Введение. Рассмотрены коэффициенты релаксации и ползучести, долговременная предельная деформация изгиба при длительном воздействии влаги и химически активной среды (10 000 ч) канализационных труб. Материалы и методы. Использовали канализационные трубы диаметром 400, 1200 и 1400 мм, изготовленные из полиэфирных стеклопластиков. К образцу с постоянной скоростью прикладывали сжимающую нагрузку до достижения удельной кольцевой деформации 3,0 ± 0,5 % за 60 ± 10 с. Полученную удельную кольцевую деформацию поддерживали постоянной в течение 2 мин, по прошествии этого времени определяли и фиксировали сжимающую нагрузку и кольцевую деформацию. Сущность метода заключается в нагружении образца для испытаний, расположенного горизонтально и погруженного в воду, при заданной температуре диаметрально сжимающей нагрузкой на время, в течение которого кольцевая деформация остается постоянной. Нагрузку измеряют через заданные промежутки времени до достижения 10 000 ч. По результатам испытаний определяют долговременную удельную кольцевую жесткость и коэффициент релаксации при воздействии влаги в соответствии с ГОСТ Р 57008-2016. Для испытания используют два образца, если иное не установлено в нормативном документе. Долговременная удельная кольцевая жесткость и коэффициент релаксации являются средним арифметическим, полученным для двух образцов. Результаты. Установлено, что эксплуатационные характеристики (долговременная предельная деформация изгиба, коэффициенты релаксации и ползучести при воздействии влаги) исследованных канализационных труб определяются удельной кольцевой жесткостью и их диаметром. Для полиэфирных труб с начальной кольцевой жесткостью 5000 Н/м2 повышение их диаметра с 400 до 1400 мм приводит к линейному росту коэффициента релаксации (с 0,79 до 0,96) и снижению долговременной предельной деформации изгиба (с 0,84 до 0,75 %) при воздействии влаги в течение 10 000 ч. Выводы. Долговечность исследованных канализационных труб из полиэфирных стеклопластиков превышает 50 лет.
Строительство: наука и образование
2023. — Выпуск 4
Содержание:
Введение. Существующая практика подбора свайного фундамента представляет собой трудоемкий, несвязный и не стандартизированный процесс. Целью исследования является разработка методики оптимизации конструктивных расчетов на примере свайного поля на основе данных статического зондирования. Для этого необходимо: подготовить алгоритм по обработке данных из инженерно-геологических изысканий; разработать строго детерминированный процесс обоснования лучшего варианта в зависимости от стоимости свайного фундамента; получить наглядное представление данных для возможности проверки выбранного решения. Материалы и методы. С целью оптимизации конструктивных расчетов свайного поля применяется генетический алгоритм, который реализован при помощи плагина Galapagos на основе языка визуального программирования Grasshopper. Для подготовки исходной информации инженерно-геологических изысканий используется язык программирования Python. Результаты. Разработаны увязанные друг с другом алгоритмы обработки данных статического зондирования и предварительной оценки оптимальной конфигурации свайного фундамента на основе его суммарной стоимости по несущей способности грунта основания свай. Выводы. Разработанные алгоритмы могут использоваться для предварительного расчета и быстрой оценки вариантов свайного фундамента. Необходимые исходные сведения могут генерироваться из расчетных программ. В качестве альтернативы можно проводить подбор и оптимизацию непосредственно в коде Python, применяя Grasshopper и Rhino только для извлечения усилий и последующей визуализации результатов. Направления для дальнейших исследований и разработок: учет слоистогозалегания инженерно-геологических элементов (ИГЭ); оценка несущей способности каждого ростверка независимо и согласно залегающим ИГЭ под ним; группировка свай по положению в свайном поле и нагрузкам; учет нелинейности поведения грунтового массива.
Ключевые слова
Введение. При проектировании трубопроводных переходов различного назначения решение многих инженерных задач связано с расчетом распределения скоростей и оценкой создаваемых ими гидравлических сопротивлений. Поскольку теоретическим путем оценить величину коэффициентов гидродинамического сопротивления и подъемной силы затруднительно, обычно прибегают к экспериментальным исследованиям. Трубопровод по отношению к потоку может располагаться по-разному, также на практике трубопроводы заглубляют в дно водотока. В физических экспериментах часто моделируется частично заглубленный трубопровод путем усечения заглубленного участка трубопровода. Такая схема экспериментальной установки больше подходит для трубопровода, расположенного в непроницаемом дне. В действительности подверженное эрозии дно бывает пористое и проницаемое. Материалы и методы. Численно исследованы гидродинамические силы, действующие на трубопровод с неравномерным заглублением с обеих сторон, на проницаемом дне. Для моделирования течения в жидкости применяются двумерные уравнения Навье - Стокса, усредненные по Рейнольдсу с k-e моделью турбулентности. Предполагается, что просачивающийся поток на проницаемом дне подчиняется закону Дарси, уравнение Лапласа решается для расчета порового давления в предположении изотропного и однородного дна. Рассматриваются структура потока и распределение давления вокруг трубопровода. Для численного моделирования использован программный комплекс (ПК) ANSYS Fluent. Результаты. Установлено, что структура течения вокруг трубопровода асимметрична из-за разницы уровней дна с двух сторон трубопровода. В ПК ANSYS Fluent был смоделирован процесс размыва песчаного дна в зоне размещения трубопровода. Выполнено сравнение результатов расчета при различных расходах. Выявлено, что существует очевидная разница между гидродинамическими силами, испытываемыми трубопроводом, из-за асимметричной структуры потока вокруг трубопровода. Выводы. Выявлены пиковые значения внешних сил и подъемной силы, уменьшающейся по мере увеличения значения заглубления в дно, за трубопроводом е2/D. Максимальная погрешность сил сопротивления и подъемной силы, вычисленная с использованием ряда Фурье шестого порядка, составляет около 4 %.
Ключевые слова
Введение. Разработка методов определения частот и форм колебаний, а также динамических реакций тонких плит с различными системами опирания, в том числе опирающихся на точечные опоры, является актуальной задачей, решению которой посвящена настоящая работа. Цель работы - разработка экспериментальных методов определения частот и форм собственных колебаний тонких точечно опертых квадратных сплошных плит и плит с отверстиями. Материалы и методы. Приводится методика и анализ результатов экспериментальных исследований динамических характеристик квадратных сплошных плит и плит с отверстиями. Результаты. В данной работе определены частоты собственных колебаний квадратных плит со свободными краями, опирающиеся на точечные опоры; получены зависимости частот колебаний плит от координат точечных опор и размеров симметрично расположенных отверстий; определено расположение точечных опор, при котором основная частота свободных колебаний плиты является максимальной; экспериментально определены частоты, формы и декременты колебаний квадратных плит, опертых на четыре точечных опоры, а также влияния наличия отверстий и степени защемления опор на динамические характеристики этих плит. Выводы. Сравнение экспериментальных и теоретических значений частот собственных колебаний плит показало их хорошее сходство. Полученные в работе результаты могут быть применены при динамических и сейсмических расчетах точечно опертых квадратных плит покрытий.
Ключевые слова
Введение. Рассмотрены предпосылки развития и применения новой строительной технологии с применением возобновляемого природного ресурса - древесины. Проблематика обеспеченности строительства сырьем для производства является актуальной. Цели исследования - определение основных достоинств и недостатков CLT-панелей как материала, применяемого в несущих каркасах; реализуемость CLT-панелей по отношению к другим традиционным строительным материалам; выявление основных технологических особенностей строительного производства с применением технологии перекрестно-клеевых панелей, определение преимуществ технологии; необходимость проведения исследовательской деятельности по конструкционному материалу для обновления соответствующих строительных нормативов; анализ зарубежного опыта в разделе деревянного домостроения. Материалы и методы. Выполнены обзор и анализ отечественной и зарубежной литературы, научных трудов, нормативных документов, информационных источников на базе eLIBRARY.RU, сопоставление и систематизация полученных данных. За основу были также взяты ранее проведенные исследования. Результаты. На основе анализа информационных источников дано описание основных свойств и характеристик, а также технологии производства CLT-панелей; определены положительные и отрицательные стороны применения материала, достоинства строительной технологии возведения каркасов зданий. Проведен сравнительный анализ отечественного и зарубежного опыта в деревянном домостроении. Определена проблематика развития технологии перекрестно-клеевых панелей в России. Выводы. Результаты, полученные в результате исследования, показывают целесообразность использования CLT-панелей как строительного материала для несущих конструкций, отличающегося наличием перечня значимых для отрасли свойств: экологичность, возобновляемость, высокие темпы производства работ, уменьшение стоимости возведения объектов вследствие уменьшения трудоемкости строительного процесса.
Ключевые слова
Введение. Программный комплекс (ПК) технологий информационного моделирования (ТИМ) Renga на сегодняшний день набирает популярность среди различных пользователей в области проектирования объектов строительства. Как и любой программный продукт, Renga имеет свои достоинства, недостатки и перспективные направления для развития. Одновременно в России распространяется концепция модульного проектирования и строительства, для реализации которой необходим определенный функционал информационного моделирования. Следовательно, целесообразно изучение функциональных возможностей российского ПК информационного моделирования Renga в рамках задач модульного проектирования. Цель исследования - анализ средств сборки и объединения примитивов информационной модели (ИМ) для создания модулей в Renga; задачи - определение критериев сравнения программных комплексов, разработка ТИМ-модуля на основе имеющегося функционала и анализ практических возможностей и функционала Renga. Материалы и методы. Реализация исследования основана на методе синтеза проектных процессов и их автоматизации, а также анализе российского и зарубежного опыта в области модульного проектирования. Рассматривается процесс разработки ТИМ-модуля в рамках программных возможностей программы Renga. Результаты. Приведен сравнительный анализ программных возможностей ПК информационного моделирования Renga для разработки ТИМ-модуля и его дальнейшего внедрения в комплексную ИМ объекта. Для осуществления анализа были определены базовые функции модульного проектирования зарубежных программных средств информационного моделирования. Показано практическое использование инструментария Renga для разработки и применения ТИМ-модулей. Выводы. Представленный анализ средств группировки элементов для разработки ТИМ-модулей в Renga демонстрирует имеющиеся инструменты для решения задач модульного проектирования, особенности их реализации, сложности функционирования, а также показывает отсутствие определенных инструментов для наиболее полноценной работы. По результатам непосредственной разработки ТИМ-модулей в Renga представлены особенности проектирования в рамках модульности, а также сформулированы базовые недостатки и направления для дальнейшего развития и повышения эффективности модульного проектирования.
Ключевые слова
Введение. Суммарная мощность электрических станций и протяженность электрических сетей в Российской Федерации значительно увеличиваются с каждым десятилетием из-за постоянного промышленного развития городов и пригорода. Это требует вовлечения огромных материальных и трудовых ресурсов в сфере энергетического строительства, поэтому следует определить и реализовать все возможные пути снижения капиталоемкости электрических сетей высокого и сверхвысокого классов напряжения. Для целей практики, помимо решения собственно задачи устойчивости, необходимо определить сочетание внешних нагрузок (крутящего момента и продольной силы), предопределяющее наименьшее из возможных значение критического параметра. Материалы и методы. Из-за различной длины отдельных раскосов опор и нарастания усилий в поясах к основанию степень податливости узлов линейному и угловому смещениям оказывается неодинаковой, отчего теряют устойчивость лишь некоторые раскосы. В статье рассмотрена башня квадратного сечения не с наклонными, а с параллельными поясами, в которой решетка и пояса имеют соответственно одинаковые сечения и на ее свободном конце действуют возрастающий крутящий момент и неизменная по величине продольная сила, приложенная относительно вертикальной оси опоры. Благодаря симметрии системы и внутренних усилий в момент потери устойчивости произойдет симметричная деформация теряющих устойчивость раскосов. Задача решалась, используя систему канонических уравнений метода перемещений в численно-аналитической постановке. Рассмотрено применение изложенной методики для определения расчетных длин раскосов решетки на примере нижней секции опоры 1П330-1. Результаты. Исследуемый фрагмент опоры в плане конструктивного решения является пространственной стержневой стальной стойкой, узлы которой не совмещены в смежных гранях и состоящей из 12 панелей. Конструктивные элементы секции представляют собой стержни из одиночных уголков. Стык происходит посредством болтового соединения. Для раскосов каждой панели определены канонические коэффициенты и графически решено уравнение устойчивости, из которого найдены коэффициенты расчетной длины. Выводы. Представленная численно-аналитическая методика позволяет определить коэффициенты расчетных длин элементов ствола башенной опоры в зависимости от продольного усилия и отношения погонных жесткостей пояса и раскоса. Полученные коэффициенты ориентировочно на 10-15 % ниже существующих в отечественных нормах. В результате выявлен резерв несущей способности опор, что указывает на возможность совершенствования методики решения задачи устойчивости элементов.
Ключевые слова
Введение. Предметом исследования является суффозия - опасный для строительства экзогенный геологический процесс, способный в своем крайнем проявлении вызвать катастрофу. Цель исследования - проанализировать взаимодействия природной и техногенной подсистем в природно-технических системах, возникающих при хозяйственном освоении территорий, благоприятных для развития суффозионных процессов. Материалы и методы. С позиций системного подхода анализируется отечественный и зарубежный опыт эксплуатации объектов различного назначения, испытывающих негативное воздействие суффозионных процессов природного и техногенного происхождения. Особое внимание обращено на возможные катастрофические последствия таких воздействий для зданий и сооружений. Отмечается, что, несмотря на наличие определенных позитивных аспектов во взаимодействии суффозии с окружающей средой, негативные аспекты преобладают. Результаты. Нейтрализация возможных нежелательных социальных и экологических последствий формирования различного рода подземных и поверхностных суффозионных проявлений достигается путем рационального выбора, четкого инженерно-геологического обоснования и грамотной реализации мероприятий, резко снижающих (а иногда и исключающих) возможность возникновения связанных с этим чрезвычайных ситуаций. Предложена классификация применяемых в настоящее время и вполне пригодных к применению в будущем способов защиты территорий, зданий и сооружений от негативных последствий развития суффозии, в том числе спровоцированного самим защищаемым объектом. Перечислены разные варианты защитных мер, относящиеся к каждому из выделенных типов противосуффозионных мероприятий. Выводы. Отмечается, что при наличии на конкретной территории существующих суффозионных появлений или в случае научно обоснованного предположения относительно потенциальной возможности развития суффозионных процессов необходима всесторонняя оценка природно-техногенной обстановки и ее ожидаемых изменений. Вслед за этим должно осуществляться планирование дальнейших действий либо по сохранению сформированных суффозией элементов ландшафта, либо по максимально возможному устранению любых угроз со стороны этого процесса.
Ключевые слова
Введение. На всех стадиях жизненного цикла атомных электростанций («Размещение», «Проектирование», «Сооружение», «Эксплуатация» и «Вывод из эксплуатации»), существует большое количество различных рисков, влияющих на безопасность, сроки и стоимость работ при их реализации. Для проектов атомных электростанций (АЭС) на стадиях жизненного цикла существует множество неопределенностей, которые трансформируются в проектные риски, такие как технологические, финансовые, а также риски, связанные с циклом радиоактивных отходов и другие. Управление рисками необходимо для успешной реализации проектов атомных электростанций. Материалы и методы. Приводится анализ рисков на жизненном цикле АЭС несколькими методами: матрица оценки рисков и метод Парето. Идентификация и оценка рисков выполнены методом экспертной оценки и с использованием научной литературы. Результаты. По результатам проведенного анализа выявлены и описаны преимущества и недостатки методов многокритериального анализа применительно к объектам АЭС. Для более глубокого анализа рисков на основе данных, полученных в результате экспертной оценки, предложен метод распределения взвешенности риска по факторам, а также представлены графические изображения анализа влияния выявленных рисков по стадиям жизненного цикла АЭС. Выводы. Основная цель управления рисками состоит в снижении базовых показателей, таких как стоимость, сроки и долговечность при безусловном обеспечении безопасности на всех стадиях жизненного цикла.
Ключевые слова
Введение. На современном этапе приобретает значимость учет категории экологической токсичности (экотоксичности) в оценке жизненного цикла строительных материалов в соответствии с методологией международных стандартов ИСО серии 14000. Материалы и методы. Среди методов оценки экотоксичности можно выделить две группы. К первой относятся тесты с применением живых организмов (пресноводных одноклеточных водорослей, ракообразных Daphnia magna Straus, эмбрионов рыб и светящихся бактерий), стандартизированные на международном уровне. Причем для разных материалов имеется специфика их применения: для плитных и пленочных - динамический тест на выщелачивание, а для зернистых - перколяция. Важно не только исследовать экотоксичность для воды, но и почвы. Важными параметрами почвы в этом отношении становятся уровень активности биомассы микробов и фитотоксичность почв. Ко второй группе методов относят расчеты экотоксичности в Comparative Toxic Unit, CTUe. Результаты. Проведены исследования для строительных материалов из разных групп по виду основного сырья, которые дали результаты, связанные с корреляцией данных по воде и почве. Адекватность проведенных испытаний и расчетов подтверждена сравнением с уже имевшимися для ряда материалов исследованиями зарубежных специалистов. Выводы. Из полученных данных можно сделать выводы о применении методов тестирования экотоксичности в качестве дополнительных при оценке строительных материалов, так как только при биологической индикации можно переходить к установлению конкретных токсинов химико-аналитическими способами. Также сделаны предложения по совершенствованию нормативной правовой базы в области определения экотоксичности при оценке жизненного цикла строительных материалов.