Предмет исследования: экономико-математические методы прогнозирования развития городов с целью более точного определения потребности в земельных ресурсах. Цели: изучение теоретико-методических основ прогнозирования использования земель под развитие города и применения модели прогнозирования роста территории города для увеличения экономической эффективности муниципального бюджета в условиях законодательства КНР. Материалы и методы: корреляционно-регрессионный анализ, цепи Маркова, «серые» цепи Маркова. Результат работы: проведено сравнение нескольких распространенных методов прогнозирования: корреляционно-регрессионного анализа и «серой» модели (Grey Model GM (1,1)). Предложена модернизация модели цепи Маркова с учетом факторов неопределенности. На основе динамики прироста земель города Чжанцю с применением предложенной модели «серых» цепей Маркова был составлен прогноз и подтверждена его статистическая, математическая и экономическая значимость, что позволяет предложить применение предложенной модели для прогнозирования роста любых городов, в том числе в Российской Федерации. Выводы: практическое применение предложенного математического метода в условиях неопределенности долгосрочных прогнозов на примере прогноза потребности городов в земельных ресурсах позволит повысить точность и экономическую эффективность формирования генеральных планов.
Вестник МГСУ
2018. — Выпуск 6
Содержание:
Предмет исследования: изучение потерь предварительного напряжения и усилий в арматуре пролетных железобетонных конструкций. Эти величины являются весьма неустойчивыми, с чем необходимо считаться при проектировании сооружений. Однако существующие нормативные документы учитывают возможные отклонения потерь и усилий в напрягаемой арматуре от их расчетных значений в достаточно общем виде. Поскольку каждый из видов потерь, согласно расчетным формулам, зависит от одного или нескольких случайных факторов, их следует рассматривать с вероятностной точки зрения. Цели: определение разброса различных потерь и действующих усилий в предварительно напряженной арматуре для выявления факторов, влияющих на его величину. Материалы и методы: использована нормативная методика расчета потерь напряжений и полученные в результате ранее проведенных исследований характеристики изменчивости физико-механических свойств бетона и арматуры. Законы распределения рассматриваемых параметров предполагались нормальными (закон Гаусса). Для вычисления коэффициентов вариации применялся метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) и метод линеаризации (разложение в ряд Тейлора), которые были реализованы в программном комплексе MATLAB. Результаты: в процессе численного эксперимента были получены значения разброса потерь напряжений и усилий в арматуре для всех способов создания предварительного напряжения, предусмотренных действующими нормами проектирования. Установлено, что оба показателя существенно зависят от способа натяжения арматуры, ее вида и класса, а также от диаметра проволоки. Кроме того, на изменчивость вышеупомянутых характеристик влияет большое количество сопутствующих факторов, таких как завод-изготовитель, стабильность технологического процесса, квалификация обслуживающего персонала и т.д. Выводы: полученные данные рекомендуется использовать для определения достоверных значений прочности, деформативности и трещиностойкости пролетных железобетонных конструкций, а также при вероятностных расчетах, связанных с оценкой их надежности по различным предельным состояниям. В частности, описанная методика была применена при расчете надежности изгибаемых предварительно напряженных элементов с точки зрения прочности наклонных сечений.
Ключевые слова
Subject: a technique for optimizing parameters of the soft soil model with account for creep (soft Soil Creep model) using the PLAXIS 3D geotechnical software package is presented. The results of laboratory tests of soils are compared with the results of modeling in the software package, the process of optimizing the parameters obtained in the laboratory for use in software systems is described, and description of the process of testing the obtained parameters for adequacy (approximation to the behavior in the process of testing) is given. The obtained technique is relevant for application in geotechnical calculations. Research objectives: description of the technique for optimizing parameters of the soft soil model with creep taken into account using the PLAXIS 3D geotechnical software package; comparative analysis of the obtained results of laboratory tests of soils with simulation results in the software package. Materials and methods: when describing the technique for optimizing parameters of the soft soil model, taking into account the creep, numerical methods of solution were used. Laboratory studies of soils were carried out on certified equipment in accordance with the current set of regulations, and the numerical calculations were performed on a certified PLAXIS 3D software package. Results: the technique presented in the article on optimization of parameters of the soft soil model, taking into account the creep, allows us to estimate the degree of correctness of the soil massif behavior simulation in the software package relative to the behavior of the real soil in laboratory setup. This is necessary when this technique is used in geotechnical calculations, since it is very important for designers and analysists to know how well the soil behavior modeled with the software system can approximate the behavior of the soil during actual testing. Conclusions: the conducted comparative analysis and the proposed technique for optimizing parameters of the soft soil model with allowance for creep are obtained from the practical experience of works carried out for determining parameters of the described soil model and applying this model for geotechnical analysis of the stress-strain state of the bases of buildings and structures, being designed and under construction.
Ключевые слова
Предмет исследования: существующие методики испытаний и применяемые приборы (газовый анализатор) не позволяют в полной мере получить реальные характеристики бытовых печей. Это связано с тем, что процесс сгорания дров в печи очень непостоянен и изменяется во времени в больших пределах. Такой важнейший параметр, как концентрация угарного газа CO в топочных газах, оказывается значительно заниженным, а КПД печи - завышенным, что не позволяет достоверно оценивать характеристики печей и проводить их сравнение. Требуется более подробный анализ самого процесса сгорания дров и выработка рекомендаций для повышения достоверности результатов испытаний. Цель: исследование имеющихся методов испытаний бытовых печей и выработка рекомендаций по повышению достоверности результатов испытаний. Материалы и методы: проведен подробный анализ процесса сгорания дров в печи ПДКШ-2,0. Результаты: результаты исследования использованы для выработки рекомендаций по выбору участка для измерения характеристик бытовых печей и использования газового анализатора совместно с анемометром для повышения точности измерений и качества испытаний. Предложенные рекомендации позволяют получить более реальные характеристики сгорания дров в бытовой печи и значительно снизить погрешность при измерении концентрации угарного газа и при замере КПД печей. Выводы: результаты работы можно рекомендовать для применения при испытании бытовых печей.
Ключевые слова
Предмет исследования: технологические свойства самоуплотняющихся бетонных смесей с тонкомолотым микронаполнителем, представленным кварцевой мукой. Цели: определить количественные параметры влияния гранулометрического состава кварцевой муки и ее дозировок на удобоукладываемость и расслаиваемость самоуплотняющихся бетонных смесей при постоянном расходе воды затворения и различном содержании суперпластифицирующей добавки. Материалы и методы: в работе использовался портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н; природный карьерный песок фракции 0…5 мм; щебень фракции 5…20 мм; кварцевая мука Silverbond со средним размером частиц 17 и 34 мкм (марок 15 и 30, соответственно); суперпластифицирующая добавка на основе поликарбоксилатного эфира GLENIUM®115. Гранулометрический состав микронаполнителей исследовали методом лазерной дифрактометрии с применением лазерного микроанализатора размеров частиц «Analysette 22» COMPACT в соответствии с ISO 13320-1:2009. Подвижность по расплыву конуса и расслаиваемость бетонной смеси измеряли в соответствии с ГОСТ 10181. Результаты: исследовано влияние кварцевой муки различного гранулометрического состава (со средним размером частиц 17 и 34 мкм), применяемой в дозировках 50, 100 и 150 кг/м3, на технологические свойства самоуплотняющихся бетонных смесей при различном содержании суперпластифицирующей добавки (2, 4, 6 и 8 л/м3) и постоянном расходе воды затворения, в результате чего установлено, что применение кварцевой муки более тонкого помола обеспечивает более высокие значения подвижности СУБ при условии одинакового содержания суперпластифицирующей добавки и воды затворения; при использовании кварцевой муки более грубого помола рост дозировки суперпластифицирующей добавки вызывает более резкое повышение подвижности бетонной смеси; повышение дозировки кварцевой муки позволяет снизить расслаиваемость СУБ. Выводы: проведенные экспериментальные исследования показали эффективность применения кварцевой муки для получения СУБ различных классов по удобоукладываемости (SF1...SF3) и устойчивости к расслаиваемости (SR1, SR2) и позволили установить, что использование кварцевой муки D50 = 34 мкм приводит к недостаточной оптимизации гранулометрического состава СУБ и, как следствие, расслоению смеси при ее невысокой подвижности, тогда как более тонкая фракция D50 = 17 мкм того же типа микронаполнителя, позволяет получить стойкие к расслаиваемости СУБ любых классов по удобоукладываемости за счет варьирования дозировок как самого микронаполнителя, так и суперпластифицирующей добавки.
Ключевые слова
Предмет исследования: расчет тепловлажностных режимов ограждающих конструкций из газобетона с учетом переноса жидкой влаги, который определяется значениями коэффициентов влагопереноса. Результаты расчетов тепловлажностных характеристик стен из газобетона, выполненных с использованием общепринятых нормативных методов, требуют подтверждения, так как может быть получен необоснованный физически результат. Цели: выяснение степени влияния температурной зависимости изотермы сорбции и коэффициента влагопроводности на влагоперенос в ограждающих конструкциях из газобетона. Материалы и методы: численное моделирование нестационарных процессов тепловлагопереноса в плоской однородной стенке из газобетона D400 для климатических условий г. Томска. Предложенная модель отражает движение влаги за счет градиента парциального давления водяного пара во всем интервале изменения относительной влажности воздуха или влагосодержания материала, а при больших значениях относительной влажности - за счет градиента влагосодержания. При проведении расчетов учитывалась зависимость сорбционной влажности не только от относительной влажности воздуха, но и от его температуры. Для определения коэффициента влагопроводности использовалась аппроксимационная формула, построенная на основе известных экспериментальных данных. Представлены интерполяционные формулы, отражающие изменение температуры и влажности наружного воздуха в соответствии с данными нормативной литературы. Результаты: установлено, что влагоперенос через внутреннюю поверхность стены практически не чувствителен к температурной зависимости изотермы сорбции и коэффициента влагопроводности. Поток влаги через наружную поверхность также не чувствителен к температурным зависимостям расчетных параметров, однако зависимость, рассчитанная с учетом температуры в изотерме сорбции, заметно отличается от зависимости без учета температуры, при этом положение максимума среднеинтегральной влажности смещается с ноября на декабрь. Из приведенного анализа следует, что учет температурной зависимости коэффициента влагопроводности не приводит к заметному изменению характеристик влагопереноса как на стадии удаления строительной влаги, так и в процессе дальнейшей эксплуатации. Температурная зависимость изотермы сорбции влияет только на влажность наружной поверхности, но расхождение по абсолютной величине не превышает 1 %. Выводы: использование изотермы сорбции и значения коэффициента влагопроводности без учета их зависимости от температуры допустимо при проведении расчетов тепловлажностного режима в однородных конструкциях из газобетона в условиях сорбционного увлажнения или высыхания.
Ключевые слова
Предмет исследования: исследования проводились в области производства ячеистого армированного бетона автоклавного твердения (газобетона). В качестве исходных данных представлены совместные экспериментальные исследования по подбору армирующего материала предприятий, выпускающих газобетон (г. Электросталь) и композитную арматуру (г. Псков). Цель: задача исследования сводится к подбору альтернативного металлической арматуре материала, который позволит снизить технологический цикл изготовления армированных ячеистобетонных изделий, будет способствовать облегчению конструкции и увеличит жизненный цикл изделия. Материалы и методы: рассматривается использование композитной арматуры, изготовленной с применением различных отвердителей (ангидридного и алифатического амина), влияющих на поведение композита в среде ячеистого автоклавного бетона (щелочная среда реакции, условия повышенной термостойкости). Результаты: результаты выполненных исследований показали существование возможности замены армирующих элементов при производстве ячеистого автоклавного газобетона. Выводы: на основании проведенных испытаний было принято решение продолжить лабораторные исследования на предмет термостойкости композитной арматуры с применением аминного отвердителя в среде ячеистого бетона автоклавного твердения. Подобная работа была проведена впервые, являясь ценной для усовершенствования существующей технологии производства армированного газобетона.
Ключевые слова
Предмет исследования: рассмотрен путь решения проблемы выбора оптимальной гидроизоляционной системы для подземных частей зданий и сооружений при помощи логико-вероятностного метода. Выбор надежной гидроизоляции подземных сооружений представляет собой сложную комплексную задачу, для успешного функционирования которой необходимо ориентироваться на системный подход при ее создании. Цель: осуществить выбор эффективной и долговечной гидроизоляционной системы для подземных конструкций зданий при определенных условиях их эксплуатации с применением математических моделей и аппаратов. Материалы и методы: рассмотрена система «стена - фундаментная плита», включающая гидроизоляционную мембрану, гидроизоляционную шпонку, ремонтный состав, галтель, бетонную подготовку, монолитный железобетон, дренажный геокомпозит. Применен логико-вероятностный метод, идеей которого является описание возможных путей функционирования системы средствами математической логики и определение их работоспособности с помощью теории вероятности. Результаты: логико-вероятностный метод позволяет проанализировать альтернативные варианты построения гидроизоляционной системы посредством описания возможных путей функционирования анализируемых вариантов с помощью математической логики и определить вероятности их работоспособности, на основе которых осуществляется выбор оптимальной системы, отвечающей поставленным требованиям. Было рассмотрено множество факторов, включающих в себя специфику и состояние конкретного объекта, гидрогеологические условия, глубину заложения конструкций, действующие нагрузки, качество строительно-монтажных работ и т.п. Выводы: учет указанных факторов и системный подход при выборе гидроизоляционной системы доказал эффективность использованием логико-вероятностного метода как самого точного и надежного математического метода.
Ключевые слова
Предмет исследования: зависимость «нагрузка - деформация» и фазы напряженно-деформированного состояния аргиллитоподобных глин и песчаников. Цели: выполнить штамповые и прессиометрические испытания, проанализировать результаты полевых испытаний и разработать рекомендации по проектированию и расчету фундаментов на аргиллитоподобных глинах и песчаниках. Материалы и методы: получены зависимости «нагрузка - осадка» и выделены фазы напряженного состояния для аргиллитоподобной глины и песчаника, определено расчетное сопротивление грунта для буровой сваи-стойки, заглубленной в аргиллитоподобные глины и песчаники более чем на 0,5 м. Результаты полевых испытаний обработаны методами математической статистики. Результаты: в 58 % штамповых опытов наблюдалась потеря несущей способности основания, сложенного аргиллитоподобными глинами и песчаниками, только после достижения давлений 3,0 МПа. В 19 % штамповых опытов деформации резко возрастали уже при значении давлений 0,6…2,2 МПа, что характерно для менее прочных разновидностей аргиллитоподобных глин и песчаников. В 23 % опытов вертикальные деформации песчаников и аргиллитопобных глин имели линейный характер на всем протяжении графика «нагрузка - осадка» и фаза потери несущей способности грунта не была достигнута. Аналогичная картина наблюдалась при выполнении прессиометрических испытаний: для аргиллитоподобной глины при максимальном горизонтальном давлении 0,85 МПа и песчаника при максимальном горизонтальном давлении 1,0 МПа фаза потери несущей способности не была достигнута, а деформации грунта имели преимущественно линейный характер, что характерно для фазы уплотнения и фазы местных сдвигов. Выводы: аргиллитоподобная глина и песчаник могут являться надежными малосжимаемыми основаниями для зданий и сооружений с нагрузками от 0,2 до 0,3 МПа, а при проектировании фундаментов зданий и сооружений на аргиллитоподобных глинах и песчаниках можно применять расчеты с использованием теории линейно-деформируемой среды. Но аргиллитоподобная глина и песчаник имеют остаточные деформации, связанные с нарушением цементационных связей между частицами грунта. Рациональным является использование в расчетах фундаментов на аргиллитоподобных глинах и песчаниках значений прочностных параметров грунта, полученных при лабораторных или полевых испытаниях с замачиванием, учитывающим возможное ухудшение свойств данных грунтов.
Ключевые слова
Предмет исследования: эксплуатация бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений на речных системах и в прибрежной зоне Вьетнама проходит в условиях воздействия агрессивных сред, что существенно ограничивает сроки их службы. Ранее проведенными исследованиями была установлена возможность повышения эксплуатационных показателей гидротехнических бетонов (ГБ) путем модификации их структуры комплексными добавками, сочетающими водоредуцирующий и уплотняющий эффекты действия. Сформулирована возможность улучшения качества гидротехнических бетонов за счет использования золы рисовой шелухи (ЗРШ) в качестве тонкодисперсной минеральной добавки, обладающей высокой пуццолановой активностью. Цели: определить влияние органо-минерального модификатора, состоящего из ЗРШ в сочетании с суперпластификатором, на водонепроницаемость, хлоридно-ионную проницаемость и прочность гидротехнических бетонов. Материалы: для получения бетонной смеси было использовано тонкодисперсное вяжущее, состоящее из портландцемента с добавлением золы рисовой шелухи и суперпластификатора. В качестве заполнителей применялись речной кварцевый песок и известняковый щебень. Все использованные сырьевые компоненты за исключением суперпластификатора - местного для Вьетнама происхождения. Методы: состав бетонной смеси, прочность бетонов на сжатие, водонепроницаемость проницаемость структуры бетона для ионов хлора рассчитывали по методикам российских и международных стандартов. Результаты: применение органо-минерального модификатора, состоящего из водоредуцирующего суперпластификатора Ace 388 и тонкодисперсной золы рисовой шелухи, приводит к уплотнению структуры ГБ, что способствует повышению их водонепроницаемости и снижению проницаемости для ионов хлора. Выводы: установлено, что введение в бетонную смесь разработанной органо-минеральной добавки приводит к уплотнению структуры бетона, способствует не только росту прочности на сжатие в возрасте 28 сут на 32 % - для ГБ-10, на 23 % - для ГБ-20 и на 9 % - для ГБ-30, но и повышению его водонепроницаемости на одну-две марку. Кроме того, наблюдается значительное уменьшение проницаемости образцов разработанных гидротехнических бетонов для ионов хлора, поскольку среднее значение электрического заряда, прошедшего сквозь образцы из ГБ-10, ГБ-20 и ГБ-30, составило соответственно 305, 367,5 и 382,7 К против 2562 К для случая контрольных образцов из немодифицированного бетона.