2021_059

ляют создать комфортную внутреннюю среду и обеспечить достаточную долговечность конструкций, технологичность строительства и относительно невысокую стоимость. Основой несущего конструкций таких зданий могут быть деревянные или стальные элементы, причем, в случае применения древесины используются как обычные доски, так и составные деревянные двутавры, а стальные каркасы, в основном, выполняются из так называемых легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). Каркасно-щитовые дома из древесины в большинстве случаев производятся на специализированных предприятиях. Все детали строения изготавливаются в заводских условиях с высокой точностью и поступают на строительную площадку полностью готовые для установки [2].

Преимуществами каркасно-щитовых конструкций являются: быстрота возведения (от 4–6 недель благодаря автоматизации и отточенности технологического процесса), лёгкость конструкций, простота монтажа, не требует усадки в отличии от бревенчатых и брусовых домов, высокие теплоизоляционные свойства каркасной конструкции, при относительно низкой толщине стен (25см). К недостаткам каркасных домов относят низкую экологичность по причине применения синтетических утеплителей, что затрудняет воздухообмен и обмен влагой [3].

Панельные (сборно-щитовые) дома: В 30-х годах прошлого века в США впервые было предложено строить дома из сэндвич-панелей. Наибольшего развития канадская технология достигла после изобретения SIP-панели (Structural Insulated Panel) — конструкционной теплоизолирующей панели (СИП-панели),

вкоторой стали применяться современные материалы: в качестве ограждающего и силового элемента - плиты OSP-3, а в качестве теплоизолятора - пенополистирол. Вначале производятся SIP -панели на специальном оборудовании, а затем, на специальном распиловочном станке они раскраиваются под необходимые размеры

всоответствии с рабочим проектом конкретного дома. Затем в них вшивается закладной калиброванный брус, который обеспечивает соединение панелей. На этом основано важное преимущество SIP технологии над другими каркасно-панель- ными технологиями - скорость строительства, т. к. нет необходимости вначале возводить каркас дома, а затем его утеплять. Основным недостатком данного метода является горючесть междуэтажных перекрытий, наружных и внутренних стен и перегородок [3].

Строительство каркасного дома предполагает возведение каркаса, который затем заполняют утеплителем и облицовывают. С одной стороны, преимущества такого способа в том, что он менее требователен к точности геометрических параметров пиломатериалов. Каждая стойка или перемычка устанавливаются индивидуально и сразу в своем проектном положении. Это позволяет нивелировать на месте некоторые дефекты геометрии элементов каркаса. С другой стороны, подобную каркасно-рамочную сборку достаточно сложно и трудоемко реализовать самостоятельно на любых её этапах.

Принцип возведения монолитно-каркасных сооружений заключается в создании железобетонной конструкции, состоящей из колонн, опирающихся на несу-

170

щий фундамент, и горизонтальных плит перекрытий, связывающих все вертикальные опоры в единый прочный остов здания. После возведения каркасной системы наружные стены и внутренние перегородки можно сделать практически из любых материалов, способных удержать тепло внутри здания и противостоять негативным воздействиям внешней среды. В числе значимых недостатков специалисты отмечают необходимость утепления внешней стороны колонн и торцов плит перекрытия для ликвидации мостиков перехода холода при отрицательной температуре наружного воздуха. Кроме этого следует сказать о достаточно сложной технологии сборки опалубочной конструкции.

И рассмотрим еще одну технологию более конкретно блочно-модульную. Самыми главными элементами быстровозводимых модульных зданий являются так называемые блок-модули конкретных размеров, которые позволяют выстраивать сооружения с необходимыми размерами. На строительную площадку готовый модульный блок доставляется в состоянии полной либо частичной сборки полностью подготовленных элементов конструкции. На самой площадке требуется только сооружения фундамента. Чаще всего это мелкозаглубленные или незаглубленные типы фундаментов: ленточные, плитные или столбчатые.

Модульные конструкции быстровозводимые здания по своей специфике и виду сборки нередко напоминает детский конструктор. Изготовление происходит посредством готовых составляющих, среди которых чаще всего выступают жилые комнаты, ванная и туалет, кухня. Производитель полностью обеспечивает всем необходимым сборщиков. Остается выполнить только следующие мероприятия:

осуществить транспортировку на строительный объект;

сделать установку заранее подготовленного фундамента;

сделать подключение к инженерным системам и коммуникациям. Каждый модуль в конструкции является самостоятельной конструкцией, по-

этому сам процесс возведения занимает небольшой промежуток времени. На современном рынке есть модули, изготовленные из различных материалов, с готовой под ключ отделкой или черновыми работами, с проложенным водопроводом или системой отопления [4].

Таким образом, выполнен обзор модульных конструкций для быстровозводимых зданий. Эти конструкции обладают следующими общими достоинствами: энергоэффективность, малые сроки возведения, относительно низкая стоимость. Быстровозводимые здания, бюджетные по стоимости, имеют большое значение для развития малоэтажного домостроения, с.-х. строительства.

Литература

1.Асаул А. Н., Казаков Ю. Н., Быков В. Л., Князев И. П., Ерофеев. Теория и практика использования быстровозводимых зданий — Санкт-Петербург, «Гуманистика», 2004. 472 с.

2.Мушинский А. Н., Зимин С. С. Строительство быстровозводимых зданий и сооружений

//Строительство уникальных зданий и сооружений. 4(31).2015.

3.Зуева А. В. Быстровозводимые здания и модульное строительство // Молодой ученый. 2016. № 3 (107). С. 100-103. — URL: https://moluch.ru/archive/107/25643/.

4.Модульные быстровозводимые здания [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://ssa.ru/articles/entry/modulnoe-stroitelstvo-preimushchestva-i-nedostatki

171

УДК 691

Е.А. Кулешова – магистр; К.Г. Пугин – научный руководитель, профессор,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

СОВРЕМЕННОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

ЭЛЕМЕНТА СТРОПИЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Аннотация. Моделирование является одним из основных методов испытаний. Исследование заключается в моделировании элемента стропильной конструкции с применением сетки из углеродного волокна. Полученные результаты удовлетворяют теоретическим изысканиям. Исследование проводилось в рамках изучения совместной работы древесины и углеродного волокна.

Ключевые слова: моделирование, углеродное волокно, сетка, конструкции.

Введение Один из основных видов испытания является моделирование. Данный вид

испытания проводится с исследовательской целью. Считается, что полная информация о работе конструкции получается путём натурного испытания. А ведь такие испытания несут за собой большие материальные затраты, трудовые затраты и трудности в достижении при натурных условиях требуемой точности измерения или исключения влияющих факторов.

Моделирование строительных процессов Под моделированием понимается метод исследования строительной кон-

струкции и сооружения на её модели с использованием законов подобия процессов и явлений, протекающие в натурной конструкции и в её модели. Моделирование это метод экспериментально-теоретических исследований. Позволяет решить параметрами характерными подобными явлениями, связанными между собой определёнными преобразованиями, позволяющим результат, не прибегая к натурным испытаниям.

В настоящее время эффективно используются такие методы, как механическое моделирование, математическое и физическое моделирование.

Для примера рассмотрим расчётную схему нагружения и расчёт математического моделирования на элементе стропильной конструкции с использованием сетки из углеродного волокна.

Расчётная схема нагружения

172

Расчёт. Сочетания нагрузок по I и II группе предельных состояний. Первое

Врамках исследования использование углеродного волокна при усилении изгибаемых деревянных элементов анализу подверглись формулы для определения нормальных и касательных напряжений, базирующихся на методике расчёта армированной деревянной конструкции [2].

Воснову данного расчёта положена первая стадия (условно упругая) напряжённо деформированного состояния. При этом считается, что связь между древесиной и элементом усиления непрерывна по длине конструкции и обеспечивает их полную совместную работу на весь срок эксплуатации [1].

Формула для определения нормальных напряжений в древесине при статическом изгибе элемента, усиленного углеродным волокном, будет иметь вид: д =

Подставив геометрические характеристики сечения, получим следующее выражение для определения нормальных напряжений:

Формула для определения касательных напряжений в нейтральном слое древесины при статическом изгибе элемента, усиленного углеродным волокном, будет

173

Подставив геометрические характеристики сечения, получим следующее выражение для определения касательных напряжений в нейтральном слое древе-

(1+2× × )2 ; (24) (1+ × )×(1+4× × )

Формула для определения касательных напряжений в уровне клеевого шва при статическом изгибе элемента, усиленного углеродным волокном, будет иметь

× а

вид: к.ш = пр ; (25)

пр× к.ш

Подставив геометрические характеристики сечения в формулу, получим следующее выражение для определения касательных напряжений в уровне клее-

По формулам строим графики зависимости отношений нормальных и касательных напряжений элемента, усиленного углеродным волокном, к нормальным и касательным напряжениям не усиленного элемента при изменении коэффициента армирования при прочих равных условиях.

Изменяя коэффициент армирования по длине изгибаемого элемента, усиленного углеродным волокном, добьёмся того, чтобы нормальные напряжения в любом сечении балки были равны нормальным напряжениям в расчётном сечении,

т.е.: х = ср (30)

Мср = 6 ×× 2′ ; (34)

Подставив значения нормальных напряжений в выражение получим: 6××М2х ×

В результате, подставив значение х в формулу и выразив µх, получим зависимость коэффициента армирования изгибаемого элемента, усиленного углеродным волокном, по длине, от значения коэффициента армирования в середине пролёта балки:

Выводы Применение такого метода, как математическое моделирование позволило

выполнить расчёт армированного деревянного элемента стропильной конструкции, который показал, что стропильная конструкция с усилением отвечает требованиям несущей способности для рассматриваемого здания.

174

Предложения Применить математическое моделирование для внешнего армирования эле-

мента стропильной конструкции сеткой из углеродного волокна.

Литература

1.СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25- 80 (с Опечаткой, с Изменением N 1), М.: Минрегион России, 2011 год.

2.Щуко В.Ю., Рощина С.И. Щ94 Клееные армированные деревянные конструкции: Учеб пособие/ Владим. гос. Ун-т. Владимир, 2007. 68с.

3.Цепаев В.А. Оценка модуля упругости древесины конструкций // Жилищное строительство. 2003. № 2. С. 11-13.

УДК 691

Ю.С. Куликова – студентка; М.Н. Черникова – научный руководитель, старший преподаватель,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ЖИВАЯ ПЛИТКА

Аннотация. Описано строение и укладка живой плитки, а также произведен сравнительный анализ с традиционными напольными покрытиями.

Ключевые слова: живая плитка, силикон, поликарбонат, строительные материалы, строительство, современные технологии.

Живая плитка – инновационный строительный материал, применяемый для отделки напольного покрытия с гелевым наполнителем внутри. Благодаря гелю плитка может изменять цвета и приобретать разнообразные рисунки. Он располагается в прямоугольной, квадратной или круглой капсуле, состоящей из нескольких слоев поликарбоната (иногда – акрила)[1]. При надавливании на плитку, гель начинает растекаться, приобретая индивидуальный рисунок. После снятия нагрузки, первоначальный рисунок частично восстанавливается.

Укладка живой плитки Поверхность напольного покрытия должна быть идеально ровной и твердой,

без перепадов по высоте. Незначительный уклон может нарушить распределение геля, что в свою очередь отразиться визуально.

Затем идёт грунтование пола, для того чтобы улучшить сцепление материала с клеем.

После того как грунтовка высохла, можно приклеивать плитку, для этого используют клей для ПВХ-покрытий или обычный силикон.

Если площадь укладки плитки значительная, то можно использовать металлический профиль, для того чтобы потом было проще заменить. Первый укладывается по периметру и в него крепиться сама плитка, а второй используется для состыковки двух плит. [2]

Затем маскируются швы с помощью силиконового герметика. Преимущества живой плитки

175

Влагоустойчивость. За счет неё плитку можно использовать в помещениях с повышенной влажностью (ванные комнаты, санузлы, кухни и бассейны).

Плитка обладает антискользящими свойствами. Так как у любой живой плитки сверху имеется противоскользящий слой.

Экологичность и безопасность для здоровья человека, так как в материалах отсутствуют токсичные вещества и аллергены.

Устойчивость к воздействию солнечных лучей, благодаря этому плитки не выгорают и не изменяют яркость своих цветов.

Так же обладает высокими звукоизоляционными свойствами.

Поверхность плитки мягкая благодаря наличию амортизирующей прослойки, поэтому её желательно использовать в детских комнатах.

Простота и легкость в уходе. Пыль и грязь легко удалить обычной водой. Поликарбонат и акрил имеют очень низкую скорость теплопередачи [3], по-

этому пол из живой плитки сохраняет тепло, По ней приятно ходить босиком. Недостатки живой плитки Живую плитку нельзя применять для отделки фасадов зданий, а так же для

уличных площадок, беседок, террас потому что при температуре ниже 0°C она теряет все свои свойства. Так же нельзя применять живую плитку в помещениях свыше 60°C, потому что поликарбонат при такой температуре плавится.

Материал не разрезают, потому что гель растечётся и изделие испортится. Высокая цена материала, но можно использовать комбинацию материала

живой плитки с ковролином, ламинатом или паркетом. Такое покрытие будет дешевле, но при этом эстетические свойства не пострадают.

Я провела сравнительный анализ живой плитки с традиционными напольными покрытиями в таблице 1.

Вывод Сравнив живую плитку с керамической плиткой, ламинатом и паркетом,

можно сделать вывод, что такой современный материал, как живая плитка может составить серьезную конкуренцию традиционным напольным покрытиям.

Напольное покрытие из живой плитки внесёт яркие краски в наши серые будни, любой интерьер с ней будет смотреться необычно и стильно, а помимо эстетических качеств, она обладает высокими звуко- и виброизолирующими свойствами, прочная и надежная, а так же безопасна и экологична для здоровья человека. Конечно, главным недостатком является высокая стоимость материала, но можно решить эту проблему с помощью комбинирования жидкой плитки с ковролином, паркетом или ламинатом, что в свою очередь обойдется значительно дешевле, чем сплошное покрытие.

В заключение следует отметить, что за таким инновационным материалом, как живая плитка лежит будущее в строительной сфере.

Литература

1.Наназашвили И.Х. Строительные материалы и изделия. Справочное пособие. Аде-

лант, 2008. 480 с.

2.Сайт компании жидкая плитка [электронный ресурс]. URL: https://putevy.ru/arti- cles/zhidkaya-plitka/

3.Сайт компании MOSCOWSAD.RU жидкая плитка [электронный ресурс]. URL: https://moscowsad.ru/zhidkaya-plitka-osobennosti-preimushhestva-montazh.html

УДК 693.9

А.С. Кустов – магистрант; К.Г. Пугин – научный руководитель - д-р. техн. наук, проф.

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

СОВРЕМЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ, РАЗВИТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация. В статье рассмотрены актуальные и востребованные строительные технологии и материалы, описаны способы их возможного применения. Автор акцентирует внимание на положительных качествах современных строительных технологий. Дана оценка развитию нанотехнологий в области строительства.

Ключевые слова. BIM, искусственный интеллект, смарт-решения, дроны, клинкер, жидкое дерево, нанотехнологии.

Дерево с кирпичом - это классические материалы, однако, строительные технологии не стоят на месте, традиционным материалам придумали немало альтернатив: газобетон, пеноблоки и керамический кирпич. На сегодняшний день на рынке имеется огромное количество новейших и высококачественных строительных материалов, которые в немалой степени повлияли на преобразование технологий строительства как жилых помещений, так и промышленных. И они зарекомендовали себя наилучшим образом.

177

Современная строительная отрасль уже располагает около десятка новых технологий, которые наиболее востребованы. Нас интересуют самые распространенные и имеющие потенциал для развития инновационные материалы в строительстве, которые востребованы во многих странах, а так же инновационные технологии, позволяющие воплотить в реальность любые идеи.

Примерная скорость внедрения и развития новых технологий ведет к масштабной оцифровке всех отраслей, включая строительную. Так что необходимость применения IT-технологий — это уже вопрос конкурентоспособности. Инновации и новшества в строительной отрасли видоизменяют строительную площадку и увеличивают прибыль, а также помогают выигрывать проектные тендеры. Поскольку именно инновационные идеи приносят экономическую выгоду и повышают конкурентоспособность строительной компании, а также в конечном итоге позволяют реализовать потребность клиента с максимальной эффективностью.

BIM — (от англ. building information modeling) эту технологию можно назвать «китом» в современном проектировании. Она должна стать обязательной в России с 2021 г. для строительства бюджетных объектов, а с 2023 г. — повсеместно в стране. Данная технология подразумевает не только виртуальное моделирование здания или сооружения, это комплексное представление в цифровом виде физических и функциональных характеристик и качеств объекта. BIM позволяет учитывать возведение, оснащение, управление, эксплуатацию и ремонт объекта или сноса, т. е. охватывая весь жизненный цикл объекта [1].

Создавая виртуальную модель объекта, специалисты могут:

-увидеть все проблемы и нестыковки, снизить шанс ошибки;

-вносить корректировки;

-контролировать процесс работ;

-рассчитать ресурсы;

-сократить материальные затраты.

Но не все так гладко, согласно данным Минстроя России, всего 5-7% используют возможности BIM.

Искусственный интеллект (ИИ) — технология, позволяющая сымитировать практически любую деятельность человека: постановка и решение задачи, распознавание картинок и образов, а также самообучение.

Новейшие строительные технологии не смогут обходиться без участия ИИ. Даже сейчас, не являясь самодостаточным и независимым членом строительной отрасли, ИИ так или иначе помогает человеку с достижением поставленных целей. ИИ может проанализировать и отфильтровать терабайты данных, значительно сокращая время, которое затратил бы человек. Пока ИИ применяется в основном для выполнения рутинных, несложных, но трудозатратных операций на стройке. Может заменить человека и оптимизировать работу, для которой нужна высокая производительность.

Несмотря на упрощение и очевидность использования искусственного интеллекта, на данные момент максимальной замены человеческого труда в строительстве не случится. Потому что решение определенных задач можно поручить только человеку. Строительная площадка слишком быстро меняется, поэтому роботам без фантастического ИИ в ней нет места — ведь они могут действовать лишь

178

по заданному алгоритму. Но постепенно строительная отрасль внедряет смарт-ре- шения, в частности, применение дронов. Эта технология имеет ряд преимуществ: поставка материалов на объект; - снос строительных элементов; охрана и мониторинг площадок.

В настоящее время для промышленного и гражданского строительства можно выделить современные строительные материалы:

1.Клинкер - абсолютно новый строительный материал. Это кирпич, который получают из глины путем обжига при высокой температуре и давлении. Клинкер превосходит обычный кирпич по строительным качествам. Он ударопрочный, морозостойкий и не поддается, воздействию окружающей среды.

2.Линокром - материал, служащий для гидроизоляции крыш, стен и фундаментов здания. Является рулонным материалом, состоящим из полиэстера или стеклохолста. По сравнению с другими гидроизоляционными материалами, линокром обладает наилучшим влагоотталкивающим свойством.

3.Жидкое дерево - это недавно появившийся на рынке строительный материал, выпускающийся в виде доски из полимерных смол, перемешанных с натуральными древесными волокнами. Жидкое дерево значительно превосходит по своим качествам натуральное. Материал довольно прочный, его трудно сломать.

4.Пробковый пол - этот материал изготавливается из древесины пробкового дерева, растущего в южных странах. Материал обладает лучшими звукоизоляционными качествами и способен обеспечивать тепло пола в любое время года. Главным недостатком пробкового пола, является высокая цена, поскольку он изготавливается из натурального дерева[2].

Строительная отрасль взаимодействует с огромным количеством сырья, и различные инновационные материалы уже применяются в современном строительстве, начиная вносить свой вклад в формирование архитектуры будущего. Но пока использование нанотехнологий в строительстве является довольно ограниченным, поскольку инновационные идеи в основном ориентированы на поверхностные эффекты, а не на формирование каких-либо новых структур строительных материалов. Однако, результаты фундаментальных исследований в области нанотехнологий постепенно находят свой путь в строительную отрасль.

Можно привести следующие примеры:

- основания зданий с саморегулирующей системой компенсации усадок грунтов;

- несущие конструкции зданий, осуществляющие мониторинг собственного напряжённо-деформированного состояния;

- ограждающие конструкции и кровли, аккумулирующие энергию солнца; - покрытия, реагирующие на психофизическое состояние людей; - фотокаталитические и другие функциональные покрытия.

Несмотря на то, что новые технологии и материалы уже внедряются в строительную отрасль, их доля ещё достаточно мала – менее 1% в общем объёме материалов строительного сектора.

Строительную от других отраслей отличает очень низкий уровень инвестиций в научно-исследовательские работы. Она не изобретает что-то новое, а использует достижения и разработки, полученные в других отраслях науки и промышленности. Поэтому главными предпосылками прогресса строительной отрасли являются результаты исследований в других, похожих областях.

179