с оценкой стандартной ошибки медианы, визуализацию и построение карт с учетом ошибок данных, а также статистическое выявление аномальных значений атрибутов на основе робастных критериев. Реализация процедур выполнена в виде свободно распространяемого программного обеспечения на языке Python, поддерживающего ввод данных, полученных с использованием оборудования различных производителей, и обеспечивающего полный цикл автоматизированной обработки и анализа.

Результаты. Апробация разработанных приемов на данных обследования фундаментных плит показала, что их применение позволяет получать более надежные и устойчивые оценки атрибутов и снижает влияние помех на результаты анализа. Эффективность методики подтверждена сопоставлением с данными прямых методов контроля.

Выводы. Предложенная методика повышает достоверность интерпретации данных метода анализа отклика. Она проверена на материалах натурных обследований фундаментных плит и может быть рекомендована для применения в инженерной практике.

Введение. Сегодня при устройстве свайных фундаментов на многолетнемерзлых грунтах все чаще встает вопрос о необходимости сокращения сроков замерзания основания до расчетных температур, заложенных в проекте. Для выбора специальных мероприятий требуется предварительное определение времени естественного восстановления температуры. Вопрос определения времени замерзания основания также актуален для расчета несущей способности буронабивных свай, изготовленных с применением химических добавок для обеспечения набора прочности бетона в условиях отрицательной температуры основания.

Цель. Изучение закономерностей изменения времени замерзания оснований, оттаявших в процессе устройства буровых свай различных диаметров, от начальной температуры и теплофизических свойств многолетнемерзлых грунтов, и разработка методики предварительной оценки времени замерзания при проектировании фундаментов.

Материалы и методы. Теоретические исследования проведены на основе обзора и анализа современной научно-технической, нормативной и методической литературы по теплообмену между бетоном буровых свай и многолетнемерзлым грунтом. Численные расчеты выполнены с использованием сертифицированного программного комплекса.

Результаты. Приведен анализ опытных данных по изменению температуры грунтов оснований буровых свай в результате теплообмена. Описана методика выполнения численных теплотехнических расчетов распространения тепла в многолетнемерзлых грунтах с фазовыми переходами. Описаны результаты выполненных расчетов для буровых свай различных диаметров, изготовленных при различных начальных температурах и теплофизических свойствах многолетнемерзлых грунтов. Представлена нелинейная многофакторная зависимость, полученная по результатам регрессионного анализа.

Выводы. На основе анализа литературы и результатов расчетов разработана методика предварительной оценки времени замерзания оснований, оттаявших в процессе устройства буровых свай различных диаметров, от начальной температуры и теплофизических свойств многолетнемерзлых грунтов при проектировании фундаментов.

Цель. Экспериментальное исследование влияния нефтесолевого загрязнения на содержание незамерзшей воды, теплофизические свойства и температурный режим мерзлых грунтов. Объектом исследования являлись модельные грунты в ряду песок- супесь-суглинок-глина с нефтесолевым загрязнением. Исследования проводились для «чистых», засоленных и загрязненных нефтью грунтов, а также грунтов с нефтесолевым загрязнением.

Материалы и методы. Определение содержания незамерзшей воды проводилось с использованием как стандартных контактного и криоскопического методов, так и метода ядерно-магнитного резонанса. Исследование коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости осуществлялось методом монотонного разогрева–охлаждения.

Содержание незамерзшей воды и теплофизические характеристики в широком температурном диапазоне для грунтов с нефтесолевым загрязнением исследованы впервые. При исследовании получены не только закономерности изменения свойств, но также выявлены ограничения методов. Установлено, что контактный метод определения содержания незамерзшей воды не может применяться при исследовании грунтов, содержащих нефть, а метод монотонного разогрева имеет серьезные ограничения применительно к сильнозасоленным грунтам.

Результаты и выводы. Полученные результаты показали, что влияние нефтесолевого загрязнения на содержание незамерзшей воды в целом идентично влиянию засоленности. Результаты исследования теплоемкости показали, что влияние нефтесолевого загрязнения заключается в суммарном влиянии нефти и соли и приводит к повышению (до 35 %) теплоемкости в талом и мерзлом состоянии за счет замены в поровом пространстве менее теплоемкого воздуха более теплоемкой нефтью, а также за счет увеличения количества незамерзшей воды в мерзлом грунте. Влияние нефтесолевого загрязнения на коэффициент теплопроводности идентично влиянию засоления за счет дополнительной коагуляции микроагрегатов.

Оценка влияния нефтесолевого загрязнения на температурный режим мерзлых грунтов с учетом изменения характеристик грунтов слоя сезонного оттаивания и поверхностных условий показала, что происходит значительное (до 2 раз) увеличение глубины сезонного оттаивания и среднегодовой температуры грунтов (до 1,5 °С), что может способствовать снижению несущей способности грунтового основания, в том числе при сейсмических воздействиях.

Введение. В статье рассматривается применение методов дискретной математики, в частности теории графов, для формализации и оптимизации расчета железобетонных конструкций. Традиционные методы конечных элементов дополняются графовым представлением структуры, что обеспечивает автоматическую генерацию матриц жесткости и нагрузок, а также интеграцию с машинопонимаемыми стандартами.

Материалы и методы. Разработан подход, в котором узлы конструкции соответствуют вершинам графа, а элементы (балки, колонны, плиты) – ребрам. Локальные матрицы жесткости формируются по классическим формулам, после чего собираются в глобальную матрицу через преобразования, аналогичные преобразованиям для матрицы Лапласа взвешенного графа. Для анализа применяются алгоритмы поиска путей, центральности, минимальных остовных деревьев и потоковые методы.

Результаты. Показана корректность и эффективность построения графовой модели на примере рамы в одной плоскости. Полученная глобальная матрица жесткости совпадает по структуре с матрицей Лапласа графа и обеспечивает ускорение сборки расчетной модели. Алгоритмические методы позволяют выявлять критические узлы и оптимизировать структуру.

Обсуждение. Графово-дискретный подход демонстрирует высокую совместимость с BIM и GNN, облегчает автоматизацию проектирования и интеграцию с цифровыми двойниками. Дальнейшие исследования могут быть направлены на масштабирование в пространственных каркасах и адаптацию под машинное обучение для прогнозирования отказов.

Выводы. Предложен графово-дискретный подход к расчету железобетонных конструкций, обеспечивающий автоматизацию формирования расчетной модели. Структура глобальной матрицы жесткости соответствует матрице Лапласа взвешенного графа. Применение алгоритмов теории графов позволяет анализировать нагрузку, выявлять критические узлы и оптимизировать структуру. Метод совместим с BIM, GNN и машинопонимаемыми стандартами, что облегчает интеграцию в цифровое проектирование.