Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований строительных конструкций горнотехнических сооружений. Изложена методика определения нагрузок от натяжения подъёмных канатов. Описана система инженерно-технических операций по продолжительной эксплуатации строительных конструкций укосных шахтных копров.

Запропоновано новий підхід щодо рішення науково-технічної проблеми забезпечення безпеки укісних шахтних копрів, розроблений на підставі дослідження системної взаємодії будівельних конструкцій з механізмом підйомної машини та з агресивними компонентами експлуатаційного середовища. З використанням системного підходу виконано уточнення навантажень від зусиль натягнення підйомних канатів. Запропоновано раціональні конструктивні форми копрів. Розроблено систему інженерно-технічних операцій забезпечення безпеки копрів, що проектуються й експлуатуються.

Изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований в области совершенствования методов расчета строительных конструкций укосных и башенных шахтных копров. На основании развития метода конечного элемента предложена вероятностная форма учета влияния дефектов и повреждений на несущую способность строительных конструкций шахтных копров. Изложены принципы рационального формообразования конструкций щахтных копров. Описан опыт практического внедрения результатов исследования действительной работы конструкций шахтных копров при технической диагностике, реконструкции и новом проектировании. Приведены результаты практического внедрения результатов исследования.

Изучена прочность и разрушение металлов при динамическом нагружении. Акцентировано внимание на деформирование конструкционных материалов. Экспериментально исследованы прочности и пластичности при динамическом нагружениии. Проанализировано деформирование материалов в упругопластических волнах нагрузки. Рассмотрены характеристики динамической трещеностойкости. Осуществлено математическое моделирование аварийных нагрузок шахтных копров. Уточнена методика расчета стен башенных копров с учетом их начальных несовершенств. Дана методика назначения коэффициента условий работы γ{\dn\fs9 c} мембранных элементов.

Наведено результати числових досліджень і натурних випробувань, що спрямовані на встановлення закономірностей розподілу місцевих напружень у вузлах опирання напрямних шківів (ВОНШ), з урахуванням динамічного характеру навантажень. Математичне моделювання виконанано в 4 етапи, які надали змогу виявити вплив ступеня ідеалізації розрахункової схеми, а також встановити крайові умови пружної взаємодії ВОНШ із іншою частиною споруди. На завершальному етапі числового моделювання, з застосуванням програмного комплексу Ansys Workbrench 14.0, одержано розрахункові моделі ВОНШ у вигляді сполучання конструкції (підшківна рама) і механізму (напрямний шків, підйомний канат і посудина). У результаті натурних експериментів встановлено адекватність розрахункових моделей, та виконано дослідження амплітудно-частотних характеристик динамічних напружень у підшківних конструкціях. На підставі встановлених закономірностей розподілу місцевих напружень у ВОНШ розроблено інженерну методику розрахунку міцності підшківних конструкцій за критеріями дії місцевих напружень. Ця інженерна методика надає змогу врахувати вплив концентрації напружень у ВОНШ, що забезпечує їх проектну надійність.

Проаналізовано існуючі конструктивні форми вузлів з'єднання трубобетонних колон (ТБК) із різними типами перекрить, їх переваги та недоліки. Визначено сучасні тенденції, які впливають на впровадження в будівництво трубобетонних конструкцій. Досліджено напрямки практичного застосування трубобетонних і сталебетонних конструкцій. Проведено порівняльний розрахунок моделі залізобетонного перекриття у випадку жорсткого та шарнірного з'єднання з ТБК. Виведено 4 основні якісні характеристики ефективності конструктивних форм вузлів з'єднання ТБК із конструкціями перекриття, такі як: створення безригельних каркасів, сприйняття від'ємного моменту в приопорній зоні конструкцією вузла, створення просторово-жорсткого каркаса та включення в роботу бетонного ядра колони. Проаналізовано конструктивні форми з'єднання ТБК із ригелями та плитами перекриття залежно від жорсткості кріплення та включення бетонного ядра ТБК у роботу. На підставі аналізу існуючих конструктивних форм вузлів з'єднання ТБК із різними типами перекрить визначено доцільність дослідження жорсткого вузла з'єднання ТБК із монолітним сталезалізобетонним перекриттям, який характеризується відповідністю чотирьом основним якісним характеристикам ефективності конструктивних форм вузлів з'єднання колон із конструкціями перекриття.

Запропоновано нову конструктивну форму жорсткого з'єднання трубобетонної колони з монолітним залізобетонним перекриттям, яке створюється за рахунок використання сталевого елемента жорсткості, що складається з вертикальних сталевих пластин, що перетинають бетонне ядро колони і з'єднані з сталевою трубою зварними швами. Для забезпечення жорсткого з'єднання з трубобетонною колоною, конструкція перекриття містить сталеве полосове зовнішнє армування. Порівняльне числове моделювання напружено-деформованого стану конструкцій залізобетонного монолітного перекриття з різними умовами з'єднання з трубобетоною колоною, та наявністю зовнішнього сталевого полосового армування, показало ефективність запропонованого конструктивного рішення.

Розроблено методику моделювання напружено-деформованого стану вузлів жорсткого з'єднання трубобетонної колони з монолітним залізобетонним перекриттям. Моделювання проведено в програмному комплексі Femap (NX Nastran) на базі геометричних моделей, створених у графічному середовищі Autocad. Крайові умови навантаження вузла на базі моделі 40-поверхового будинку з кроком колон 6х6 м змодельовано в програмному комплексі ЛІРА. В результаті проведеного моделювання вузла з'єднання трубобетонної колони та монолітного залізобетонного перекриття отримано графіки розподілу напружень і деформацій, що надало змогу визначити умови роботи елементів вузла та зони концентрації напружень. Результати аналізу напружень за скінченно-елементною моделлю надали змогу покращити вузол завдяки створенню зовнішніх ребер, що знизили концентрації напружень у вузлі. За результатами моделювання вузла бетонне ядро трубобетонної колони включається в роботу колони на стиск і приймає на себе від 55 до 60 % навантаження.

На шахтах України спостерігались випадки аварійних станів шахтних вентиляційних установок під впливом техногенної пневматичної ерозії грунтової основи. Техногенна пневматична ерозія грунтової основи відбувається внаслідок розгерметизації вентиляційної камери. Внаслідок впливу градієнта пневматичного тиску між поверхнею і внутрішніми шарами грунтового масиву відбувається просочування атмосферного повітря крізь грунт до вентиляційної камери, що призводить до висихання скелету грунту та дефляції його частинок. Цей процес, в перспективі, спричиняє нерівномірні осідання і руйнування залізобетонних конструкцій фундаменту. Для вказаних випадків запропоновано і впроваджено принцип підсилення монолітних залізобетонних фундаментів із застосуванням буронабивних паль, які влаштовують за периметром фундаменту, утворюючи разом з низьким ростверком і залізобетонною обоймою підсилення конструктивну систему, яка забезпечує передавання навантаження на непошкоджені шари грунтової основи.

На шахтах України спостерігались випадки аварійних станів шахтних вентиляційних установок під впливом техногенної пневматичної ерозії грунтової основи. Техногенна пневматична ерозія грунтової основи відбувається внаслідок розгерметизації вентиляційної камери. Внаслідок впливу градієнта пневматичного тиску між поверхнею і внутрішніми шарами грунтового масиву відбувається просочування атмосферного повітря крізь грунт до вентиляційної камери, що призводить до висихання скелету грунту та дефляції його частинок. Цей процес, в перспективі, спричиняє нерівномірні осідання і руйнування залізобетонних конструкцій фундаменту. Для вказаних випадків запропоновано і впроваджено принцип підсилення монолітних залізобетонних фундаментів із застосуванням буронабивних паль, які влаштовують за периметром фундаменту, утворюючи разом з низьким ростверком і залізобетонною обоймою підсилення конструктивну систему, яка забезпечує передавання навантаження на непошкоджені шари грунтової основи.