Із 20 квітня до 22 квітня 2026 року в Опольській Політехніці (м. Ополє, Республіка Польща) відбулася 7-ма Міжнародна конференція «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)» — 7^th International Conference «Environmental Challenges in Civil Engineering (ECCE 2026)» (рис. 1).

Рис. 1. Логотип 7-мої Міжнародної конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)

Конференція організована факультетом будівництва та архітектури Опольської Політехніки, Опольським відділенням Польської асоціації інженерів-будівельників і техніків, Опольською районною палатою інженерів-будівельників, Комісією цивільного будівництва Катовіцького відділення Польської академії наук.

Варто зазначити, що започаткована у 2014 році ця наукова конференція проводиться кожні два роки в Опольській Політехніці у місті Ополє й має непересічну історію, понєваж одразу здобула репутацію заходу з високим науково-технічним статусом, про що свідчить той факт, що в її роботі вважають за честь прийняти участь найвідоміші вчені, науково-технічні працівники й інженери з багатьох країн світу.

На цьогорічній 7-й Міжнародній конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026) було розглянуто не лише широкий спектр лекцій та презентацій і фактично створено майданчик для обговорення та обміну досвідом щодо останніх розробок у галузі досліджень, аналізу та методів проєктування, стандартизації, виготовлення, обслуговування, реконструкції й відновлення сталевих, алюмінієвих, композитних чи бетонних і залізобетонних конструкцій, а й реалізовано певні супровідні заходи з метою забезпечення задоволення очікувань найширшого кола учасників.

Конференція зібрала близько 100 науковців, інженерів, виготовлювачів, будівельників і експлуатаційників із 13 країн світу – Італійської Республіки, Китайської Народної Республіки, Королівства Нідерландів, Королівства Норвегії, Литовської Республіки, Об’єднаних Арабських Еміратів, Португальської Республіки, Республіки Польщі, Румунії, Словацької Республіки, Сполучених Штатів Америки, України та Федеративної Республіки Німеччини.

Україну на конференції представляв Генеральний директор ТОВ «Український інститут сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського», член-кореспондент НАН України, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор О.В. Шимановський.

На робочих засіданнях конференції було розглянуто 39 доповідей, які розподілялися на сім тематичних сесій, і були пов’язані з:

• реконструкцією та реновацією історичних будівель, довговічністю будівель і споруд;

• інноваційними технологіями будівництва та експлуатації будівель промислової, гідротехнічної, комунальної та транспортної інфраструктури в контексті охорони навколишнього середовища;

• матеріалознавством, будівельною фізикою, різноманітними будівельними питаннями, інформаційним моделюванням будівель (Building Information Modeling), а також організацією та управлінням інвестиціями в стале будівництво;

• архітектурою, містобудуванням і просторовим плануванням у контексті ідеї сталого розвитку.

Наукові доповіді учасників конференції висвітлювали актуальні аспекти розрахунків напружено-деформованого стану, проєктування, виготовлення, монтажу, експлуатації та утримання будівель і інженерних споруд за наступними напрямками наукових досліджень:

• спеціальні та промислові металеві конструкції;

• композитні сталеві та бетонні конструкції, зокрема зі збірних елементів;

• формування і моделювання конструкцій зі сталі, бетону, дерева, алюмінію, скла, композитів;

• проблеми міцності, стійкості, втоми, руйнування, надійності та довговічності конструкцій;

• розроблення та впровадження нових будівельних матеріалів;

• розроблення та впровадження нових технологій при виготовленні конструкцій

й іншими питаннями, пов’язаними з темою конференції, всі які були цікавими для фахівців будівельної галузі (рис. 2).

Рис. 2. Робочий епізод 7-ї Міжнародної конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)

Перед доповіддю О.В. Шимановського Голова організаційного комітету 7-мої Міжнародної конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)» доктор технічних наук, професор Вєслав Баран представив його учасникам конференції і повідомив, що Український інститут сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського має довготривале плідне партнерство з багатьма польськими Політехніками, а з Політехніками у містах Вроцлаві, Гданську, Глівіце, Жешові та Ополє укладені угоди про співпрацю, згідно яких виконано чимало важливих науково-технічних розробок і підготовлено низку публікацій (рис. 3). Поза тим учасників конференції було поінформовано, що між Українським інститутом сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського та Опольською Політехнікою досягнуто домовленості щодо подальшої співпраці як у наукових ініціативах, так і в проєктах, що сприятимуть відбудові вільної України, зокрема реконструкції її транспортної інфраструктури. Водночас Вєслав Баран вручив О.В. Шимановському Сертифікат про участь у конференції (рис. 4).

Рис. 3. Голова організаційного комітету 7-мої Міжнародної конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)
доктор технічних наук, професор Вєслав Баран (ліворуч) представляє учасникам конференції
члена-кореспондента НАН України О.В. Шимановського (праворуч) перед виступом

Рис. 4. Сертифікат про участь О.В.Шимановського в 7-мій Міжнародній конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)

Доповідь О.В. Шимановського на конференції була присвячена роботам інституту щодо дослідження та підвищення несної здатності великопрогонового висячого покриття виставкового павільйону (рис. 5, 6). В доповіді висвітлені питання особливостей побудови розрахункової і топологічної схеми покриття й формування сполучень зовнішніх навантаг і впливів, а також наведені результати аналізу проведених розрахунків. Значна увага приділена принципам і застосованим конструктивним рішення щодо підвищення несної здатності висячого покриття.

Під час доповіді у учасників конференції виникло багато питань стосовно кожного етапу проведених робіт, на які були надані вичерпні відповіді.

Рис. 5. Виступ члена-кореспондента НАН України О.В.Шимановського на 7-мій Міжнародній конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)

Рис. 6. Виступ члена-кореспондента НАН України О.В.Шимановського на 7-мій Міжнародній конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026)

Оригінал тексту доповіді О.В.Шимановського на 7-мій Міжнародній конференції «Екологічні проблеми в цивільному будівництві (ЕПЦБ 2026) наводиться нижче.

Szanowny Panie Przewodniczący, Szanowne Panie i Panowie!

Chciałbym przedstawić główne zagadnienia, opisane w artykule na temat: „Zwiększenie nośności podwieszanego systemu dachowego pawilonu wystawowego”. Na wstępie chciałbym podkreślić, że w artykule opisane wyniki analizy obliczeniowe systemu podwieszonego dachu pawilonu wystawowego. Mianowicie zbadano stan naprężeń i odkształceń tego pawilonu.

Przekrycie ma kształt paraboloidy hiperbolicznej z różnicą pionowych punktów naroży konturu wynoszącą 20 m, odległość między osiami słupów w planie wynosi 94,34 m, a długości przekątnych wynoszą 100 i 160 metrów (proszę popatrzeć rysunek 1).

Rys. 1. Schemat konstrukcyjny układu dachowego: a – widok ogólny; b – rzut poziomy; c – widok A; d – widok B

Głównymi elementami nośnymi podwieszonego przekrycia są elementy prętowe wykonane z ceowników o rozmiarze 400 mm o określonej sztywności giętno-skrętnej, które są rozmieszczone po tworzącej z krokiem 3,776 m na zamkniętym, sprężysto-podatnym, wsporczym obwodowym elemencie konstrukcyjnym rura stalowa (Ø1200×14) z wypełnieniem zbrojonym betonem, zamocowanym według założeń projektowych za pomocą płyty stalowej (2000×25 mm).

Na elementach prostoliniowych konstrukcji paraboloidy hiperbolicznej, została zamocowana za pomocą śrub konstrukcja z profilowanych blach trapezowych, na której wykonana jest elastyczna membrana dachowa.

Zaproponowana konstrukcja powłoki zapewnia maksymalną redukcję zużycia materiałów przy montażu systemów wiszących i w pełni odpowiada wymaganiom współczesnej technologii w zakresie produkcji i montażu takich systemów.

Na rysunku 2 przedstawiono przekroje głównych elementów konstrukcji nośnej powłoki przykrycia w postaci prętów o skończonej sztywności z ceowników (o rozmiarze 400 mm) oraz głównego nośnego elementu obwodowego, zespolonego stalowo-betonowego, składającego się z metalowej rury wypełnionej zbrojonym betonem (prętami Ø28 AIII), z ramą wzmacniającą.

Rys. 2. Przekrój poprzeczny: a – pręt (ceownik) o skończonej sztywności; b – obwodowy element nośny w postaci rury wypełnionej zbrojonym betonem;
1 – rura Ø1200×14; 2 – stalowe pręty Ø28 AIII; 3 – płyta stalowa 2000×25

Schematy obliczeń i topologia pokrycia

Na rysunku 3 przedstawiono schemat obliczeniowy powłoki, w którym jej główne elementy nośne są reprezentowane przez prętowe elementy o równoważnym prostokątnym przekroju poprzecznym, które przejmują siły rozciągające, ściskające i momenty zginające.

Parametry elementów skończonych (wymiary przekroju poprzecznego i równoważny moduł sprężystości) są ustalane z uwzględnieniem równoważnego «rozmycia» prętowych elementów powłoki w taki sposób, aby zapewnić równoważność charakterystyk sztywności obliczonych i rzeczywistych elementów konstrukcyjnych.

Rys. 3. Schemat obliczeniowy pokrycia z numeracją linii współrzędnych obszaru siatki

Opisując strukturę topologiczną pokrycia, schemat obliczeniowy przedstawiono na prostokątnym obszarze siatki. Kolejność numeracji węzłów pokazano na rysunku 3.

Obciążenia i ich wpływ na powłokę

Jako obciążenie zewnętrzne powłoki przyjmuje się obciążenie ciężarem własnym konstrukcji, równomiernie rozłożonym na jej powierzchni, z uwzględnieniem obciążeń od lekkiego sufitu podwieszanego i urządzeń elektrycznych, a także maksymalnego obciążenia śniegiem. Wartości tych obciążeń są następujące: Q_c.w. = 2,63 kN/m²; q_ś = 1,57 kN/m².

Wyniki analiz obliczeniowych

Na podstawie wyników obliczeń sporządzono wykres przemieszczeń, sił podłużnych i momentów zginających w reprezentatywnym, centralnie zlokalizowanym w konstrukcji powłoki przekrycia elemencie prętowym o skończonej sztywności (proszę popatrzeć rysunek 4).

Rys. 4. Efekty oddziaływań dla centralnie zlokalizowanego pręta powłoki o skończonej sztywności:
—––– – przemieszczenia u¹; – – – – – – siły podłużne N²; –––– – ––– – momenty zginające M³

Analiza uzyskanych wyników dla tego pręta wykazała, że jego krzywa odkształcenia posiada trzy punkty przegięcia, a maksymalne ugięcia są bardzo znaczące i wynoszą u¹ = 9,689 m.

Wykresy sił podłużnych i momentów zginających mają charakter gładki w części środkowej, a na krawędziach obserwuje się zmianę znaku i znaczne wartości bezwzględne tych sił wewnętrznych.

Sprawdzenie nośności dla reprezentatywnego pręta o skończonej sztywności w strefie środkowej powłoki przeprowadzono w najbardziej obciążonym przekroku 1 – 1 (proszę popatrzeć rysunek 4), w którym maksymalne naprężenie od siły podłużnej N² i momentu zginającego M³ jest równe σ_max = 413,5 МPа i przekracza dopuszczalną wartość.

Ponadto, na podstawie wyników obliczeń, sporządzono wykresy przemieszczeń, sił podłużnych i momentów zginających na bocznej (prostopadłej do prętów) stronie elementu podpory – ramie nośnej konstrukcji wsporczej powłoki przekrycia (proszę popatrzeć rysunek 5).

Zgodnie z wykresami sił wewnętrznych dla elementu na obwodzie podpory, najbardziej obciążony jest odcinek środkowy 2 – 2 (proszę popatrzeć rysunek 5).

Rys. 5. Efekty oddziaływań dla elementu konstrukcji ramy wsporczej na obwodzie podpory prętów powłoki przekrycia:
––—— – przemieszczenia u²; – – – – siły podłużne N³; –– – ––– – momenty zginające M²; ––– – ––– – momenty zginające M¹

Ponieważ naprężenia w przekroju poprzecznym obwodowego elementu konstrukcji ramy wsporczej powłoki przekrycia rozkładają się pomiędzy rurą a żelbetem proporcjonalnie do ich sztywności, maksymalne naprężenia w nich wynoszą σ rura max = – 281 МPа;
σ zelb max = –59 МPа.

Otrzymane wyniki świadczą, że spełnione są wymagania nośności dotyczące zespolonego nośnego elementu obwodowego konstrukcji nożnej powłoki, w przeciwieństwie do wymagań dotyczących jego odkształcalności, ponieważ u 2 max /l_e = 2,727/94,34 = 1/35 > 1/150.

Analiza uzyskanych wyników wykazała zatem, że przyjęta konstrukcja głównych elementów nośnych powłoki nie spełnia wymagań normowych dotyczących wytrzymałości i odkształcalności i wymaga doprecyzowania udoskonalenia.

W związku z tym, w celu zmniejszenia przemieszczeń poziomych boków podłużnych elementów konstrukcji podporowych, wprowadzono podparcie sprężysto-podatne w pionie, co zaznaczono czerwonym kółkiem na rysunku 6.

Rys. 6. Schemat obliczeniowy pokrycia wiszącego z liniami siatki oraz numeracji współrzędnych obszaru oczek i
dodatkowo wprowadzonym podparciem sprężysto-podatnym

Przyjęto również nową wersję przekroju poprzecznego pręta powłoki o skończonej sztywności, przedstawioną na rysunku 7, a.

Rys. 7. Nowy przekrój:
a – pręt o skończonej sztywności; b – obwodowy element nośny w postaci rur wypełnionych zbrojonym betonem;
1 – ceownik o rozmiarze 400 mm; 2 – kątownik 50×5; 3 – blacha 540×20; 4 – rura Ø1620×18; 5 – rura Ø660×10;
6 – rura Ø600×10; 7 – płyta 4400×40; 8 – blacha 2000×20; 9 – dwa pręty gładkie Ø32; 10 – pręty zbrojenia Ø32 AIII

Aby zwiększyć sztywność obwodowego elementu konstrukcji wsporczej (element zespolony), rura stalowa wypełniona zbrojonym betonem, jego konstrukcja została zmieniona i obejmuje dwie rury stalowe (Ø1620×18) wypełnione betonem ze zbrojeniem, których współpraca jest zapewniona za pomocą dwóch małych rur stalowych (Ø660×10 i Ø600×10), płyty podstawy (4400×40), blachy górnej (2000×20) i dwóch podłużnych prętów gładkich (Ø32), co pokazano na rysunku 7, b.

Uwzględniając nowe przekroje poprzeczne nośnych elementów obwodowych konstrukcji wsporczej oraz elementów powłoki – pręty o skończonej sztywności, przeprowadzono ponowne obliczenia powłoki, których schemat obliczeniowy przedstawiono na rysunku 6.

Na podstawie wyników obliczeń wyznaczono rzędne stanu początkowego i odkształconego powłoki (co pokazano na rysunkach 8 i 9) oraz ugięcia, siły podłużne i momenty zginające w środkowym elemencie prętowym powłoki o sztywności końcowej, a także dla elementu od strony bocznej obwodowej konstrukcji wsporczej.

Rys. 8. Stany głównej przekątnej powłoki (160 m, rys. 1): 1 – początkowy; 2 – odkształcony

Rys. 9. Stany małej przekątnej powłoki (100 m, rys. 1): 1 – początkowy; 2 – odkształcony

Analiza wyników obliczeń elementów przekrycia pokazały, że ich przemieszczenie w odniesieniu do powierzchni konturu odniesienia w płaszczyźnie poziomej jest mniejsze od dopuszczalnych wartości normatywnych i wynosi: u 2 max /l_e = 0,474/94,34 = 1/200 < 1/150, a zdeformowana powierzchnia powłoki na odcinku wzdłuż małej przekątnej ma zagłębienie o amplitudzie 0,21 m na długości 50 m, co powoduje odwrotne nachylenie powierzchni powłoki

i = $\frac{h}{\mathrm{0,5}\times l}$ = $\frac{\mathrm{0,21}}{\mathrm{0,5\; \times 50}}=–\mathrm{0,0084.}$

Dlatego należy zmienić ją zgodnie z wymaganiami konstrukcyjnymi dotyczącymi nachylenia dodatniego i = +0,005, a pod dachem należy wykonać lekką konstrukcję powierzchniową o maksymalnej amplitudzie od 0,35 do 0,40 m.

Zgodnie z wynikami analizy dla przyjętych danych obliczeniowych, najbardziej obciążone przekroje poprzeczne wyznaczono w środkowym elemencie prętowym o skończonej sztywności oraz w elemencie zlokalizowanym po bocznej stronie obwodowej konstrukcji ramy nośnej.

Dla pręta o średniej wytrzymałości końcowej, którego wykresy efektów oddziaływań przedstawiono na następnym slajdzie, w najbardziej obciążonym przekroju poprzecznym 3 – 3 maksymalne naprężenie jest równe σ_max = 256,7 МPа.

Rys. 10. Wykresy w pręcie średnim o skończonej sztywności:
—––– – przemieszczenia u¹; – – – – siły podłużne N²; ––– – ––– – momenty zginające M³

Jednocześnie w skrajnych prętach, w środkowych (najbardziej obciążonych) przekrojach, maksymalne naprężenie jest równe
σ_max = 318,6 МPа, które nie przekracza wartości granicznych dla zastosowanej stali.

Należy zauważyć, że w tych prętach o określonej sztywności, dwadzieścia pięć do trzydziestu procent całkowitych wartości naprężenia normalnych pochodzi od zginania elementów.

Maksymalne naprężenia dla elementów konstrukcji nośnej obwodowej, których wykresy efektów oddziaływań przedstawiono na następnym slajdzie, występują w przekroju 4–4.

Rys. 11. Wykresy dla pręta w bocznej obwodowej konstrukcji ramy nośnej:
–—— – przemieszczenia u²; – – – – siły podłużne N³; –– – – ––– – momenty zginające M²; ––– – ––– – momenty zginające M¹

Biorąc pod uwagę redystrybucję naprężeń pomiędzy stalową rurą a wypełnieniem ze zbrojonego betonu obwodowej konstrukcji wsporczej proporcjonalnie do ich sztywności, maksymalne naprężenie w nich wynosiło σ rura max = – 195,7 МPа; σ zelb max = – 41,5 МPа, które nie przekracza maksymalnych naprężeń dopuszczalnych dla betonu i stali.

Obliczenia przeprowadzone w celu określenia konstrukcji podparcia sprężysto-podatnego wykazały, że jego przekrój powinien składać się z sześciu ceowników o rozmiarze 400 mm i pasma blachy. Projekt połączenia sprężysto-podatnego przedstawiono na rysunku 12.

Rys. 12. Przekrój połączenia sprężysto-podatnego: 1 – ceownik o rozmiarze 400 mm; 2 – blacha 1400×32

Wnioski

Na podstawie analizy wyników przeprowadzonych obliczeń można stwierdzić, że wprowadzenie dodatkowych połączeń sprężysto-podatnych do podłużnych boków obwodowych elementów konstrukcji nośnej (to jest konturu podpory powłoki), a także zastosowanie udoskonalonych struktur tych elementów oraz prętów o skończonej sztywności (to jest elementów siatki powłoki), zapewnia wysoką nośność i sztywność rozpatrywanej, o dużej rozpiętości, podwieszonej powłoki.

Jednocześnie można stwierdzić, że dla takiego rozwiązania, siły wewnętrzne i przemieszczenia występujące w tych elementach od analizowanych obciążeń mieszczą się w dopuszczalnych granicach.

Bardzo dziękuję za uwagę