Строительство и архитектура, 2019, том 7, № 2 (23)

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

Evtushenko S.I. — Honored Worker of Higher Education of the RF, Professor, 
Doctor of Technical Sciences, Professor of Department «Industrial and 
Civil Engineering, Geotechnics and Foundation Engineering», Platov 
South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk

Mailyan L.R. — Corresponding Member of Russian Academy of Architecture 
and Construction Sciences, Honored Builder of the RF, Honored Builder of 
Russia, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of 
Construction of Unique Buildings and Structures, Don State Technical University, Rostov-on-Don

Alekseev S.V. — Professor, Candidate of Architecture, Head of the 
Department “Building production technologies”, Southern Federal 
University, Rostov-on-Don
Bekkiev M.Yu. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Director, 
High-Mountain Geophysical Institute, Nalchik
Beskopylniy A.N. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Vice 
Rector for Training of Personnel of Highest Category, Don State 
Technical University, Rostov-on-Don
Bock T. — Professor, Dr.-Ing. habil., Head of the Department “Realization 
of Construction Projects and Construction Robotics”, Technical 
University Munich (TU Munich), Germany, Munich
Bulgakov A.G. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor, 
Department of Civil Engineering, Technical University Dresden (TU 
Dresden), Germany, Dresden
Verzhbovskiy G.B. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Dean 
of the Faculty “Industrial and Civil Engineering”, Don State Technical 
University, Rostov-on-Don
Volosukhin V.A. — Institute of Safety of Hydraulic Structures, Director 
“South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M.I. 
Platov», Professor, Department “Industrial and Civil Construction, 
Geotechnics and Foundation Engineering»
Dyba V.P. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of 
the Department “Industrial and Civil Engineering, Geotechnical 
Engineering and Foundation Engineering”, Platov South-Russian 
State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk
Ilvitskaya S.V. — Professor, Doctor of Architecture, Head of the 
Department “Architecture”, State University of Land Management, 
Moscow

Publishing office: RIOR. 127282, Russia, Moscow, Polyarnaya str., 31B.
info@rior.ru; www.rior.ru
The opinion of the editorial board may not coincide with the opinion of the 
authors of publications.
Reprinting of materials is allowed with the written permission of the publisher.
While quoting the reference to the journal “CONSTRUCTION AND 
ARCHITECTURE” is required.
Publication information: CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE. For 2019, 
volume 7 is scheduled for publication.
Subscription information: Please contact +7(495)280-15-96.
Subscriptions are accepted on a prepaid basis only and are entered on a 
сalendar year basis. Issues are sent by standart mail. Claims for missing issues 
are accepted within 6 months of the day of dispatch.
Advertising information: If you are interested in advertising or other commercial opportunities please e-mail: plyusha4571@mail.ru

* The full list of members of the editorial board can be found at www.naukaru.ru.

Information for the authors: The detailed instructions on the preparation 
and submission of the manuscript can be found at www.naukaru.ru. Submitted manuscripts will not be returned. The editors reserve the right to supply 
materials with illustrations, to change titles, cut texts and make the necessary 
restyling in manuscripts without the consent of the authors. 
Submission of materials indicates that the author accepts the 
demands of the publisher.
“CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE” has no page 
charges.
Electronic edition: Electronic versions of separate articles 
can be found at www.znanium.com.
Orders, claims, and journal enquiries: Please contact 
plyusha4571@mail.ru or +7(495)280-15-96.

© RIOR, 2019.

CONSTRUCTION 
AND ARCHITECTURE

SCIENCE

RIOR

ISSN 2308-0191
DOI 10.29039/issn.2308-0191

Volume 7
Issue 2 (23)
Juny 2019

EDITOR-IN-CHIEF

EDITORIAL BOARD *

SCIENTIFIC AND PRACTICAL JOURNAL

CHAIRMAN OF THE EDITORIAL BOARD

Krivoborodov Yu.R. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor 
of the Department “Chemical Technology of Composite and Binding 
Materials”, D. Mendeleev University of Chemical Technology of 
Russia, Moscow
Leonovich S.N. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of 
the Department “Building production technologies”, Belarus National 
Technical University, Minsk, Belarus
Magomedov R.M. — Professor, Doctor of Economic Sciences, Professor 
of the Department “State and Municipal Administration”, Dagestan 
State Technical University, Makhachkala
Matsiy S.I. — Honored Builder of Kuban, Professor, Doctor of 
Technical Sciences, Professor of the Department “Building Materials 
and Structures”, Kuban State Agrarian University, Krasnodar
Moschko A. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Director of 
External Relations Management, University of Science and Technology, 
Vrotslav, Poland
Nevzorov A.L. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of 
the Department “Engineering Geology and Foundations”, Northern 
(Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Arkhangelsk
Nesvetaev G.V. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of 
the Department “Building Production Technologies”, Don State 
Technical University, Rostov-on-Don
Nyvil V. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of Construction 
Department, Institute of Technology and Business, České Budějovice, 
Czech Republic
Nguen G. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of 
the Department of Geotechnics, University of Žilina, Slovakia
Pischilina V.V. — Professor, Doctor of Architecture, Head of the 
Department “Architectural Restoration, Reconstruction and History 
of Architecture”, Don State Technical University, Rostov-on-Don
Roschina S.I. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of 
the Department “Building Construction”, Vladimir State University, 
Vladimir
Samchenko S.V. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor 
of the Department “Technology of Binders and Concretes”, Moscow 
State (National Research) University of Civil Engineering, Moscow
Sventikov A.A. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor 
of the Department “Metal Construction and Welding in Construction”, 
Voronezh State Technical University, Voronezh
Skibin G.M. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of the 
Department “Industrial and Civil Engineering, Geotechnical Engineering 
and Foundation Engineering”, Platov South-Russian State Polytechnic 
University (NPI), Novocherkassk
Sheina S.G. — Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of the 
Department “Urban Construction and Economy”, Don State Technical 
University, Rostov-on-Don

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

Евтушенко Сергей Иванович — почетный работник высшего профессионального образования РФ, профессор, д-р техн. наук, профессор 
кафедры «Общеинженерные дисциплины» ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени  
М.И. Платова», г. Новочеркасск

Маилян Левон Рафаэлович — чл.-корр. РААСН, заслуженный строитель 
РФ, почетный строитель России, профессор, д-р техн. наук, профессор 
кафедры «Строительства уникальных зданий и сооружений» ФГБОУ ВО 
«Донской государственный технический университет», г. Ростов-на-Дону

Алексеев Сергей Викторович — профессор, канд. арх., заведующий кафедрой «Технологии строительного производства» ФГБОУ ВО «Южный 
федеральный университет», г. Ростов-на-Дону
Беккиев Мухтар Юсубович — профессор, д-р техн. наук, директор 
ФГБОУ «Высокогорный геофизический институт», г. Нальчик
Бескопыльный Алексей Николаевич –профессор, д-р техн. наук, проректор по подготовке кадров высшей категории ФГБОУ ВО «Донской 
государственный технический университет», г. Ростов-на-Дону
Бок Томас — профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Реализации строительных проектов и строительной робототехники» (Institut 
für Baurealisirung und Baurobotic), Технический университет Мюнхена 
(Technische Universität München), г. Мюнхен, Германия 
Булгаков Алексей Григорьевич — профессор, д-р техн. наук, профессор 
кафедры Строительного дела (Baubetriebswesen), Строительный факультет (Fakultät Bauingenierwesen), Технический университет Дрездена 
(Technische Universität Dresden), Германия, г. Дрезден, Германия
Вержбовский Геннадий Бернардович — профессор, д-р техн. наук, декан 
факультета «Промышленное и гражданское строительство» ФГБОУ ВО 
«Донской государственный технический университет», г. Ростов-на-Дону
Волосухин Виктор Алексеевич — заслуженный деятель науки РФ, Почетный работник высшего профессионального образования РФ, академик 
РАЕН, эксперт РАН, член РОМГГиФ, ISSMGE, профессор, д-р техн. 
наук, профессор кафедры «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение», директор Института безопасности гидротехнических сооружений ФГБОУ ВО «Южно-Российский 
государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. 
Платова», г. Новочеркасск
Дыба Владимир Петрович — профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», г. Новочеркасск
Ильвицкая Светлана Валерьевна — профессор, д-р архитектуры, заведующая кафедрой «Архитектура» ФГБОУ ВО «Государственного университета по землеустройству», г. Москва

Издатель: ООО «Издательский центр РИОР»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В. info@rior.ru; www.rior.ru
Точка зрения редакции может не совпадать с мнением авторов публику емых материалов.
Перепечатка материалов допускается с письменного разрешения редакции.
При цитировании ссылка на журнал «СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА» обязательна.
При публикации в журнале «СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА» плата за страницы не взимается.
Информация о публикации: На 2019 г. запланирован выход тома 7. 
Информация о подписке: +7(495) 280-15-96.
Подписной индекс в каталоге агентства «Роспечать» — 70834.
Подписка осуществляется в издательстве только на условиях предоплаты, не менее чем на год. Выпуски высылаются обычной почтой. Жалобы на недоставленные номера принимаются в течение 6 
месяцев с момента отправки.
Размещение рекламы: Если вы заинтересованы в размещении рекламы в нашем журнале, пишите 
на book@rior.ru.

Информация для авторов: Подробные инструкции по подготовке и отсылке рукописей можно 
найти на www.naukaru.ru. Присланные рукописи не возвращаются. Редакция оставляет за собой 
право самостоятельно снабжать авторские материалы иллюстрациями, менять заголовки, сокращать тексты и вносить в рукописи необходимую стилистическую правку 
без согласования с авторами. Отсылка материалов на адрес редакции означает согласие авторов принять ее требования.
Электронная версия: Электронные версии отдельных статей можно найти на 
www.znanium.com.
Заказы, жалобы и запросы: Пишите на plyusha4571@mail.ru или звоните 
+7(495) 280-15-96.
Приобретение старых выпусков: Старые, ранее опубликованные выпуски доступны по запросу: ananyeva.natalya2016@yandex.ru, +7(495) 280-15-96. Можно 
приобрести полные тома и отдельные выпуски за 2017–2018 гг.
© ООО «Издательский центр РИОР», 2019.
Формат 60x90/8. Бумага офсетная. Тираж 999 экз. Заказ № 

СТРОИТЕЛЬСТВО 
И АРХИТЕКТУРА

ISSN 2308-0191
DOI 10.29039/issn.2308-0191

Том 7
Выпуск 2 (23)
Июнь 2019

НАУКА

РИОР

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ РЕДАКЦИОННОЙ КОЛЛЕГИИ

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Кривобородов Юрий Романович — профессор, д-р техн. наук, профессор 
кафедры «Химическая технология композиционных и вяжущих материалов» ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет 
им. Д.И. Менделеева», г. Москва.
Леонович Сергей Николаевич — профессор, д-р техн. наук, заведующий 
кафедрой «Технологии строительного производства» Белорусского национального технического университета, г. Минск, Белоруссия
Магомедов Расул Магомедович — профессор, д-р экон. наук, профессор 
кафедры «Государственное и муниципальное управление» ФГБОУ ВО 
«Дагестанский государственный технический университет», г. Махачкала.
Маций Сергей Иосифович — заслуженный строитель Кубани, профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры «Строительные материалы и 
конструкции» ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет», г. Краснодар, 
Мошко Анджей — профессор, д-р техн. наук, директор управления внешних сношений Университета науки и технологий, г. Вроцлав, Польша
Невзоров Александр Леонидович — профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Инженерной геологии, оснований и фундаментов» 
ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени 
М.В. Ломоносова», г. Архангельск
Несветаев Григорий Васильевич — профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Технологии строительного производства» ФГБОУ ВО 
«Донской государственный технический университет», г. Ростов-наДону
Нивил Владимир — профессор, д-р техн. наук, глава департамента строительства Института технологий и бизнеса, г. Чешке Будейовице, Чехия
Нгуен Гианг — профессор, д-р техн. наук, профессор департамента геотехники Университета Жилины, Словакия
Пищулина Виктория Владимировна — профессор, д-р арх., заведующая 
кафедрой «Архитектурной реставрации, реконструкции и истории архитектуры» ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», г. Ростов-на-Дону
Рощина Светлана Ивановна — профессор, д-р техн. наук, заведующая 
кафедрой «Строительные конструкции» ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет», г. Владимир
Самченко Светлана Васильевна — профессор, д-р техн. наук, профессор 
кафедры «Технология вяжущих веществ и бетонов», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», г. Москва 
Свентиков Андрей Александрович — профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры «Металлические конструкции и сварки в строительстве» 
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 
г. Воронеж
Скибин Геннадий Михайлович — профессор, д-р техн. наук, заведующий 
кафедрой «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и 
фундаментостроение» ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»,  
г. Новочеркасск
Шеина Светлана Георгиевна — профессор, д-р техн. наук, заведующая 
кафедрой «Городского строительство и хозяйство» ФГБОУ ВО «Донской 
государственный технический университет», г. Ростов-на-Дону

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

5 
Напряженно-деформированное состояние 
конструкций каркаса при варьировании 
снеговой нагрузки 
Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., 
Суслопаров Д.А., Боженкова Ю.М.

10 Исследование живучести мембранного 
покрытия большепролетного сооружения 
Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., 
Боженкова Ю.М., Суслопаров Д.А.

15 Анализ ветрового воздействия на здание 
параметрической архитектуры 
Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., 
Полетаев М.В.

21 Эволюция формообразования 
аналитической ротативной поверхности 
Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., 
Шарап А.В., Пергат М.Э.

АРХИТЕКТУРА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. 
ТВОРЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ АРХИТЕКТУРНОЙ 
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

26 Обзор существующих социальноэкономических моделей строительства 
жилья в России и за рубежом и их влияния 
на архитектурно-планировочные решения 
жилого дома
Пичугина А.Д.

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ,
ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

38 
Намывные грунты как искусственное 
основание в сложных климатических 
условиях
Канунников В.Р., Рабинович М.В. 

BUILDING MECHANICS

5 
Stress-Strain State of Frame Structures Under 
the Different Snow Load Combinations
Galina Kravchenko, Elena Trufanova, 
Denis Susloparov, Julia Bozhenkova

10 Study of a Durability of the Membrane Layer 
of a Long-Span Superstructure
Galina Kravchenko, Elena Trufanova,
Julia Bozhenkova, Denis Susloparov

15 Analysis of the Impact of Wind on Building 
Parametric Architecture
Galina Kravchenko, Elena Trufanova, 
Maksim Poletaev

21 Evolution of Analytical Rotative Surface Shaping

Galina Kravchenko, Elena Trufanova, 
Alina Sharap, Marina Pergat

ARCHITECTURE OF BUILDINGS AND 
STRUCTURES. CREATIVE CONCEPTS OF 
ARCHITECTURAL ACTIVITY

26 The Review of the Existing Socio-Economic 
Models of Housebuilding and Their Impact on 
the Architectural and Planning Solutions of a 
Dwelling House
Alena Pichugina

SUBSTRUCTURES, FOUNDATIONS, 
SUBSURFACE STRUCTURES

38 Alluvial Soils as an Artificial Base in Difficult 
Climatic Conditions
Valentin Kanunnikov, Mikhail Rabinovich

СОДЕРЖАНИЕ
CONTENTS

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

42 
Уместность изменения конструктивного 
решения покрытия без усиления 
существующих фундаментов
Хрянина О.В., Колесникова М.С. 

50 Целесообразность надстройки на этаж 
строящегося жилого дома
Хрянина О.В., Логинова Е.В.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, 
ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

57 Исследование способов ремонта лицевой 
кирпичной кладки многослойных стен
Избицкая Ю.С., Калошина С.В. 

На последних страницах журнала 
можно найти:
• информацию для авторов;
• информацию о всех журналах ИЦ РИОР;
• условия подписки

42 
The Relevance of Changing the Design 
Solution Coverage without Strengthening 
Existing Foundations
O.V. Hryanina, M.S. Kolesnikova 

50 Expediency of the Superstructure on the Floor 
of a Residential Building under Construction
O.V. Hryanina, E.V. Loginova 

BASES, UNDERGROUND CONSTRUCTIONS

57 Investigation of Methods for Repairing the 
Brick Facing Layer of Multilayer Walls
Yulia Izbitskaya, Svetlana Kaloshina

On the last pages of the journal 
you can find:
• information for the journals:
• information about all the journals of RIOR;
• terms of subscription

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

Напряженно-деформированное состояние конструкций 
каркаса при варьировании снеговой нагрузки

УДК 69.04

Кравченко Г.М.
Канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика» ФГБОУ ВО «Донской государственный технический 
университет» (г. Ростов-на-Дону); e-mail: Galina.907@mail.ru

Труфанова Е.В.
Канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика» ФГБОУ ВО «Донской государственный технический 
университет» (г. Ростов-на-Дону); e-mail: El.Trufanova@mail.ru

Суслопаров Д.А.
Магистрант, ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону);  
e-mail: denissusloparov181995@gmail.com

Боженкова Ю.М.
Магистрант, ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону); e-mail: bozhenkovajulia@yandex.ru

Статья получена: 12.02.2019. Рассмотрена: 23.02.2019. Одобрена: 28.02.2019. Опубликована онлайн: 26.06.2019. ©РИОР

STRESS-STRAIN STATE OF FRAME STRUCTURES UNDER 
THE DIFFERENT SNOW LOAD COMBINATIONS
Galina Kravchenko 
Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Department of Mechanical 
Engineering, Don State Technical University, Rostov-on-Don; 
e-mail: galina.907@mail.ru
Elena Trufanova
Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Department of Mechanical 
Engineering, Don State Technical University, Rostov-on-Don; 
e-mail: el.trufanova@mail.ru
Denis Susloparov 
Master’s Degree Student, Don State Technical University, Rostovon-Don; e-mail: denissusloparov181995@gmail.com
Julia Bozhenkova  
Master’s Degree Stundent, Don State Technical University, Rostovon-Don; e-mail: bozhenkova-julia@yandex.ru

Manuscript received: 12.02.2019. Revised: 23.02.2019. Accepted: 
28.02.2019. Published online: 26.06.2019. ©RIOR
Abstract. The multi-variant loading of the large-span unique steel 
covering of the stadium under snow load is considered. The spatial finite element model is developed using LIRA software. The 
analysis of the existing schemes application of snow loading is 
carried out according to the codes. Four snow load cases on the 
stadium’s covering are assumed for analysis. The analysis of the 
stress-strain state of the stadium structures, the selection and 
verification of sections of the steel covering are performed. The 
results show that it is necessary to simulate behavior of a structure 
under all possible load cases.
Keywords: unique building, multivariate loading, finite element 
method, finite element model, stress-strain state.

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23): 5–9
При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна 
 DOI 10.29039/article_5d4c0a3c32e4c5.01590422

СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА

Аннотация. Рассмотрено многовариантное 
загружение снеговой нагрузкой каркаса большепролетного уникального металлического 
покрытия стадиона. Пространственная конечно-элементная модель разработана в программном комплексе «Лира-САПР». Выполнен анализ существующих схем приложения снеговой 
нагрузки приведенных в нормативной документации. Принято четыре варианта учета 
снегового воздействия на покрытие стадиона. 
По результатам расчета проведен анализ напряженно-деформированного состояния кон
струкций стадиона, подбор и проверка сечений 
металлических конструкций покрытия. Показана 
необходимость учета многовариантного загружения при моделировании работы конструкций для принятия правильных проектных 
решений, обеспечивающих надежность исследуемого объекта.
Ключевые слова: уникальное здание, многовариантное нагружение, метод конечных элементов, конечно-элементная модель, напряженно-деформированное состояние.

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

В период подготовки к чемпионату мира по 
футболу 2018 г. в России построено и реконструировано двенадцать стадионов. Все эти 
спортивные сооружения являются уникальными большепролетными зданиями с выразительной архитектурой [1]. Сбор и распределение 
нагрузок по расчетным моделям таких сооружений выполняют согласно нормативной документации, однако предложенные схемы приложения кратковременных воздействий не 
всегда учитывают геометрию уникального большепролетного здания.
В качестве объекта исследования выбрано 
большепролетное уникальное здание стадиона. 
Конструктивная схема — железобетонный каркас, выполненный по плитно-стержневой схеме с металлическим покрытием. 
Конструкция покрытия — уникальная большепролетная система, состоящая из четырех 
пространственных стальных ферм пролетами 
168 и 192 м. Фермы проектируются из круглых 
труб, опираются шарнирно на восемь опор. По 
контуру здания выполнено опорное кольцо, 
шарнирно опертое на колонны. На фермы опирается структурная балочная конструкция, состоящая из главных и второстепенных балок. 
Геометрическое моделирование несущих 
конструкций выполнено в программном комплексе AutoCAD 2017. Такое решение позволяет 
снизить количество субъективных ошибок по 
сравнению с заданием геометрии посредством 
введения узлов внутри расчетного комплекса 
[2; 3]. Выполнен импорт геометрии здания в 
ПК «Лира-САПР» с последующим назначением жесткостей, раскреплений, конструктивных 
групп и типов конечных элементов. Общий вид 
пространственной конечно-элементной модели приведен на рис. 1.

 
Рис. 1. Конечно-элементная модель 

Распределение снегового покрова на покрытии здания зависит от двух основных факторов: геометрии здания и ветра, перемещающего снег по покрытию [4]. Рассмотрена ситуация при боковом обдуве ветром перпендикулярно-продольной поверхности. Условная 
схема распределения снегового покрова представлена на рис. 2. Под действием бокового 
ветра снежный покров перемещается вдоль 
скатов покрытия.

 

Рис. 2. Схема внешних воздействий

С наветренной стороны в нижней области 
ската часть снега перемещается к центру, при 
этом в верхней области ската снег сносит с покрытия. С подветренной стороны снеговые 
массы перемещаются от верхней точки ската к 
нижней. На боковых скатах снег перемещается 
по направлению ветра и от верхней точки к 
основанию.
Снеговые мешки образуются: с наветренной 
стороны — в середине ската; с подветренной —  
у основания.
При моделировании такого снегового воздействия принято несколько схем, приведенных 
в нормативной документации, для различных 
по геометрии участков покрытия с учетом принятых расчетных ситуаций (рис. 3).

 
Рис. 3. Схемы распределения снеговой нагрузки:  
а) подветренный скат; б) наветренный скат; в) угловые 
участки покрытия

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

Дополнительно исследовано влияние снеговой нагрузки при частичном загружении 
покрытия: действие снега на половине пролета в продольном и поперечном направлениях согласно схеме на рис. 3, в [5]. Распределение 
нагрузок по расчетной модели показано на 
рис. 4.

 
Рис. 4. Распределение снеговой нагрузки  
на половине пролета:  
а) в продольном направлении; б) в поперечном

Исследование напряженно-деформированного состояния конструкций выполнено по 
четырем основным сочетаниям [6]. При составлении расчетных сочетаний нагрузок варьируются схемы снегового воздействия при 
прочих равных условиях:
• первое сочетание нагрузок: снеговая нагрузка учтена как равномерно распределенная 
согласно схеме, приведенной в нормативной 
документации;
• второе сочетание нагрузок: снеговая нагрузка на половине пролета в продольном направлении;
• третье сочетание нагрузок: снеговая нагрузка на половине пролета в поперечном направлении;
• четвертое сочетание нагрузок: комбинированная схема загружения.
Горизонтальные перемещения конструкций 
стадиона показаны на рис. 5–6.
 При частичном загружении покрытия в продольном направлении горизонтальные перемещения вдоль оси X на 3,3% превышают значения, полученные при равномерной схеме.
Максимальные горизонтальные перемещения 
вдоль оси Y получены при комбинированном 
загружении покрытия снеговой нагрузкой (разница с равномерно распределенной схемой 
составляет 5%).
Вертикальные перемещения конструкций 
стадиона от сочетаний нагрузок приведены на 
рис. 7. Разность вертикальных перемещений 
узлов составляет менее 3%.

Рис. 5. Узловые перемещения вдоль оси X:  
а) 1-е сочетание нагрузок; б) 2-е сочетание нагрузок;  
в) 3-е сочетание нагрузок; г) 4-е сочетание нагрузок

Рис. 6. Узловые перемещения вдоль оси Y:  
а) 1-е сочетание нагрузок; б) 3-е сочетание нагрузок;  
в) 4-е сочетание нагрузок

Рис. 7. Узловые перемещения вдоль оси Z в соответствии с:  
а) 1-е сочетание; б) 4-е сочетание

Выполнен анализ усилий в несущих элементах покрытия (рис. 8–9).
Учет многовариантности загружений снеговой нагрузкой позволил получить значения 
изгибающего момента в стержнях конструкции 
покрытия, на 15% превышающий изгибающий 
момент без учета многовариантности нагрузки.
Исследование продольных усилий в элементах несущих ферм показало отличие максимального значения на 3–5% от усилий по первому 
сочетанию нагрузок.

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

1. Серпик И.Н. Оптимизация железобетонных рам с учетом 
многовариантности нагружения [Текст] / И.Н. Серпик, 
И.В. Мироненко // Строительство и реконструкция. — 
2012. — № 1. — С. 33–39. 
2. Порываев И.А. Вариантное проектирование покрытия 
стадиона «Фишт» в городе Сочи [Текст] / И.А. Порываев 
[и др.] // Строительство уникальных зданий и сооружений. — 2016. — № 6. — С. 7–33. 
3. Агаханов Э.К. О развитии комплексных методов решения 
задач механики деформируемого твердого тела [Текст] / 
Э.К. Агаханов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. — 
2013. — № 2. — C. 39–45.
4. Агаханов Э.К. Расчет зданий сложной геометрической 
формы на ветровые воздействия [Текст] / Э.К. Агаханов 
[и др.] // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. — 2017. —  
№ 2. — С. 8–17.

5. Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Батманов Э.З. The 
stress-strein state from its own weight in ground base with trapezoidal cutout (Напряженно-деформированное состояние 
от собственного веса в грунтовом основании с трапецеидальным вырезом). MATEC Web of Conferences. 193, 03047 
(2018). https://doi.org/10.1051/matecconf/201819303047/
6. Кравченко Г.М. Динамический расчет и анализ полусферической оболочки покрытия объекта «Зимний сад» 
технопарка Ростовского государственного строительного университета (РГСУ) [Текст] / Г.М. Кравченко [и др.] //  
Инженерный вестник Дона. — 2016. — № 1. — URL: 
ivdon.ru/
7. Агаханов Э.К. Регулирование параметров собственных 
колебаний пространственного каркаса здания [Текст] / 
Э.К. Агаханов, Г.М. Кравченко, Е.В. Труфанова // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. — 2016. — № 3. — С. 8–15.

Литература

Рис. 8. Распределение My в соответствии с:  
а) 1-е сочетание; б) 2-е сочетание; в) 3-е сочетание;  
г) 4-е сочетание

Рис. 9. Распределение N в соответствии с:  
а) 1-е сочетание нагрузок; б) 4-е сочетание нагрузок

Выполнен подбор и проверка сечений металлических элементов покрытия [7]. Сечения, 
полученные при подборе с учетом равномерно 
распределенной схемы снегового воздействия, 
перестают удовлетворять условиям прочности 
и деформативности при учете многовариант
ного загружения. Различия в подборе сечений 
элементов показаны в табл. 1.

Таблица 1
Сечения элементов покрытия

№ 
п/п
Наименование
Сечения 
элементов 
без учета 
многовариантного загружения

Сечения 
элементов 
с учетом 
многовариантного загружения

1
Главные балки
Составной 
двутавр  
500 × 22 — 
1500 × 16

Составной 
двутавр
500 × 24 — 
1550 × 16

2
Сжатые связи по 
нижним поясам 
несущих ферм

Труба 180 × 8
Труба 203 × 12

3
Сжатые раскосы 
несущих ферм
Труба 377 × 10
Труба 377 × 12

Анализ результатов расчета показал, что для 
обеспечения необходимого уровня безопасности здания необходимо учесть максимальное 
количество факторов, оказывающих влияние 
на напряженно-деформированное состояние 
конструкций большепролетных и уникальных 
зданий и сооружений. Незначительные отличия 
в перемещениях и усилиях в конструкциях здания, полученные при учете нескольких схем 
приложения снеговой нагрузки, привели к увеличению сечений несущих конструкций. Учет 
многовариантного загружения при моделировании работы конструкций позволил принять 
правильные проектные решения, обеспечив 
надежность исследуемого объекта.

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

References

1. Serpik I.N., Mironenko I.V. Optimizaciya zhelezobetonnyh 
ram s uchetom mnogovariantnosti nagruzheniya [Optimization of reinforced concrete frames taking into account the 
multivariance of loading]. Stroitel’stvo i rekonstrukciya [Construction and reconstruction]. 2012, I. 1, pp. 33–39. 
2. Poryvaev I.A., Semenov A.A., Shigapov R.R., Belyaeva S.V., 
Kokoreva A.A. Variantnoe proektirovanie pokrytiya stadiona 
«Fisht» v gorode Sochi. Stroitel’stvo unikal’nyh zdanij i sooruzhenij [Variant design of the “Fisht” stadium in the city of Sochi. Construction of unique buildings and structures]. 2016,  
I. 6, pp. 7–33. 
3. Agahanov E.K. O razvitii kompleksnyh metodov resheniya 
zadach mekhaniki deformiruemogo tverdogo tela [On the development of complex methods for solving problems of mechanics of a deformable solid]. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki 
[Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical 
science]. 2013, I. 2, pp. 39–45.
4. Agahanov E.K., Kravchenko G.M., Osadchij E.V., Trufanova 
E.V. Raschet zdanij slozhnoj geometricheskoj formy na vetrovye vozdejstviya [Calculation of buildings of complex geometric shape for wind effects]. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki [Bulletin 

of the Dagestan State Technical University. Technical science]. 
2017, I. 2, pp. 8–17.
5. Agahanov E.K., Agahanov M.K., Batmanov E.Z. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie ot sobstvennogo vesa v gruntovom 
osnovanii s trapeceidal’nym vyrezom [The stress-strain state 
due to its own weight in a soil base with a trapezoidal cutout]. 
MATEC Web of Conferences. 193, 03047 (2018) Available at: 
https://doi.org/10.1051/matecconf/201819303047.
6. Kravchenko G.M., Trufanova E.V., Borisov S.V., Kostenko 
S.S. Dinamicheskij raschyot i analiz polusfericheskoj obolochki pokrytiya ob”ekta «Zimnij sad» Tekhnoparka Rostovskogo 
Gosudarstvennogo Stroitel’nogo Universiteta (RGSU) [Dynamic calculation and analysis of the hemispherical shell of the 
Winter Garden object of the Technopark of the Rostov State 
Construction University (RGSU)]. Inzhenernyj vestnik Dona 
[Don Engineering Bulletin]. 2016, I. 1.  Available at: ivdon.ru.
7. Agahanov E.K., Kravchenko G.M., Trufanova E.V. Regulirovanie parametrov sobstvennyh kolebanij prostranstvennogo karkasa zdaniya [Regulation of parameters of natural 
oscillations of the spatial frame of the building]. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki [Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical science]. 2016, I. 3, pp. 8–15.

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23): 10–14
 При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна  
                      DOI 10.29039/article_5d4c0a3c3ff755.70793988

Исследование живучести мембранного покрытия 
большепролетного сооружения

УДК 69.04
 
Кравченко Г.М.
Канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика» ФГБОУ ВО «Донской государственный технический 
университет» (г. Ростов-на-Дону); e-mail: Galina.907@mail.ru

Труфанова Е.В.
Канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика» ФГБОУ ВО «Донской государственный технический 
университет» (г. Ростов-на-Дону); e-mail: El.Trufanova@mail.ru

Боженкова Ю.М.
Магистрант, ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону);  
e-mail: bozhenkova-julia@yandex.ru

Суслопаров Д.А.
Магистрант, ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», (г. Ростов-на-Дону);  
e-mail: denissusloparov181995@gmail.com

Статья получена: 13.03.2019. Рассмотрена: 20.03.2019. Одобрена: 30.03.2019. Опубликована онлайн: 26.06.2019. ©РИОР

STUDY OF A DURABILITY OF THE MEMBRANE LAYER OF 
A LONG-SPAN SUPERSTRUCTURE
Galina Kravchenko 
Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Department of Mechanical 
Engineering, Don State Technical University, Rostov-on-Don; 
e-mail: galina.907@mail.ru
Elena Trufanova
Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Department of Mechanical 
Engineering, Don State Technical University, Rostov-on-Don; 
e-mail: el.trufanova@mail.ru
Julia Bozhenkova  
Master’s Degree Stundent, Don State Technical University, Rostovon-Don; e-mail: bozhenkova-julia@yandex.ru
Denis Susloparov 
Master’s Degree Student, Don State Technical University, Rostovon-Don; e-mail: denissusloparov181995@gmail.com

Manuscript received: 13.03.2019. Revised: 20.03.2019. Accepted: 
30.03.2019. Published online: 26.06.2019. ©RIOR
Abstract. The study of the membrane coating of large-span 
structures is carried out. Five stages of installation and operation of the coating are considered. The uneven snow pressure 
on the coating was calculated and applied to the finite element 
model of the structure. Based on the results, the authors also 
provide conclusions and summary about the considered structure. Two options of emergency cases have been investigated. 
The results showed that the support contour is a key element 
of the structure. The failure of any element, connection except 
of the support contour does not lead to plastic deformations 
in the coating.
Keywords: large-span building, survivability, erection sequence, 
finite element method, finite element model, stress-strain state.

Аннотация. Выполнено исследование мембранного покрытия большепролетного сооружения. Рассмотрено пять стадий монтажа и 
эксплуатации покрытия. Учтена неравномерность приложения снеговой нагрузки в расчетной конечно-элементной модели сооружения. 
По результатам расчета, учитывающего этапность возведения, сделан вывод о правильности 
принятых конструктивных решений большепролетного покрытия. Исследовано два варианта аварийного воздействия на мембранное 
покрытие. Результаты расчетов показали, что 
опорный контур — ключевой элемент системы. 
Наиболее опасная аварийная ситуация — отказ узла стыковки опорного контура и фермы. 

Отказ любых элементов, узлов, за исключением 
опорного контура, не приводит к пластическим 
деформациям в элементах покрытия. 
Ключевые слова: большепролетное здание, 
живучесть, последовательность возведения, 
метод конечных элементов, конечно-элементная модель, напряженно-деформированное 
состояние.

В современной практике проектирования 
актуальна проблема безопасности при эксплуатации строительных конструкций. Выполнение 
требований живучести конструктивных систем 
зданий и сооружений становится основной задачей строительной отрасли. Понятие живуче

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

сти определяется как свойство системы полностью или частично выполнять свое функциональное назначение при локальном отказе 
составляющих элементов конструктивной схемы [1].
В качестве объекта исследования выбрано 
большепролетное покрытие. Наиболее рациональный вариант покрытия — мембранное, 
совмещающее в себе главные достоинства оболочек: объединение несущей и ограждающей 
функций при низкой металлоемкости. Безопасность принятого конструктивного решения 
гарантируется высокой надежностью и живучестью мембранных покрытий. Покрытие опирается на железобетонные колонны, связанные 
монолитными плитами со стальным опорным 
контуром.
При исследовании живучести покрытия достаточно выполнить моделирование отказа 
«ключевых» или наиболее нагруженных элементов [2]. В исследуемом покрытии «ключевые» 
элементы представлены в виде опорного контура и угловых ферм. На живучесть оказывает 
влияние несущая способность наиболее нагруженных элементов. Уровень живучести конструкции как неповрежденного покрытия, так 
и после повреждения, оценивается индексом 
живучести Irob
n : 

 
I
R
R

R
rob
n
n
n

n
=
−

=

max,
,

max,
,
факт

0

  
(1)

где Rmax,n — связность n-го уровня;
 Rфакт,n — количество полученных повреждений на n-м этапе повреждений.
Выделены основные принципы и методики 
расчета мембранного покрытия на живучесть 
[3]: 
• в дискретных конструктивных системах аварийное воздействие вызывается неумышленным отказом одного конструктивного 
элемента или узла; 
• для моделирования отказа заменяют конечный элемент или узел граничными внутренними усилиями;
• в расчете учитываются нормативные постоянные и временные длительные нагружения; 
• узлы сопряжений конечных элементов принимают равнопрочными основным элементам;

• сталь работает как упруго-пластичный материал, характеристики стали принимают с 
нормативными значениями;
• конструкция имеет высокую живучесть, когда разрушение какого-либо элемента и перераспределение усилий на другие элементы 
не приводит к разрушению конструкции.
Условие неразрушения элементов: 

 
ε
γ
ε
max
,
≤
⋅[
]
i
ult
 
(2)

где εmax — максимальная деформация в сечении 
элемента; 
 [εult] — предельная деформация, при которой 
происходит разрыв; 
 γi — коэффициент запаса. 
Нагружение системы выполняется с поэтапным увеличением нагрузки на каждой стадии 
монтажа [4]. Величина прироста нагрузки ∆qi 
на i-ой стадии нагружения определялась по 
формуле:

 
∆q
q i
i

N

i =
−
+
3
3
1
2

3
,  
(3)

где q — суммарная расчетная нагрузка на мембранное покрытие; 
 N — количество ступеней нагружения.
Для исследования живучести покрытия применен метод конечных элементов (МКЭ) [5]. 
Конечно-элементная модель каркаса сооружения создана в программном комплексе LIRA 
10.8 в виде пространственной плитно-стержневой системы (рис. 1).

Рис. 1. Расчетная модель сооружения:  
а) 3D-вид; б) конечно-элементная модель

Для монолитного железобетонного каркаса 
приняты плиты перекрытия толщиной 220 мм 
из бетона класса В5, диафрагмы жесткости  
300 мм, сечение колонн 800 × 800 мм из бетона 
класса В30. Опорный контур выполнен из стального короба, угловые фермы — металлические, 
мембранное покрытие из металлического листа 
толщиной 4 мм, монтажные элементы «посте

Construction and Architecture (2019) Vol. 7. Issue 2 (23)

RIOR
Строительство и архитектура (2019). Том 7. Выпуск 2 (23)

ли» проектируются в виде стальных полос сечением 300 × 6 мм с шагом 3 м. 
В расчетной модели учтен собственный вес 
элементов конструкций, снеговое и ветровое 
воздействия [6]. Расчет выполнен с учетом 
последовательности монтажа. Рассмотрены 
пять стадий: навеска монтажных элементов 
«постели»; раскладка листов мембраны; заварка мембраны; учет веса кровли; действие 
равномерной или неравномерной снеговой 
нагрузки. 
Выполнен расчет с учетом этапности возведения и нагружения конструкций покрытия. 
На рис. 2 показаны перемещения опорного 
контура и мембраны с уточнением значений 
результатов расчета за стадию и относительно 
начального положения [7].

 
Рис. 2. Вертикальные перемещения:  
а) опорного контура, стадия 1; б) опорного контура  
и мембраны, стадия 2

В результате расчета конструкций на третей 
и четвертой стадиях получены главные напряжения в конструкциях покрытия (рис. 3).

 
 Рис. 3. Главные напряжения:  
а) стадия 3; б) стадия 4

На четвертой стадии выполнен анализ прироста моментов в мембранном покрытии. 
Максимальный крутящий момент в мембране 
составил 531 тс*м, в опорном контуре — 113 тс*м 
(рис. 4).

 
Рис. 4. Изополя крутящего момента на 4-й стадии  
этапности возведения

На пятой стадии расчета учтена работа конструкции покрытия при неравномерной снеговой нагрузке (рис. 5). 

 
Рис. 5. Варианты учета снеговой нагрузки:  
а) первый вариант; б) второй вариант; в) третий вариант

На рис. 6. показаны изополя крутящих моментов и главных напряжений при учете неравномерной снеговой нагрузки.

 
Рис. 6. Результаты расчета 5-го этапа монтажа:  
а) крутящие моменты; б) главные напряжения

Анализ результатов расчета показал, что каркас здания способен воспринимать горизонтальные и вертикальные воздействия, обеспечивать устойчивость при свободном перемещении опорного контура в направлении, ортого