Введение. Представлен подход к разработке рекомендаций по выбору режимов работы печи и ее конструктивных параметров. Эффективность бытовой печи - довольно широкое понятие, под которым подразумевается равномерность нагрева поверхностей печи, теплоотдачи по времени и т.п. Рассмотрим технический показатель - способность печи получать тепло от сгорающих дров и передавать его в помещение с минимальными потерями. Работа любой печи является циклической. Каждый цикл состоит из двух частей: накапливание тепла и его отдача в обогреваемое помещение. Режим топки печи характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД). Не все тепло, оставшееся в печи, передается в помещение. Часть его уходит в фундамент и через задвижки в трубу. Даны оценка тепловых потерь и количества окиси углерода в бытовой печи и рекомендации по их снижению. Материалы и методы. Рассмотрены аналитические выражения для расчета тепловых потерь и количества окиси углерода в зависимости от коэффициента избытка воздуха для бытовой печи. Результаты. Представлены рекомендации по выбору режимов работы печи и ее конструктивных параметров на основе результатов исследования. Выводы. При проектировании бытовых печей можно воспользоваться результатами проведенной автором аналитической работы.
Вестник МГСУ
2018. — Выпуск 11
Содержание:
Введение. Памятники деревянного зодчества - бесценная часть отечественной культуры, они отражают своеобразие и независимость отечественной архитектуры. Проблема сохранения памятников деревянного зодчества с течением времени становится все более актуальной. Многие памятники сгорели, часть разрушилась из-за потери прочности конструкций под действием влажности, биоразрушений и т.д. Материалы и методы. Исследованы образцы частично разрушенной древесины Англиканской церкви г. Архангельска, построенной в 1833 г. Образцы подвергались поверхностному модифицированию с образованием двухслойного сэндвичевого покрытия, первым слоем которого являлись различные фосфорсодержащие антипирены, а вторым слоем - полимерные композиты. В качестве полимерных композитов использовались клей на основе эпоксидной смолы и полиуретановая композиция «Аквидур ТТ». В качестве антипиренов выбирались реакционноспособные фосфорорганические соединения, способные образовывать ковалентные связи с полимерами древесины в поверхностном слое частично разрушенной древесины. Модифицированные образцы подвергались физико-химическим исследованиям с целью определения прочности, огнезащищенности, гидрофобности. Прочность модифицированных образцов сравнивали с прочностью исходных образцов частично разрушенной древесины Англиканской церкви г. Архангельска. Возникновение ковалентных связей между древесиной и модификатором определялось методом ИК-Фурье спектроскопии. Результаты. Поверхностное модифицирование образцов памятника увеличило прочность древесины в 2-2,5 раза, уменьшило водопоглощение в 3 раза, снизило потерю массы при горении по ГОСТ 27484-87 до 5,0-6,4 %. Выводы. Проведенное исследование решает актуальную задачу сохранения памятников деревянного зодчества путем увеличения прочности частично разрушенной древесины, а также придания ей огнестойкости, гидрофобности и биостойкости при проведении реставрационных работ.
Ключевые слова
Введение. Рассматриваются изотропные вязкоупругие цилиндрические панели переменной толщины, находящиеся под действием равномерно распределенной вибрационной нагрузки, приложенной по одной из параллельных сторон, приводящей (при определенных сочетаниях частот собственных колебаний и возмущающей силы) к параметрическому резонансу. Материалы и методы. Считается, что под воздействием указанной нагрузки цилиндрические панели допускают перемещения (в частности, прогибы), соизмеримые с их толщиной. На основе классической гипотезы Кирхгофа-Лява построена математическая модель задачи о параметрических колебаниях вязкоупругой изотропной цилиндрической панели переменной толщины в геометрически нелинейной постановке. Выведены соответствующие нелинейные уравнения колебательного движения рассматриваемых панелей (в перемещениях). Предложена методика решения рассматриваемой нелинейной задачи на основе применения метода Бубнова-Галеркина при многочленной аппроксимации перемещений (и прогиба), а также численного метода, использующего квадратурные формулы. В качестве слабо-сингулярного ядра выбрано ядро Колтунова-Ржаницына с тремя различными реологическими параметрами. Результаты. Исследованы параметрические колебания вязкоупругих цилиндрических панелей переменной толщины под воздействием внешней нагрузки. При этом осуществлялся учет влияния на области динамической неустойчивости геометрической нелинейности, вязкоупругих свойств материала, а также других физико-механических и геометрических параметров и факторов (начальных несовершенств формы, соотношений сторон, толщины, граничных условий, коэффициента возбуждения, реологических параметров). Выводы. Разработаны математическая модель и метод для оценки параметрических колебаний вязкоупругой цилиндрической панели переменной толщины с учетом геометрической нелинейности при действии периодических нагрузок. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами и данными других авторов. Проверена сходимость метода Бубнова-Галеркина.
Ключевые слова
Введение. Представлен подход к разработке методологических основ, научно-методическому обоснованию правового регулирования, организационно-управленческих, экономических принципов размещения, проектирования инфраструктуры промышленности по обработке, утилизации, обезвреживанию отходов. На сегодняшний день наша страна значительно отстает от ведущих европейских стран по эффективной реализации общемирового принципа 3R (предотвращение образования отходов, повторное использование, переработка во вторичные ресурсы). Одна из основных причин - отсутствие экономически эффективной системы управления отходами и вторичными ресурсами. Данная проблема диктует необходимость поиска новых научно и практически обоснованных научно-методологических, методических подходов и решений к оптимальному планированию размещения и проектирования промышленно-транспортной инфраструктуры обращения с отходами, включая организацию управления, регулирования, учета, мониторинга и контроля сбора, накопления, транспортирования, обработки, утилизации, обезвреживания отходов, развитию методов ресурсосбережения. Материалы и методы. Для проведения научного исследования проанализированы: законодательная база, правовые акты, стандарты, методические рекомендации, проектная и нормативно-техническая документация в области обращения с отходами, опубликованные данные и материалы научных отечественных и зарубежных исследований по данной тематике. Методы научного исследования основываются на использовании факторного, сопоставительного, квалиметрического анализа, теории ограничений, экспертных методов оценки показателей. Результаты. Сформированы научно обоснованные предложения, методологические подходы к планированию мероприятий по развитию промышленности по обработке, утилизации, обезвреживанию отходов. Выводы. Формирование научно-методологических и методических основ планирования размещения и проектирования промышленных объектов по обработке, утилизации, обезвреживанию отходов должно быть взаимоувязано и включать все аспекты, связанные с технико-экономическим, экологическим, нормативно-правовым, организационно-управленческим обеспечением деятельности и созданием комплексной системы обращения с отходами и вторичными ресурсами в рамках курса на устойчивое развитие российского государства.
Ключевые слова
Ntroduction. Discusses the issues of risk reduction with strategic leadership in construction area. We focus on leadership strategy in construction from the perspective of reducing risks (environmental, occupational, enterprises and so on) and costs. In strategic management, one of the general strategies of building enterprise goals is aimed at creating competitive advantages. Using a cost leadership strategy in construction, the company focuses on a wide market and produces large quantities of goods, minimizing costs and offering low prices. Subject of research business leaders in construction, top managers, department heads, with characteristic signs of a leader. Materials and methods. When analyzing the questions posed, methods of system analysis, modeling and synthesis were used. Results. Leadership in construction can develop a strategy to reduce risk and improve processes to also result in minimizing costs. The strategy for reducing risk is to carry out activities that reduce either the probability or the damage, or both, from medium to low, from high to medium or low. It was revealed that in order to achieve high results of the economic and corporate activities of an organization, one cannot hope only for a happy coincidence of circumstances. One of the most important conditions for the successful development of any construction company is the interested personnel and quality of leadership. Each success in construction is the result of the well-coordinated and painstaking work of the whole team, as a single mechanism. The smooth functioning of such a mechanism is ensured by the team, which is formed by the leader. In the context of globalization of markets, it is not enough for the head of an organization to be a leader, in the traditional sense. A modern leader in construction must be an ideologue, strategist and technologist in one person. The presence of a complex of three qualities is a strategic leadership. Conclusion. It is determined that strategic leadership in construction is not a fashionable tendency of the denomination of classical leadership, but an inherent need for long-term planning of the organization's activities. One of the main consequences of strategic leadership in construction is the reduction of enterprise risks to facilitate and maybe guarantee the success of a construction company.
Ключевые слова
Введение. Приведены сведения о влажностном режиме ограждающей конструкции из газобетона при наличии отделочных покрытий. Рассмотрены штукатурные покрытия на основе сухих строительных смесей (ССС) Knauf Grunband, разработанных авторами известковых составов с применением полых стеклянных микросфер и зольных алюмосиликатных микросфер, цементно-песчаных составов. Материалы и методы. В качестве основного материала стены принимали газобетонные блоки различных марок: D350, D400, D500, D600. В качестве внутреннего отделочного слоя для всех вариантов была принята цементно-шлаковая штукатурка. Наружная поверхность стены отделана ССС Knauf Grunband, а также разработанными известковыми составами с применением полых стеклянных микросфер и зольных алюмосиликатных микросфер. Определялась температура наружного воздуха, при которой начинается конденсация влаги в стене и на границе отделочный слой - газобетонная стена. Результаты. При использовании в качестве отделки штукатурного состава Knauf Grunband температура начала конденсации понижается всего до -9,0 °C. При применении разрабатываемых ССС, полученных с использованием в качестве наполнителей полых стеклянных микросфер и зольных алюмосиликатных микросфер, температура начала конденсации понижается соответственно до -11,4 и -11,9 °С. В ограждающей конструкции из газобетона марки D350 со штукатурным покрытием плотностью 1800 кг/м3 конденсация на границе отделочное покрытие - газобетон начинается при температуре -2,4 °C, в ограждающей конструкции из газобетона марки D400 со штукатурным покрытием плотностью 1800 кг/м3 - при температуре -3,8 °C, а из газобетона марки D400 с плотностью штукатурки 1100 кг/м3 - при температуре -5,5 °C. Выводы. Проведенные исследования доказывают, что за счет использования для отделки газобетонных блоков марок D300-D600 теплоизоляционных ССС, позволяющих получить покрытия с плотностью менее 800 кг/м3, снижается наружная температура воздуха, при которой начинается конденсация влаги в стене. Также за счет использования разрабатываемых покрытий значительно снижается наружная температура воздуха, при которой начинается конденсация на границе отделочное покрытие - газобетон. Это позволяет минимизировать количество конденсирующейся влаги в толще ограждающей конструкции и продлить срок службы как отделочного покрытия, так и всей стены в целом.
Ключевые слова
Введение. Предложен подход к оптимальному выбору материалов, в частности, композиционных. Актуальной задачей современного материаловедения является разработка эффективных композиционных материалов, которая сопряжена с многочисленными научными исследованиями в этой области и поиском материалов с определенными добавками с целью получения необходимых свойств. Прежде всего, это показатель твердости композиционного материала. Материалы и методы. Традиционно исследуются различные составы и анализируются значения свойств, а результаты экспериментов обрабатываются различными способами. Многокритериальная оптимизация занимает особое место в теории оптимизации объектов, к которым можно отнести композиционные материалы, в частности бетоны с различными добавками. Для этого необходимо сформулировать многокритериальную задачу оптимальности, в частности двухкритериальную задачу минимизации. Результаты. Рассмотрены два эвристических критерия оптимизации, по которым сформирован векторный критерий, позволяющий при его минимизации осуществлять отбор композиционных материалов по экспериментальным данным. Векторный критерий связывает между собой изменение исследуемых свойств композиционного материала с одновременным предпочтением выбора того состава, который оптимизирует заданный критерий оптимальности. В основе построения оптимизационной схемы выбора материалов лежит кусочно-линейная аппроксимация результатов испытаний, позволяющая определить скалярные критерии, на основе которых конструируется векторный критерий оптимизации. Для демонстрации двухкритериальной оптимизации рассмотрены результаты экспериментов для цементных композитов, экспонированных в условиях циклического воздействия отрицательных и положительных температур. Произведен поиск оптимального состава по показателю твердости от времени экспонирования. Выводы. Предложенный подход оптимального выбора материалов, в частности композиционных материалов, может быть опробован на больших количествах испытуемых образцов или для автоматизации вычислений. Данный подход носит определенный эвристический характер. Но практическая значимость его подтверждается экспертной оценкой качества композиционных материалов в силу существующих методов оценки материалов, например, по показателю изменения его твердости.
Ключевые слова
Введение. Представлен подход к исследованию роторно-винтовых систем для производства клинкера цемента. Основные задачи в производстве цементного клинкера во вращающейся печи, корпус которой имеет горизонтальное положение, - уменьшение габаритов печи, повышение производительности, упрощение эксплуатации, уменьшение энергоемкости. Рассмотрены конструкции оборудования, позволяющие решить данные задачи. Материалы и метод. Применялся комплексный метод исследований. Аналитические методы позволили создать методику расчета винтового корпуса вращающейся печи для приготовления цементного клинкера. Поиск конструкций винтовых корпусов выполнялся методами начертательной геометрии и инженерной графики с помощью программного комплекса «Компас-٣D». Проведены аналитические исследования физических явлений, происходящих в зоне контакта гранул цементного клинкера. Применялся аппарат безразмерных кинематических функций (инвариантов подобия) и анализа размерностей. Применение инвариантов подобия дало возможность исследовать не один какой-либо случай, а бесчисленное множество различных случаев, объединенных некоторой общностью свойств. Экспериментальные исследования проводились на моделях, с целью подтверждения достоверности теоретических положений и аналитических зависимостей. Результаты. Представлены результаты исследования роторно-винтовых систем для производства клинкера цемента. Предложены конструкции винтовых корпусов вращающихся печей, которые в сравнении с известными конструкциями аналогичного назначения, существенно повышают производительность, сокращают габариты, массу печей и энергозатраты, за счет выполнения их с винтовыми канавками. Выводы. Предложены технические решения, защищенные ١٧ патентами РФ. Представлены технологии и конструктивные схемы оборудования, предназначенные для повышения скорости вращения винтообразного корпуса у вращающей печи в несколько раз, что дает повышение производительности и уменьшение габаритов вращающейся печи. Новизна проведенных исследований заключается в получении зависимостей для вычисления скорости продольного перемещения гранул цементного клинкера в винтовом корпусе вращающихся печей, а также в создании новой классификации роторно-винтовых систем для приготовления цементного клинкера.
Ключевые слова
Введение. Рассматривается современное состояние накопителя промышленных отходов бывшего Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината (ТВМК) - Тырныаузского хвостохранилища высотой 168 м, являющегося самым высоким сооружением подобного типа в нашей стране. Хвостохранилище расположено в русле горной реки Гижгит, сток которой отводится по специальному отводному тоннелю. В последние десятилетия в бассейне данной реки идет активное развитие эрозионно-оползневых процессов с формированием селевых потоков по руслу реки. В связи с развалом ТВМК рассматриваемое хвостохранилище оказалось практически бесхозным и состояние его безопасности вызывает в настоящее время большие опасения. Материалы и методы. Дано описание основных гидротехнических сооружений объекта, анализ состояния которых показывает подверженность их негативному воздействию водно-селевых потоков р. Гижгит. Результаты исследования. Особую опасность представляет возможная «закупорка» отводного тоннеля (внутренний обвал горных пород, забивка селевыми выносами и др.) с последующим сбросом паводковых расходов реки в хвостохранилище, что создаст прямую угрозу его прорыва с тяжелыми экономическими и экологическими последствиями не только для бассейнов рек Гижгит и Баксан, но и реки Терек до Каспия. Выводы. Приводятся сценарий возможного развития аварии хвостохранилища в условиях пропуска водных и селевых расходов этой реки, а также необходимые организационные и технические рекомендации по обеспечению его безопасной эксплуатации.
Ключевые слова
Введение. Представлен подход к исследованию влияния очередности возведения каменно-набросной плотины на напряженно-деформированное состояние (НДС) железобетонного экрана. Опыт применения каменно-набросных плотин с железобетонным экраном показывает, что при восприятии гидростатического давления целостность противофильтрационного элемента может быть нарушена. По результатам численного моделирования возникающие в бетоне экрана растягивающие напряжения могут превышать расчетное сопротивление бетона на растяжение. Причиной возникновения растягивающих напряжений являются деформации изгиба и продольного удлинения экрана. Актуальным вопросом является выбор способа улучшения НДС экрана для обеспечения его надежной работы как противофильтрационного элемента. Материалы и методы. Исследования проводились на примере плотины высотой 100 м с помощью численного моделирования методом конечных элементов. Рассматривались два случая - в одном плотина возводилась без очередей, в другом - в две очереди. Каменная наброска рассматривалась как линейно деформируемый материал, но расчеты проводились для широкого диапазона модуля линейной деформации грунта - от 60 до 480 МПа. Учитывалось наличие в экране стальной арматуры. Результаты. Проведено сравнение продольных напряжений в железобетонном экране для двух случаев очередности возведения плотины. Анализ проводился с определением продольной силы и изгибающего момента, возникающих в экране. Сравнивались максимальные значения растягивающих продольных напряжений, продольной силы и изгибающего момента в экране, полученные для двух случаев. Выводы. Выявлено, что возведение и нагружение плотины очередями в целом благоприятно сказывается на напряженном состоянии железобетонного экрана. От веса плотины второй очереди на экран первой очереди передается сжимающее продольное усилие, которое позволяет снизить растягивающие напряжения в нем. Изгибающие моменты в экране изменяются мало и могут даже несколько увеличиться по величине. Тем не менее при возведении плотины и наполнении водохранилища в две очереди максимальные значения растягивающих напряжений в бетоне экрана снижаются, поэтому такая схема последовательности строительства способствует повышению надежности противофильтрационного элемента плотины.
Ключевые слова
Введение. Энергетические и гидротехнические бетонные сооружения, мостовые конструкции, фундаменты зданий возводятся бетонными блоками. Бетонирование таких массивных сооружений сопровождается явлением экзотермического разогрева конструкции, вызванного процессом гидратации цемента. Выделяемое в таких массивных блоках тепло при естественных условиях весьма медленно отводится из конструкции. Достаточно часто между центральной частью массива и его поверхностью возникает значительный температурный перепад. В случае достижения критической величины температурного перепада возникают температурные трещины, нарушающие монолитность конструкции. Для предварительной оценки возможности трещинообразования и выработки мер по его исключению необходимо решение температурной задачи и задачи по определению термонапряженного состояния. Эта проблема достаточно давно находится в центре внимания специалистов и ей посвящено много исследований. Разработано и используется большое количество методов решения этих задач. Однако ввиду большой трудоемкости решаемой задачи, вызванной множеством действующих факторов и условий, сложностью конструкций и повышением требований по безопасности сооружений, задача по определению температурного режима и термонапряженного состояния возводимого бетонного массива и сегодня является весьма актуальной. В данной работе представлены некоторые результаты исследований в этом направлении, выполненные на основе метода конечных элементов. Материалы и методы. Исследование выполнено на основе метода конечных элементов с использованием программного комплекса Ansys. Рассматривается возводимый бетонный блок, для которого последовательно решается нестационарная температурная задача и определяются возникающие температурные напряжения. Изучены варианты укладки блока при разных внешних температурных воздействиях. Результаты. Для рассмотренного бетонного массива получено распределение температуры и температурных напряжений в течение времени с момента его укладки до набора достаточной прочности конструкции (примерно 30 суток). Исходя из критериев, дается оценка возможного возникновения температурных трещин. Выводы. На основе численного решения задач по определению температурного режима и термонапряженного состояния бетонного блока с использованием программного комплекса Ansys получена подробная картина пространственного нестационарного состояния конструктивного элемента - бетонного блока, как составляющей части массивного сооружения.