ДВА РІШЕННЯ ПРОБЛЕМ: ПОШКОДЖЕННЯ ТА РЕМОНТ БЕТОННОГО ПОКРИТТЯ З ПОГЛЯДУ ОПТИМІЗАЦІЇ ДИЗАЙНУ (BIM-МОДЕЛЮВАННЯ) ТА МОДИФІКОВАНИХ БЕТОННИХ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/2415-8151.2024.31.2Ключові слова:
BIM-моделювання, модифіковані бетонні матеріали, програмний комплекс ЛІРА-САПР, бетонне покриття, основні характеристики ґрунту, базальтове волокно, ремонт покриття, цемент, цементобетон, модифікуючі добавки, будівництво доріг, будівництво аеродрому.Анотація
Зі стрімким розвитком світової економіки та прискореними темпами глобальної інтеграції тиск на транспорт зростає в усіх країнах світу, зокрема, звичайно, і в Україні. Наявний бетон часто не відповідає очікуваному терміну експлуатації та якості, що означає потребу реконструкції доріг, а також багато ремонтних робіт, що, безперечно, збільшує фінансові витрати та навантаження держави. Існує низка шляхів вирішення цих проблем, найбільш поширеним і ефективним із яких є використання комп’ютерного програмного забезпечення для обчислювального моделювання середовища дорожнього будівництва, моніторингу та модифікації бетонних матеріалів. Мета. Мета цієї роботи полягає в тому, щоб розпочати із двох вищевказаних напрямів і запропонувати два рішення для розв’язання проблеми моделювання характеристик ґрунту під час будівництва доріг і оптимізації дорожніх матеріалів. Методологія. Методологія дослідження в основному базується на теоретичному й експериментальному методах. Результати. У статті за допомогою теоретичного аналізу й експериментальних методів отримано два результати: модель вимірювання характеристик ґрунту за допомогою програмного забезпечення ЛІРА-САПР, можливість і дозування цементобетону, модифікованого базальтовим волокном. Наукова новизна. У статті вперше запропоновано метод моделювання властивостей ґрунтів на основі моделей ґрунтів Вінклера – Фусса та Пастернака з використанням програмного забезпечення ЛІРА-САПР. Уперше були перевірені характеристики двох конкретних базальтових волокон з Китаю й України та перевірено армувальний ефект і дозування базальтових волокон українського виробництва для бетону. Експерименти довели, що додавання 2% базальтового волокна покращить характеристики цементного бетону. Практична значущість. Запропонована методологія моделювання допомагає оптимізувати конструкцію для забезпечення структурної стабільності та безпеки, а глибоке знання ґрунтових умов дозволяє точніше планувати етапи будівництва, що допомагає контролювати витрати та скорочувати затримки. Результати реакції бетону, модифікованого базальтовими волокнами, можна використовувати у практичних проєктах для підвищення міцності тротуарів.
Посилання
Allotey, N., & El Naggar, M.H. (2008). Generalized dynamic Winkler model for nonlinear soil–structure interaction analysis. Canadian Geotechnical Journal, 45 (4), 560–573. https://doi.org/10.1139/t07-106.
Bosurgi, G., Celauro, C., Pellegrino, O., Rustica, N., & Giuseppe, S. (2019). The BIM (building information modeling)-based approach for road pavement maintenance. Lecture Notes in Civil Engineering, 480–490. https://doi.org/10.1007/978-3-030-29779-4_47.
Bashynskyi, Y., Barabash, M., & Bieliatynskyi, A. (2023). Study of the influence of Metro loads on the destruction of nearby buildings and construction structures using BIM Technologies. Journal of Civil Engineering and Management, 29 (8), 714–728. https://doi.org/10.3846/jcem.2023.20147.
Barabash, M., Iegupov, V., & Pysarevskyi, B. (2020). Simulation of the seismic resistance of buildings with account of unlimited soil space. Lecture Notes in Civil Engineering, 26–33. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_4.
Barabash, M.S., Kostyra, N.O., & Tomashevskyi, A.V. (2022). Stress-strain state and strength calculations of damaged structures using “LIRA – SAPR” SOFWARE Tools. Ukrainian Journal of Civil Engineering and Architecture, (1), 7–14. https://doi.org/10.30838/j.bpsacea.2312.220222.7.827.
Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022). The use of fiber made from fly ash from power plants in China in road and airfield construction. Construction and Building Materials, 323, 126537. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126537.
Bangi, M.R., & Horiguchi, T. (2011). Pore pressure development in hybrid fibre-reinforced high strength concrete at elevated temperatures. Cement and Concrete Research, 41 (11), 1150–1156. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.07.001.
Celauro, C., Corriere, F., Guerrieri, M., Lo Casto, B., & Rizzo, A. (2017). Environmental analysis of different construction techniques and maintenance activities for a typical local road. Journal of Cleaner Production, 142, 3482–3489. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.119.
Fonseca, N., de Brito, J., & Evangelista, L. (2011). The influence of curing conditions on the mechanical performance of concrete made with recycled concrete waste. Cement and Concrete Composites, 33 (6), 637–643. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2011.04.002.
Hamidi, F., Carré, H., El Amine Hamami, A., Aït-Mokhtar, A., La Borderie, C., & Pimienta, P. (2023). Critical review of the use of fiber-reinforced concrete against spalling. Fire Safety Journal, 141, 103988. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.103988.
Kim, S., & Gultekin-Bicer, P. (2018). An infrastructure for Geotechnical Building Information Modeling (BIM). IFCEE 2018. https://doi.org/10.1061/9780784481578.022.
Kizilkanat, A.B., Kabay, N., Akyüncü, V., Chowdhury, S., & Akça, A.H. (2015). Mechanical properties and fracture behavior of basalt and glass fiber reinforced concrete: An experimental study. Construction and Building Materials, 100, 218–224. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.006.
Likitlersuang, S., & Chompoorat, T. (2016). Laboratory investigation of the performances of cement and fly ash modified asphalt concrete mixtures. International Journal of Pavement Research and Technology, 9 (5), 337–344. https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2016.08.002.
Lampropoulos, A.P., Paschalis, S.A., Tsioulou, O.T., & Dritsos, S.E. (2016). Strengthening of reinforced concrete beams using ultra high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC). Engineering Structures, 106, 370–384. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.10.042.
Pereira, P., Evangelista, L., & de Brito, J. (2012). The effect of superplasticisers on the workability and compressive strength of concrete made with fine recycled concrete aggregates. Construction and Building Materials, 28 (1), 722–729. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.10.050.
Shukla, M., Tiwari, D., & Sitaramanjaneyulu, K. (2014). Performance characteristics of fiber modified asphalt concrete mixes. International Journal on Pavement Engineering & Asphalt Technology, 15 (1), 38–50. https://doi.org/10.2478/ijpeat-2013-0007.
Sha, A., & Tu, S. (2012). Cracks characteristics and damage mechanism of asphalt pavement with semi-rigid base. 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements, 985–995. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4566-7-94.
V., S. V., & P., B. P. (2020). Improving the durability of cement concrete to cover roads. The National Transport University Bulletin. http://visnik.ntu.edu.ua/pages/issue-46-en/articles/35.html.
Wathiq Hammodat, W. (2021). Investigate road performance using Polymer Modified Concrete. Materials Today: Proceedings, 42, 2089–2094. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.290.
Yang, S., Bieliatynskyi, A., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022). Asphalt concrete based on a polymer–bitumen binder nanomodified with carbon nanotubes for road and airfield construction. Journal of Polymer Engineering, 42 (5), 458–466. https://doi.org/10.1515/polyeng-2021-0345.
