Calculation of structural parameters of a vibratory machine

Володимир Герасименко; Олена Проценко; Володимир  Лусь; Ірина Бєлих

doi:10.26906/znp.2024.63.3887

Автор(и)

Володимир Герасименко Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова https://orcid.org/0000-0002-7874-1322
Олена Проценко Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова https://orcid.org/0000-0002-2478-4781
Володимир Лусь Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова https://orcid.org/0009-0007-5540-8651
Ірина Бєлих Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова https://orcid.org/0009-0005-9232-9683

DOI:

https://doi.org/10.26906/znp.2024.63.3887

Ключові слова:

вібраційна машина, ущільнення бетону, резонансний режим, еластичні оболонки, енергоефективність, якість бетону, бетонна суміш

Анотація

Стаття присвячена розробці вібраційної машини для ущільнення бетонної суміші, що забезпечує адаптацію режимів вібрації до її стану для підвищення енергоефективності та якості бетону. Дослідження проводилося шляхом аналізу літератури, моделювання параметрів вібрації та розрахунку конструктивних характеристик. Встановлено, що сучасні методи, такі як DEM та CFD, вказують на потребу гнучкого управління вібрацією для уникнення дефектів мікроструктури. Запропоновано конструкцію машини на еластичних пневмооболонках, яка працює в режимі. Наведені основні формули для розрахунку запропонованого вібромайданчику. Конструкція забезпечує зниження енерговитрат до 15% порівняно з традиційними машинами, стабільність ущільнення та адаптацію до різних типів сумішей. Результати підтверджують ефективність запропонованого рішення для формування щільної мікроструктури бетону. Подальші дослідження передбачають експериментальну перевірку та оптимізацію параметрів

Посилання

1. Zhao X., Huang Y., Dong W., Liu J., Ma G. A review of compaction mechanisms, influencing factors, and advanced methods in concrete vibration technology // Journal of Building Engineering. – 2024. – № 109847. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109847. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109847

2. Li J., Tian Z., Yu X., Xiang J., Fan H. Vibration quality evaluation of reinforced concrete using energy transfer model // Construction and Building Materials. – 2023. – Vol. 373. – Article 131247. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131247. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131247

3. Yan W., Cui W., Qi L. DEM study on the response of fresh concrete under vibration // Granular Matter. – 2022. – DOI: https://doi.org/10.1007/s10035-021-01199-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s10035-021-01199-y

4. Yu Z., Dong W., Wang F., Huang Y., Ma G. Enhancing concrete strength through precision vibration engineering: Aggregate settlement and pore stats // Construction and Building Materials. – 2025. – Vol. 464. – Article 140117. –DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140117

5. Chai M., Hu C., Cheng M. Study on the effect of vibrating process on the compactness of slipform concrete // Applied Sciences. – 2023. – Vol. 13(14). – Article 8421. – DOI: https://doi.org/10.3390/app13148421. DOI: https://doi.org/10.3390/app13148421

6. Liu J., An M., Huang L., Wang Y., Han S. Influence of vibrating compaction time on the strength and microstructure of ultra-high performance concrete // Construction and Building Materials. – 2023. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133584. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133584

7. Cao G., Bai Y., Shi Y., Li Z., Deng D., Jiang S., Xie S., Wang H. Investigation of vibration on rheological behavior of fresh concrete using CFD-DEM coupling method // Construction and Building Materials. – 2024. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135908. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135908

8. Quan Y., Wang F. Machine learning-based real-time tracking for concrete vibration // Automation in Construction. – 2022. – Vol. 139. – Article 104343. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104343. DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104343

9. Cai Y., Liu Q., Yu L., Meng Z., Hu Z., Yuan Q., Šavija B. An experimental and numerical investigation of coarse aggregate settlement in fresh concrete under vibration // Cement and Concrete Composites. – 2021. – Vol. 122. – Article 104153. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104153

10. Lin Y., Ibraheem A. A. Machine learning method as a tool to estimate the vibrations of the concrete structures reinforced by advanced nanocomposites // Mechanics of Advanced Materials and Structures. – 2024. – DOI: https://doi.org/10.1080/15376494.2024.2355517. DOI: https://doi.org/10.1080/15376494.2024.2355517

11. Fan S., He T., Li W., Zeng C., Chen P., Chen L., Shu J. Machine learning-based classification of quality grades for concrete vibration behaviour // Automation in Construction. – 2024. – Vol. 167. – Article 105694. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105694. DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105694

12. Nazarenko, I Vibratory Machines and Processes of the Construction Industry: Textbook. – Kyiv: Kyiv National University of Construction and Architecture, 2007. – 230 p.

13. Nazarenko, I. and Slipetskyi, V. (2019). Analysis and Synthesis of Creation of Vibration Machines with an Estimation of Their Efficiency and Reliability. Technology audit and production reserves, 6(1(50)). https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.189057 DOI: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.189057

14. Gerasymenko, V.V. Vibratory Platform with Controlled Impact on the Compacted Mixture: Abstract of the Dissertation for the Degree of Candidate of Technical Sciences: Specialty 05.05.02 – Machines for the Production of Construction Materials and Structures / V.V. Gerasimenko. – Kharkiv, 2002. – 17 p. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/aref/20081124004459

15. Maslov A., Savielov D., Salenko Y., Puzyr R. Research process of vibration platform movement for compacting polymer concrete mixtures // AIP Conference Proceedings. – 2022. – Vol. 2577. – Article ID: 050013. – DOI: 10.1063/5.0101309. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0101309

16. Nazarenko, I., Dyachenko, O., Nesterenko, M. Analysis of the Parameters of the Concrete Mixture Compaction Process and Justification of the Design of an Unbalanced Vibration Exciter with Variable Parameters // Construction Engineering. – 2025. – No. 42. – pp. 102–115.https://doi.org/10.32347/tb.2025-42.0511 DOI: https://doi.org/10.32347/tb.2025-42.0511

17. Bazhenov, V., Pogorelova, O. & Postnikova, T. (2021). Coexisting Regimes in Hysteresis Zone in Platform-Vibrator with Shock. Strength of Materials and Theory of Structures, (107), 3–19. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2021.107.3-19 DOI: https://doi.org/10.32347/2410-2547.2021.107.3-19