Строительство и архитектура, 2014, том 2, № 2 (3)

S. Evtushenko (Novocherkassk)

O. Popova (Moscow)
V. Kosmin (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 2014, 
volume 2 (2 issues) 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.

K. Anakhaev (Nalchik)
T. Bock (Munich, Germany)
A. Bulgakov (Dresden, Germany)
V. Dyba (Novocherkassk)
S. Ilvitskaya (Moscow)
Yu. Krivoborodov (Moscow)
R. Magomedov (Makhachkala)
L. Mailyan (Rostov-on-Don)
L. Makovskiy (Moscow)
S. Matsiy (Krasnodar)
A. Nevzorov (Arkhangelsk)
S. Roschina (Vladimir)
S. Samchenko (Moscow)
S. Sheina (Rostov-on-Don)
G. Skibin (Novocherkassk)
A. Sventikov (Voronezh)
Yu. Svistunov (Krasnodar)
V. Volosukhin (Novocherkassk)

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

Advertising information: If you are interested in advertising or other commercial 
opportunities please e-mail:  book@rior.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
book@rior.ru or +7(495)280-15-96.

© RIOR, 2014.

CONSTRUCTION
AND ARCHITECTURE

SCIENCE

RIOR

ISSN 2308-0191
DOI 10.12737/issn.2308-0191

Volume 2
Issue 2
December 2014

EDITOR-IN-CHEIF
EDITORIAL BOARD *

MANAGING EDITORS

SCIENTIFIC  AND  PRACTICAL  JOURNAL

Евтушенко Сергей Иванович

профессор, д-р техн. наук,

Почетный работник высшего
профессионального образования РФ

заведующий кафедрой «Сопротивление
материалов, строительная и прикладная
механика» ФГБОУ ВПО «Южно-Российский
государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)»

(Новочеркасск)

Попова Ольга Валерьевна
(Москва)

Космин Владимир Витальевич
(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 публикуемых 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 2014 г. запланирован выход тома 2 (2 выпуска). 
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.
Письма и материалы для публикации высылайте по адресу: 127282, Россия, 
Москва, ул. Полярная, д. 31В (ИЦ РИОР) или на e-mail  book@rior.ru.
Заказы, жалобы и запросы: Пишите на  book@rior.ru или 
звоните +7(495)280-15-96.
Приобретение старых выпусков: Старые, ранее опубликованные выпуски доступны по запросу:  book@rior.ru, 
+7(495)280-15-96. Можно приобрести полные тома и 
отдельные выпуски за 2013 и 2014 гг.
© ООО «Издательский Центр РИОР», 2014.

Формат 60x88/8.  Бумага офсетная. Тираж 999 экз. Заказ № 

СТРОИТЕЛЬСТВО
И  АРХИТЕКТУРА

ISSN 2308-0191
DOI 10.12737/issn.2308-0191

Том 2
Выпуск 2
Декабрь 2014

НАУКА

РИОР

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР

ВЫПУСКАЮЩИЕ РЕДАКТОРЫ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ *

* Полный список членов редакционного совета можно найти
на  www.naukaru.ru.

Анахаев Кошкинбай Назирович (Нальчик)
Бок Томас (Мюнхен, Германия)
Булгаков Алексей Григорьевич (Дрезден, Германия)
Волосухин Виктор Алексеевич (Новочеркасск)
Дыба Владимир Петрович (Новочеркасск)
Ильвицкая Светлана Валерьевна (Москва)
Кривобородов Юрий Романович (Москва)
Магомедов Расул Магомедович (Махачкала)
Маилян Левон Рафаэлович (Ростов-на-Дону)
Маковский Лев Вениаминович (Москва)
Маций Сергей Иосифович (Краснодар)
Невзоров Александр Леонидович (Архангельск)
Рощина Светлана Ивановна (Владимир)
Самченко Светлана Васильевна (Москва)
Свентиков Андрей Александрович (Воронеж)
Свистунов Юрий Анатольевич (Краснодар)
Скибин Геннадий Михайлович (Новочеркасск)
Шеина Светлана Георгиевна (Ростов-на-Дону)

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ  ЖУРНАЛ

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3)

RIOR
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3)

69 ОТ РЕДАКТОРА

АРХИТЕКТУРА

70 Композиционные принципы 
гармонизации современной архитектуры
в исторической среде 
Тумасов А.А.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ,
ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

73 Экспериментальное исследование 
шарнирного узла стальных 
пространственных стержневых 
конструкций 
Бузало Н.А., Алексеев С.А., Петров И.А., 
Царитова Н.Г.

77 Современный метод расчета напряженнодеформированного состояния 
предварительно напряженных 
железобетонных конструкций
Исхакова Э.Р.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

83 Определение экстремальных напряжений 
в барабанах высокого давления 
энергетических котлов 
Курепин М.П., Сербиновский М.Ю.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО
ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ,
АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ
И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ

91 Технический мониторинг мостовых 
сооружений на сети региональных 
автодорог
Евтушенко С.И., Крахмальный Т.А., 
Крахмальная М.П. 

69 EDITORIAL

ARCHITECTURE

70 The composite principles of harmonization
of modern architecture in the historic 
environment 
Alexander Tumasov

CONSTRUCTION DESIGNS,
BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

73  Experimental research
of a hinge unit
of steel spatial
grid framings 
Nina Buzalo, Sergey Alekseev, Igor Petrov, 
Nadezhda Tsaritova

77 Modern calculation method
of the prestressed state
of the reinforced-concrete
structures 
Elvira Iskhakova

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

83 Determination of extreme pressure
in the high pressure drums
of power boilers 
Maxim Kurepin, Michael Serbinovsky 

DESIGN AND CONSTRUCTION
OF ROADS, SUBWAYS,
AIRFIELDS, BRIDGES
AND TRANSPORT TUNNELS

91 Technical monitoring
of bridge constructions on a network
of regional highways 
Sergey Evtushenko, Timofey Krahmalniy, 
Marina Krahmalnaya

СОДЕРЖАНИЕ
CONTENTS

III

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3)

RIOR
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3)

МОНИТОРИНГ И ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ

 96 Геотехнические исследования при анализе 
возможности реконструкций здания
(на примере здания киностудии по
ул. Красноармейская, 94/ ул. Островского, 92 
в г. Ростове-на-Дону) 
Субботин А.И., Субботин В.А.,
Субботин И.А. 

100 Определение причин разрушения 
материалов кирпичной кладки на участках 
фасадов строящихся зданий жилого 
квартала в микрорайоне «Октябрьский»
г. Новочеркасска Ростовской области 
Субботин А.И., Субботин В.А.,
Субботин И.А. 

104 Реконструкция стадиона «Ермак»
и площади Юбилейной в городе 
Новочеркасске 
Тумасов А.А, Кибалова Т.В.,
Петренко Я.В. 

108 СОДЕРЖАНИЕ ТОМА 2
(2014, ВЫП. 1–2)

На последних страницах журнала 
можно найти:

• информацию для авторов;

• информацию о всех журналах
ИЦ РИОР;

• условия подписки

MONITORING AND INSPECTION
OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

 96 Geotechnical investigation in analisys
of the pos sibility of reconstruction of buildings 
(by the ex ample of building of the film studio, 
Krasnoarmeyskaya Str., 94 / Ostrovskaya Str., 92 
in Rostov-on-Don, Rostov region) 
Anatolii Subbotin, Vitaly Subbotin,
Ignat Subbotin 

100 Determining the causes of failure of brick 
masonry materials in the areas of facades
of buildings under construction of residential 
quarters in the neighborhood unit “October” 
(Novocherkassk, Rostov region)
Anatolii Subbotin, Vitaly Subbotin,
Ignat Subbotin

104 Reconstruction of the «Ermak» stadium
and the square of Jubilee
in Novocherkassk 
Alexander Tumasov, Tatiana Kibalova, 
Yana Petrenko

108 CONTENTS OF VOLUME 2
(2014, ISSUES 1–2)

On the last pages of the journal
you can fi nd:

• information for the journals:

• information about all the journals
of RIOR;

• terms of subscription

IV

 
Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 70–72 

69
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 70–72

Уважаемые читатели и авторы!

В этом номере журнала представлены несколько статей по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной памяти одного из 
моих учителей, профессора, доктора технических 
наук, крупного специалиста в области проектирования 
и строительства уникальных мостовых сооружений 
Игоря Святославовича Дурова (1914–1994 гг.).
И.С. Дуров родился 1 сентября 1914 г. В трудные 
годы возрождения России после гражданской войны 
окончил техникум, а в 1938 г. с отличием окончил 
Новочеркасский политехнический институт по специальности «Автомагистрали и городские пути сообщения» с присвоением квалификации инженерстроитель. С 1938 по 1943 г. И.С. Дуров занимался 
проектированием и строительством мостов, промышленных и оборонных сооружений.
В период с 1943 по 1945 г. И.С. Дуров воевал в 
воинском звании старшины в составе добровольческого танкового Гвардейского Уральско-Львовского 
корпуса. Он был ранен и лишился одной ноги. На 
встречах со студентами университета он показывал 
собственноручно нарисованную карту с боевым путем танкового корпуса.
С 1946 г. Игорь Святославович работал в Новочеркасском политехническом институте ассистентом. 
После защиты кандидатской диссертации «Железо
От редактора

бетонные мосты висячей системы» (1950 г.) он с 1952 
по 1984 г. заведовал кафедрой «Строительные конструкции». С 1956 по 1960 г. был деканом строительного факультета. В 1970 г. защитил в Московском 
автодорожном институте докторскую диссертацию 
«Деформационный расчет висячих мостов». Результаты научной работы И.С. Дурова в этом направлении 
изложены в монографии «Деформационный расчет 
висячих мостов по линиям влияния» и в 80 научных 
работах. И.С. Дуров создал широко признанную научную школу, под его руководством защищено 3 докторских и 17 кандидатских диссертаций. 
По инициативе И.С. Дурова и при его непосредственном участии в НПИ были разработаны проекты 
и осуществлено строительство трех спортивных корпусов, учебно-лабораторного корпуса, реконструирован концертный зал, создан спортивный лагерь 
отдыха на острове на реке Дон. Игорь Святославович 
многие годы был солистом оперного народного театра НПИ. 
Заслуги профессора И.С. Дурова отмечены государственными наградами: двумя орденами Отечественной войны I степени, орденами Трудового Красного Знамени и Октябрьской революции, восемью 
медалями.

Главный редактор
Сергей Иванович Евтушенко

 
Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3) 

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3)

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 70–72 
DOI 10.12737/5953

70
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 70–72

При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна

Композиционные принципы гармонизации современной 
архитектуры в исторической среде

УДК 69.05+711.2

Тумасов Александр Анатольевич
канд. архитектуры, профессор кафедры «Строительные конструкции, строительная и прикладная механика», доцент, Южно-Российский 
государственный политехнический университет им. М.И. Платова (Новочеркасск); e-mail: mpb-npi@mail.ru

Статья получена: 09.10.2014. Рассмотрена: 13.10.2014. Одобрена: 16.10.2014. Опубликована онлайн: 31.12.2014. © РИОР

Аннотация. Включая современный объект в определенную пространственную среду, обладающую определенной образной и исторической характеристикой, 
архитектор решает сложную задачу уважительно-тактичного отношения к прошлому и гармоничного сочетания с ним нового. Здесь важен культурный и профессиональный потенциал реформатора, позволяющий ему правильно выбрать художественно-стилевую 
концепцию. Владея всем арсеналом архитектурнокомпозиционных средств, он выбирает те, которые 
необходимы в конкретной ситуации.
Выделяя художественно-стилистический аспект формообразования в сложившейся исторической среде, 
художник непосредственно или опосредовано использует пластический язык архитектуры, чтобы перекинуть 
смысловые мосты через различные стили и эпохи.
Рассматриваются отдельные примеры удачного использования средств гармонизации в застройке исторических центров таких городов, как Прага, Вена. 
В пышную эклектичную застройку XIX в. великолепно вписаны объекты в современных архитектурноконструктивных системах, контрастирующие своей 
лаконичностью и используемыми материалами.

Ключевые слова: композиционные принципы, гармонизация, художественно-стилистический аспект.

В условиях современного строительства, имеющего 
широкие возможности использования технологических средств и располагающего многообразием продукции современной индустрии (материалы, конструкции и т.п.), все острее встает вопрос тактичного и бережного отношения к среде, которую мы 
преобразовываем, которая несет исторический и 
культурный шлейф развития всего человечества. Погружая современный объект в определенную пространственную среду, обладающую определенной 
образной характеристикой, архитектор возлагает на 
себя серьезную ответственность за сохранение гармонии сложившегося многообразия [2].
Образность пространственной среды может иметь 
четкую стилевую принадлежность или быть результатом 
многолетних преобразований, отпечатком многих стилевых эпох. В творческом процессе анализа среды и 
поиска путей решений необходимой задачи внедрения 
в нее важную роль играет культурный и профессиональный потенциал архитектуры. От него зависит вы
THE COMPOSITE PRINCIPLES OF HARMONIZATION OF 
MODERN ARCHITECTURE IN THE HISTORIC ENVIRONMENT
Alexander Tumasov
Ph.D. in Architecture, Associate Professor, Professor of Department  
“Building Constructions, Structural Analysis, and Applied mechanics” 
Platov South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk): 
e-mail: mpb-npi@mail.ru.
Manuscript received: 09.10.2014. Revised: 13.10.2014. Accepted: 
16.10.2014. Published online: 31.12.2014. © RIOR
Abstract. Including modern object in the certain spatial environment possessing a certain figurative and historical characteristic, the architect solves 
a complex problem of the valid and tactful relation to the past and a harmonious combination of new and old. Here the cultural and professional 

potential of the reformer is important allowing him to choose correct art 
and style concept. Owning all arsenals of architectural and composite 
means, he needs to choose what are necessary in a concrete situation. 
Allocating art and stylistic aspect of a shaping in the developed historical 
environment the artist directly or indirectly uses plastic language of architecture to throw semantic bridges through various styles and eras. 
Separate (some) examples of successful use of means of harmonization in building of historic centers of such cities as Prague, Vienna 
are considered. The objects in modern architectural and constructive systems contrasting its conciseness and used materials are perfectly entered in magnificent eclectic building of the 19th century. 
Keywords: composite principles, harmonization, art and stylistic 
aspect.

 
Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 70–72 

71
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 70–72

бор художественной концепции преобразования: пойти по пути противопоставления нового и старого, исторического и современного, или найти приемы 
гармоничного переплетения архитектурных стилей. 
Можно найти гармонию сохранения грани архитектурных эпох, можно использовать в современной архитектуре пластический язык исторических объектов, вплоть 
до архитектурных цитат (постмодерн) [4]. Границы 
архитектурно-композиционных средств достаточны 
для достижения различных художественных целей; искусство архитектора в том, чтобы точно, в конкретном 
случае, выбрать ту или иную концепцию, решая при 
этом злободневные вопросы модернизации среды.
Теория архитектуры давала множество противоречивых рекомендаций по поводу внедрения в историческую среду. Не одно из них, даже такое «как архитектура должна отражать свою эпоху», нельзя воспринимать 
категорично [1]. История говорит, что в искусстве категорические высказывания нежизнеспособны. Только 
талант архитектора, его уважительное отношение к 
культуре позволят ему выбрать правильные образные 
и стилистические приоритеты в решении задачи преобразования архитектурной среды.
Расчленяя многофакторный и многогранный процесс социально-функционального преобразования 
архитектурной среды, выделим лишь художественностилистический аспект, являющийся важнейшим 
элементом ее гармонизации. Художественно-стилистический процесс гармонизации заключен в использовании способов и методов архитектурной композиции, ее арсенала богатейших средств. Язык архитектуры очень гибок и разнообразен, способен 
перекидывать смысловые мосты через различные 
стили, эпохи; приспосабливаться к определенной 
архитектурной и природной среде. В чем разгадка 
этой универсальности и комбинаторики?
Рассматривая отдельные примеры модернизации 
сложившейся исторической среды с внедрением современных объектов, попытаемся найти этот композиционный ключ, который чудесным образом устанавливает гармонию между новым и старым.
В столице Австрии, городе великолепных ансамблей XIX и XX вв., в центральной исторической части 
построен многофункциональный комплекс, поражающий своеобразным контрастом легких округлых 
и геометрически угловатых форм (рис. 1).
Несмотря на то, что данный объект по форме и по 
материалу контрастен окружающей эклектической архитектуре конца XIX в. с богатым пластическим решением стен и их деталей, при восприятии всей застройки 

создается ощущение гармонии. Новый объект разрядил 
череду сплошной застройки и однообразие ритма, но в 
то же время автор точно нашел масштаб здания и соразмерность отдельных элементов и членений новодела с 
окружающими деталями. К тому же чудесное отражательное свойство стекла позволяет ощутить на фасаде 
нового здания следы уже существующей архитектуры. 
Нюансное цветовое соотношение новой и старых форм, 
четкое тектоническое прочтение динамичного образования —― все это также гармонизирует модернизируемую 
среду, оставляя в ней свой временной след.
Другой объект — жилой дом с офисными помещениями в рядовой исторической застройке улицы 
в центре Праги (рис. 2).
Новое восьмиэтажное здание образует объемную 
композицию, пристраиваясь и охватывая здание конца 
XIX в. с пышным эклектичным фасадом. Автор использовал своеобразное пластическое решение формы, 
резко расчленив ее выше пятого этажа. Метрическое 
членение поля стены на первых пяти этажах выполнено с использованием модуля, масштабного элементам 
исторической архитектуры. Увеличивая вертикальность 
проемов верхних этажей, он непосредственно копирует пропорции проемов соседнего здания. Вместо классического карнизного завершения новый объект заканчивается этажом цилиндрической формы с ажурным округлым козырьком. Цветовое решение нового 
здания в нюансном монохромном отношении к колориту всей застройки.
Современный пластический язык в сочетании с 
опосредованным использованием композиционных 
приемов убеждает в данном случае в единстве эволюционизирующего образа среды.

Рис. 1. Многофункциональный общественный комплекс 
в Вене

 
Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 70–72 

72
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 70–72

Множество художников сознательно или интуитивно творчески используют приемы композиции при решении сложных задач внедрения в сложившуюся историческую среду [3]. В архитектуре можно наблюдать и 
особое отношение к гармонии, где связь осуществляется на уровне макроформ — с «птичьего полета» (рис. 3). 
Все это убеждает лишь в том, что суть гармонии —― 
в искусстве использования композиционных приемов, 
непосредственно или опосредованно устанавливающих 
связь между архитектурой различных эпох.
Рис. 2. Жилой дом с офисными помещениями в Праге

Рис. 3. Театральный комплекс в Праге

1.
Гидион З. Пространство, время, архитектура. М.: Стройиздат, 1977.

2.
Маслов А.В. Новая архитектура в исторической среде. М.: 
Стройиздат, 1990. 

3.
Теория композиции в советской архитектуре / Под ред. 
Л.И. Кулишовой. М.: Стройиздат, 1986. 

Литература

4.
Тумасов А.А. Модернизация и приспособление памятников 
архитектуры к современным условиям эксплуатации // Изв. 
вузов, Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. Прил. № 12; 
Проблемы строительства и архитектуры. Ч. 1. С. 125–128.

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 73–76 
DOI 10.12737/5968

73
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 73–76

При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна

Экспериментальное исследование шарнирного узла 
стальных пространственных стержневых конструкций

УДК 69.691.7

Бузало Нина Александровна
канд. техн. наук, профессор, заведующая кафедрой «Строительные конструкции, строительная и прикладная механика», Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова (Новочеркасск); e-mail: buzalo_n@mail.ru;

Алексеев Сергей Александрович
канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительные конструкции, строительная и прикладная механика», Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова (Новочеркасск); e-mail: alex0555@yandex.ru;

Петров Игорь Альбертович
канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительные конструкции,  строительная и прикладная механика», Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова (Новочеркасск); e-mail: petroff_i@mail.ru;

Царитова Надежда Геннадьевна
старший преподаватель кафедры «Строительные конструкции, строительная и прикладная механика», Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова (Новочеркасск); e-mail: ncaritova@yandex.ru.

Статья получена: 14.10.2014. Рассмотрена: 17.07.2014. Одобрена: 20.10.2014. Опубликована онлайн: 31.12.2014. © РИОР

EXPERIMENTAL RESEARCH OF A HINGE UNIT OF STEEL 
SPATIAL GRID FRAMINGS
Nina Buzalo 
Ph.D. in Engineering, Professor, head of Department “Building Constructions, Structural Analysis, and Applied Mechanics”, Platov South-Russian 
State Polytechnic University (Novocherkassk); e-mail: buzalo_n@mail.ru;
Sergey Alekseev 
Ph.D. in Engineering, Associate Professor of Department “Building 
Constructions, Structural Analysis, and Applied Mechanics”, Platov 
South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk), e-mail: 
alex0555@yandex.ru;
Igor Petrov 
Ph.D. in Engineering, Associate Professor Senior Lecture of Department 
“Building Constructions, structural Analysis, and Applied Mechanics”, 
Platov South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk), 
e-mail: petroff_i@mail.ru;
Nadezhda Tsaritova 
Senior lecturer of Department “Building Constructions, structural 
Analysis, and Applied Mechanics”, Platov South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk); e-mail: ncaritova@yandex.ru.

Manuscript received: 14.10.2014. Revised: 17.10.2014. Accepted: 
20.07.2014. Published online: 31.10.2014. © RIOR
Abstract. The authors carried out a research of the stress&strain state 
of the hinge unit of light spatial grid framings of regular structure. The 
solid model of the hinge unit was previously created and numerical 
simulation was performed. Calculation identified that the weak point 
of the hinge unit is connecting disk. In the disk during loading plastic 
deformation can arise. For verification of results of a pilot study the 
experimental research was required. The test of disk was executed 
with application of a specially designed installation on universal tensile testing machine in the laboratory of the University. Mechanical 
characteristics of steel from which the disk was made were identified 
by a certified laboratory destructive control methods in accordance 
with the State Standard. The experimental results are compared with 
the simulation results. The authors give recommendations for optimizing the design of the hinge unit.
Keywords: experimental research; spatial grid framing; hinge unit; 
test set.

Аннотация. Авторами выполнено исследование напряженно-деформированного состояния узла соединения стержней легкой пространственной конструкции регулярной структуры. Предварительно была 
создана твердотельная модель узла и выполнено его 
численное моделирование. Расчетом установлено, 
что слабым местом узла является соединительный 

диск, в котором при нагружении могут возникнуть 
пластические деформации. Для верификации результатов требовалось проведение экспериментального 
исследования. Испытание диска выполнено с применением специально изготовленной установки на 
универсальной разрывной машине в лаборатории 
университета. Механические характеристики стали, 

 
Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 73–76

74
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 73–76

из которой изготовлен диск, определены аттестованной лабораторией разрушающих методов контроля 
в соответствии с ГОСТ. Результаты эксперимента сопоставлены с результатами численного моделирования. Даны рекомендации по оптимизации конструкции узла.
Ключевые слова: экспериментальное исследование, 
пространственная стержневая конструкция, шарнирный узел, испытательная установка.

Совершенствование стальных конструкций протекает по пути экономии стали. Предлагаются все и 
новые формы пространственных конструкций, имеющих заведомо меньший расход металла по сравнению с конструкциями плоскими. Пространственные 
стержневые конструкции (ПСК) проектируются в 
виде вертикальных перекрестных ферм или, чаще 
всего, регулярных структур, построенных на принципе многосвязности, составленных из правильных 
и полуправильных многогранников.
Самыми трудоемкими элементами в ПСК являются 
узлы. При всем многообразии существующих решений остается актуальной задача разработки новых 
соединительных элементов минимальной массы, позволяющих соединять различное число стержней, 
расположенных в разных плоскостях.
Для соединения элементов трубчатого сечения 
легких быстровозводимых ПСК регулярной структуры предлагается оригинальный универсальный 
узел [1]. Конструкция узла позволяет изготавливать 
однотипные элементы на высокопроизводительных производственных линиях, обеспечивает доступность и целесообразность крупноблочного 
монтажа, позволяет транспортировать отправочные элементы пространственной системы в упакованном виде.
Узел состоит из прижимных дисков с прорезями, 
соединяемых центральным стяжным болтом, между 
которыми радиально в плане расположены стержни 
со сферическими наконечниками. В дисках на обращенных одна к другой поверхностях сняты фаски 
по кромкам отверстий под сферические наконечники. Между прорезями диски соединяются фиксирующими болтами, затягиваемыми после монтажа 
конструкции. Углы между стержнями могут варьироваться в зависимости от вида ПСК. Достоинством 
такого узла является возможность простого демонтажа и повторного монтажа ПСК.
Авторами выполнено численное исследование 
узла с помощью моделирования в программном ком
плексе ANSYS [2] и в результате  выявлены слабые 
места в конструкции узла, что потребовало проведения натурного эксперимента для уточнения параметров напряженно-деформированного состояния прижимного диска (рис. 1, а).

Для проведения эксперимента в мастерских 
ЮРГПУ (НПИ) изготовлены образцы прижимных 
дисков (рис. 1, б) и устройство для нагружения исследуемых образцов.
Диск изготовлен из стальной пластины толщиной 5 мм, с центральным отверстием под прижимной болт, с фасками с внутренней стороны прорезей 
для крепления стержней со сферическими наконечниками.
Механические характеристики стали определяли 
испытанием на растяжение вплоть до разрушения 
плоских образцов, вырезанных из той же заготовки, 
что и диски (рис. 2).

Отбор проб для механических испытаний производился в соответствии с ГОСТ 7564-97 [3]. Изготовление образцов и их испытания на растяжение проводились по ГОСТ 1497-84 [4].

а
б

Рис. 1. Вид планки: а ―— выполненный в программе 
SolidWorks; б —― изготовленный в металле

Рис. 2. Стандартные образцы для испытаний на растяжение

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 73–76

75
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 73–76

Механические испытания были проведены в лаборатории разрушающих методов контроля ОАО 
«ЭРП Ростовское». Среднее значение временного 
сопротивления (предела прочности) стали плоских 
образцов составило 453,4 МПа, а среднее значение 
предела текучести ―— 280 МПа.
Испытания дисков планок на внецентренное сжатие проводились статической нагрузкой на специально сконструированной установке на базе универсальной машины типа УММ-5 ГОСТ 7588-61 с предельной нагрузкой 5 т (рис. 3).

Нагружающее устройство машины позволяет прикладывать силу с малой скоростью, фиксировать и 
при необходимости стабилизировать ее значение на 
постоянном уровне.
Общий вид испытательной установки приведен 
на рис. 4.
Давление от машины передается на шарик (через 
специально изготовленные пуансоны со съемными 
обоймами для шариков) и далее ―— непосредственно 
на пластину (рис. 5).

Рис. 3. Универсальная машина УММ-5: 1 — место установки 
образца (кулачки); 2 — вращающийся винт; 3 — рукоятка 
переключения передач (используется три передачи); 
4 — шкала динамометра; 5 — место выхода динамограмм

Рис. 4. Общий вид испытательной установки

Нагрузку прикладывали ступенчато, на каждой 
ступени регистрировали прогибы диска по показаниям приборов.
Результаты эксперимента в целом соответствуют 
данным теоретического расчета: прогибы в упругой 

а
б

Рис. 5. Испытательная установка: а — вид установки; 
б — шкала динамометра

 
Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 2 (3): 73–76

76
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 2 (3). С. 73–76

стадии (теоретические и замеренные при испытаниях) 
практически совпадали, а при развитии пластических 
деформаций разница между теоретическими и экспериментальными прогибами не превышала 15 %, причем 

1.
Царитова Н.Г. Принципы формообразования пространственных стержневых конструкций. Известия ОрелГТУ. Серия 
«Строительство. Транспорт». 2009. № 2/21 (553) (март–апрель). 
URL: http://www.gu-unpk.ru/science/journal/sir/archive.

2.
Бузало Н.А., Алексеев С.А., Царитова Н.Г. Численное исследование шарнирного узла пространственной стержневой конструкции. URL: http://naukovedenie.ru/index.php?p=issue-2-14. 

при нагрузках, близких к предельным, эта разница 
уменьшалась до 8–10 %. Полученные экспериментальные данные позволяют считать использованные теоретические решения достаточно достоверными.

Литература

3.
ГОСТ 7564–97. Прокат, общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических 
испытаний. 

4.
ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение.