Введение. Представлен способ моделирования двумерного стационарного температурного поля в слоистом стержне. Особенностями структуры стержня являются наличие разрывности функции ширины поперечного сечения в направлении теплового потока и многослойность. Выявление температурного поля в таких стержнях - необходимый этап решения задачи термоупругости. Актуальность проблемы заключается в разработке аналитических методов расчета слоистых стержней сложной геометрической формы при тепловом воздействии, обладающих приемлемой вычислительной трудоемкостью и необходимой точностью. Материалы и методы. Для многослойного стержня рассмотрено приближенное решение задачи стационарной теплопроводности Дирихле при поперечном направлении теплового потока. В пределах каждого слоя функция распределения температуры представлена в виде суммы линейной в направлении теплового потока функции и поправочной нелинейной функции двух переменных. Первая отражает точное решение задачи для слоистого сечения прямоугольной формы. Вторая описывает нелинейные искажения температурного поля, обусловленные наличием разрывов ширины сечения. Поправочная функция, согласно методу Фурье, представлена в виде произведения заданной координатной функции и суммы искомых амплитуд, вызванных разрывами ширины. Введены функции влияния разрыва ширины на температурные поля в смежных слоях. Сформулирована приближенная постановка задачи Дирихле с интегральными условиями сопряжения на межслойных границах. Результаты. Выполнен расчет параметров стационарного температурного поля для семислойного сечения тавровой формы с чередованием слоев из углепластика и стали. Тестирование результатов по программе Ansys показало хорошее качественное и количественное соответствие двумерных температурных полей. Выводы. Полученное решение удовлетворительно описывает температурное поле в сечении слоистого стержня в окрестности его геометрических особенностей. Метод характеризуется приемлемой трудоемкостью и точностью, пригодной для решения задачи термоупругости слоистого стержня.
Вестник МГСУ
2019. — Выпуск 1
Содержание:
Introduction. Conducted is to the evaluation of the stress-strain state of the steel-concrete beams with thin-walled section. In recent times, steel-reinforced concrete structures have become widely used in civilian buildings (beams, slabs, columns). Thin-walled section have not found wide application in steel concrete structures, unlike steel structures. Presents the results of numerical studies of beams consisting of concrete, anchors and steel beams. Two investigating of the location of anchors are given. Numerical investigations are presented of steel-concrete beams with thin-walled section based on numerical studies. Testing procedure and test result are given. Results of calculations, comparison of numerical and experimental studies are presented. Materials and methods. For full-scale experiments, steel I-beams with filling of side cavities with concrete were adopted, screws are used as anchor ties, with varied both the lengths and their location (vertically and obliquely). As steel curved C-shaped steel profiles were used steel profiles from the range of the company “Steel Faces”. ANSYS software package was used for computer modeling. A total of 16 steel concrete beams were considered, for which the results of strength and stiffness evaluation were obtained in ANSYS. Results. The data of the stress-strain state of beams on the basis of computer simulation are obtained. The results are used for the production of field samples. Data of computer simulation are compared with the indicators of field experiments. Conclusions. The stress-strain state of steel-concrete structures was studied on the basis of numerical and experimental data. The proposed calculation method gives good convergence with the experimental data. Anchor connections made from self-tapping screws can be used in studies for modeling in steel-concrete beams structures and other anchor devices, ensuring the joint operation of concrete and steel profiles in structures.
Ключевые слова
Введение. Исследованы методы учета нелинейной работы железобетонных конструкций на примере промышленного сооружения при воздействии на него воздушной ударной волны детонационного взрыва, с использованием современных программных комплексов, основанных на методе конечных элементов. Расчет железобетонного сооружения на воздействие воздушной ударной волны, если к нему не предъявляются повышенные требования к герметичности, в соответствии с действующими нормативными документами необходимо выполнять с учетом упруго-пластической работы, допускаются раскрытие трещин в растянутой зоне бетона и пластические деформации арматуры. Рассмотрен относительно новый в отечественной практике совмещенный подход к определению динамических нагрузок от воздействия ударной волны, реализованный в программном комплексе LS-DYNA, позволяющий учитывать эффекты дальнего взрыва и дифракцию волнами сооружения. Материалы и методы. Исследование напряженно-деформированного состояния конструкций осуществлялось с помощью численного моделирования. Для нелинейного эквивалентно-статического метода используется шаговый алгоритм расчета с постепенным накоплением и распределением напряжений, реализованный в программном комплексе ЛИРА-САПР. Для нелинейного динамического метода - лагранжево-эйлеровая постановка с применением методов газодинамики в программном комплексе LS-DYNA. Результаты. В результате численного моделирования выполнен анализ существующих методов нелинейных расчетов; анализ действующих нагрузок при обтекании ударными волнами сооружения; анализ усилий и перемещений в несущих элементах, а также картины разрушения бетона и арматуры. Выводы. По результатам сравнения двух подходов сделаны выводы о преимуществах и недостатках методов. Отмечено преимущество нелинейных динамических методов расчета перед эквивалентно-статическими. Использование совмещенного подхода к описанию фронта ударной волны дает снижение временных затрат и позволяет с достаточной точностью описать полную картину взаимодействия волны с сооружением. Проведенная работа свидетельствует об актуальности данного исследования и дает возможность перейти к более обоснованным проектным решениям.
Ключевые слова
Введение. Представлен подход к созданию и развитию системы раздельного сбора и предварительной обработки твердых коммунальных отходов (ТКО) и крупногабаритного мусора (КГМ). В настоящее время Россия отстает по уровню утилизации отходов, использования вторичных ресурсов. Одна из основных причин - отсутствие экономически эффективной системы управления отходами и вторичными ресурсами. Несмотря на ухудшающуюся экологическую обстановку, закрытие полигонов твердых коммунальных отходов, рост несанкционированных свалок, наметилась тенденция роста тарифов на вывоз и утилизацию ТКО и КГМ, затрагивающая все население России. Данная проблема определяет необходимость поиска новых научно-методических подходов и практических решений в области планирования размещения не только промышленной инфраструктуры утилизации отходов, но и создания системы раздельного сбора и предварительной обработки ТКО и КГМ в источниках их образования, обоснования и оптимизации нормативов накопления этих отходов для граждан. Материалы и методы. Материалы для проведения научного исследования: правовые акты, стандарты, методические указания и рекомендации, нормативно-техническая документация в области обращения с отходами, опубликованные материалы научных отечественных и зарубежных исследований. Методы научного исследования основаны на использовании факторного, сопоставительного, экспертного видов анализа. Результаты. Предложена оптимизация системы расчета норматива накопления ТКО и КГМ; снижение финансовой нагрузки на граждан в части тарифов на вывоз мусора; экономическое стимулирование населения к раздельному сбору ТКО с предварительной обработкой компонентов этих отходов до уровня востребованных вторичных ресурсов. Выводы. Внедрение предложенной системы позволит достичь социально-экономического, экологического, природно-ресурсного, политического эффекта, консолидации общества по решению проблемы ресурсосбережения, использования вторичных ресурсов.
Ключевые слова
Введение. Проанализированы инновационные методы учета затрат для их применения в строительной организации. Описаны основные этапы и стадии строительной деятельности, проведено их сравнение. Выявлены проблемные вопросы, для решения которых необходимо применять данные, которые формируются в учетной системе предприятия. Дана характеристика специфическим особенностям создания системы управленческого учета, предполагающей интеграцию и увязку разных инновационных концепций по управлению расходами с учетом расчетов, включающих информацию о полном жизненном цикле продуктов компании. Рассмотрены аналитические инструменты и рекомендованы вариационные модели организации управленческого учета, обеспечивающие принятие эффективных управленческих решений строительной компании. Предметом исследования является одна из основных функций управления - информационно-аналитическое обеспечение организации для принятия оценочных, оперативных и стратегических управленческих решений на основе использования результативной информации, создаваемой в системе управленческого учета деятельности строительного предприятия. Цель исследования - оценка целесообразности применения в строительной сфере инновационных методик управленческого учета, изучение обусловленных ими изменений в работе соответствующих компаний, оптимизация управления расходами для всех стадий жизненного цикла производимых продуктов. Материалы и методы. Методологической основой является диалектический метод. Использован научный аппарат управленческого учета, а также стандартные методы оценки и анализа различных данных (группировка, методы системного анализа, сравнений, индексный). Результаты. Дано обоснование вариантов использования методов управленческого учета с целью максимально эффективного управления расходами на разных стадиях жизненного цикла продуктов строительства, что позволит достичь наиболее высоких результатов. Выводы. Рассмотренные данные можно использовать в качестве рекомендованных методологических подходов для применения инновационных методов управленческого учета, которые позволят усовершенствовать управление расходами строительных компаний.
Ключевые слова
Введение. Исследованы возможности применения лазерной очистки в качестве альтернативного способа. Лазерные установки зарекомендовали себя во многих сферах и представляют собой высокотехнологичное и эффективное решение для многих строительных задач. Несмотря на это в настоящее время распространенным методом обработки контактных поверхностей высокопрочных болтовых соединений остается пескоструйная обработка - устаревшая технология, с высоким износом оборудования, опасная для здоровья людей. Материалы и методы. Образцы, обработанные пескоструйным и лазерным методами, испытывали на сдвиг. Перед испытаниями проверены шероховатость контактных поверхностей и усилие натяжения высокопрочных метизов. В ходе испытаний снимались показания силоизмерителя и датчика часового типа. Эксперименты проводились на прессе гидравлическом ИПС-500, образцы были предоставлены в обработанном виде. Результаты. По полученным данным построены графики деформации и вычислены усилия сдвига образцов. Вычисленные усилия сравнивались с нормативными значениями. Результаты показали соответствие образцов требованиям СП 35.13330.2016 «Мосты и трубы» по прочностным характеристикам. Образцы с лазерной очисткой поверхности имели значение запаса прочности, аналогичное образцам с пескоструйной обработкой. Выводы. Сопоставление прочностных характеристик доказывает возможность применения лазерной очистки контактных поверхностей фрикционных соединений. После перехода от устаревших технологий процесс подготовки поверхностей можно будет сделать экономичным и экологичным. Полученные значения и данные возможно внести в ряд нормативных документов, в том числе СП 35.13330.2016 «Мосты и трубы», для проведения будущих исследований и повсеместного применения метода.
Ключевые слова
Введение. Рассмотрен вопрос сравнительной оценки качества изображений, полученных в результате сканирования тестовых композиционных материалов, экспонированных в условиях циклического воздействия положительных и отрицательных температур. Осуществлена сортировка образцов относительно эталонной числовой метрики, выраженной в процентах. Материалы и методы. Сравниваемые композиты отличаются по составу относительно контрольного образца. Периодическое сканирование испытуемых композитов проводится в течение нескольких контрольных точек времени. Сравнительный анализ качества изображений тестовых композитов выполняется как в течение всего времени экспонирования, так и в контрольных точках времени. На основе существующего алгоритма Structural Similarity Index for measuring image quality (SSIM - индекс структурного сходства для измерения качества изображения) выявлены процентные показатели качества образцов в зависимости от состава и времени экспонирования. Полученные результаты позволяют осуществлять отбор композиционных материалов в соответствии с уровнем структурного сходства по структурным цветовым характеристикам. Согласно алгоритму SSIM получающиеся значения метрик лежат в диапазоне [-1; +1]. Полное структурное сходство соответствует величине, равной единице. Предлагается метрику SSIM выражать в процентах с преобразованием того, что изменение цветового структурного различия относительного контрольного образца может изменяться от нуля до 100 %. Результаты. Для предлагаемого способа сравнения изображений отсканированных образцов композиционных материалов использовалось десять образцов различного состава. Числовые результаты эксперимента с их графической визуализацией дают наглядное представление о характере изменения цветовых характеристик относительно контрольного образца. Последовательная оценка в точках экспонирования показывает характер изменения свойств материалов от длительности экспонирования в условиях циклического изменения положительных и отрицательных температур. Выводы. Предложенная эталонная оценка качества изображений на основе существующего алгоритма SSIM позволяет оперативно исследовать группы материалов, изменение свойств которых вызвано их экспонированием в неблагоприятных эксплуатационных условиях.
Ключевые слова
Введение. Рассмотрено использование в качестве связующего при изготовлении силикатных красок полисиликатных растворов, полученных смешением жидкого стекла и золя кремниевой кислоты. Для регулирования реологических свойств краски, улучшения розлива и предотвращения проседания пигментной части в лакокрасочный состав предложено вводить в состав связующего глицерин. Приведены результаты изучения межфазного взаимодействия между краской и подложкой. Материалы и методы. При разработке рецептуры силикатных красок на основе полисиликатных растворов в качестве наполнителя использовали микрокальцит марки МК-2, маршалит, диатомит и тальк марки МТ-ГШМ, в качестве пигмента - диоксид титана 230. Полисиликатные растворы получали путем взаимодействия стабилизированных растворов коллоидного кремнезема (золей) с водными растворами щелочных силикатов (жидкими стеклами). Применяли золь кремниевой кислоты Nanosil 20 и Nanosil 30, выпускаемый ПК «Промстеклоцентр»; калиевое жидкое стекло с модулем М = 3,29. Оценку межфазного взаимодействия осуществляли с помощью термодинамического метода. Результаты. Введение глицерина в рецептуру золь-силикатной краски способствует снижению межфазного поверхностного натяжения и лучшему смачиванию поверхности растворной подложки. Наблюдается увеличение коэффициента смачивания. Покрытия на основе золь-силикатной краски с добавкой глицерина характеризуются повышенной трещиностойкостью. Установлено увеличение прочности при растяжении, предельной растяжимости, снижение модуля упругости пленок краски на основе состава с глицерином. Приведены значения свободной поверхностной энергии покрытия на основе золь-силикатной краски и отношение полярной к дисперсионной составляющей свободной энергии поверхности. Покрытия на основе золь-силикатной краски с добавкой глицерина характеризуются большим значением свободной энергии поверхности. В процессе увлажнения наблюдается уменьшение свободной поверхностной энергии за счет уменьшения дисперсионной составляющей. Выводы. Проведенные исследования доказывают, что введение глицерина в рецептуру золь-силикатной краски способствует повышению эксплуатационных свойств покрытий на ее основе.
Ключевые слова
Introduction. This study focuses on the use of silica fume partially replacing cement with 0, 5, 7.5, 10, 12.5 and 30 % constant replacement of fly ash by weight of cement in concrete. Concrete is probably the most extensively used construction material in the world. But the conventional concrete is losing its uses with time and high-performance concrete (HPC) is taking that place. HPC has superior mechanical properties and durability to normal strength concrete. Because of, the microstructure of HPC is more homogeneous than that of normal concrete (NC) due to the physical and chemical contribution of the mineral admixtures as well as it is less porous due to reduced w/c ratio with the addition of a superplasticizer. The inclusion of additives helped in improving the properties of concrete mixes due to the additional reduction in porosity of cement paste and improving the particle packing in the interfacial transition zone (between cement paste and the aggregates).In this experimental investigation the behavior of HPC with silica fume and fly ash with and without quartz powder were studied. The water-binder ratio was kept 0.3 and 20 % quartz flour as partial replacement of fine aggregate for all cases. Materials and methods. Used materials in Vietnam, as follow, Sulfate-resisting Portland cement - PCSR40 (type V) of company Luks Cement (Vietnam) Limited was used in the work. Crushed granite of fraction 9.5…20 mm - as coarse aggregate, Natural sand from Huong river of 0.15…2.5 mm fraction with the fineness modulus of about 3.0 and quartz powder with an average particle size of 5…10 μm were used as fillers; Sika® Viscocrete®-151 is a superplasticizer based on a blend of 3rd generation PCE polymers was used as a plasticizing admixture. The flg ash from Pha Lai thermal power plant and Sika silica Sikacrete® PP1 (particle size < 0.1 μm) was used as a mineral active admixture. The study of strength and technological properties of high-performance concrete was performed by using standard methods. Results. Established by icate that, the workability and strength increase at a certain level and after that, they decline with further increase in the replacement level of silica fume is 12.5 %, on the basis of 30 % FA replacement, the incorporation of 10 % SF showed equivalent or higher mechanical properties and durability compared to the reference samples. Conclusions. HPC consists of mineral admixtures such as silica fume and fly ash use combine quartz powder and superplasticizer helped in improving the strength and durability of concrete mixes due to the additional reduction in porosity of cement paste and an improved interface between it and the aggregate. With 30 % fly ash is optimum dosage used to replacement of cement, incorporation 10 % SF (by weight) and combine of partial replacement of fine aggregate by 20 % quartz powder. On the other hand, a few mathematical equations can be used to derive the durability properties of concrete based on its compressive strength.
Ключевые слова
Введение. Широкое распространение в технологиях химического и биотермического окисления органики получили методы обезвреживания (в том числе компостирование). Перспективным методом обращения с отходами является их биотермическое компостирование с использованием управляемых газовых потоков. Изложены методы интенсификации процесса: введение инокулирующих добавок, повышение однородности смеси, рециркуляция компостов, естественная и принудительная низконапорная и высоконапорная аэрация и др. Одним из примеров реализации данных технологий служат комплексы обезвреживания нефтезагрязненных грунтов. Материалы и методы. Дано описание реализованных комплексов биотермического компостирования нефтезагрязненных грунтов: функциональное зонирование, конструктивные решения. Рассмотрены основные функциональные зоны: участок входного контроля, площадка промежуточного размещения, зона непрерывной принудительной аэрации (инокуляции), зона периодической принудительной аэрации (штабельно-кавальерной биодеструкции) и зона естественной аэрации без перемешивания (зона дозревания). Основным элементом комплекса выступает система комбинированной аэрации (принудительной от воздуходувных устройств и естественной механической путем перемешивания). Показана целесообразность применения высоконапорной принудительной аэрации для интенсификации процесса компостирования. Результаты. Представлен разработанный режим работы системы аэрации компостируемой массы: первоначальный процесс неполного окисления органики в штабелях инокуляции с постоянным расходом воздуха и окончательное разложение органики с периодическим расходом воздуха. Дано конструктивное оформление системы высоконапорной принудительной аэрации, применяемой для интенсификации процесса компостирования. Аэробное биотермическое компостирование производится в аэрируемых штабелях, формируемых на площадках с водонепроницаемым покрытием. Аэрация, необходимая для ускорения процесса разложения органического вещества в компостах, осуществляется в естественных (перемешивание ковшом) и искусственных (продувка) условиях. Для продувки используют систему перфорированных трубопроводов и воздуходувные станции. Описаны мероприятия по защите трубопроводов (воздуховодов) от агрессивного воздействия окружающей среды и увеличения срока их эксплуатации, по обеспечению эффективности работы системы аэрации в аварийной ситуации. Выводы. Показана возможность практической реализации технологии управления газовыми потоками при конструировании, строительстве и эксплуатации комплексов биотермической обработки отходов. Реализация данных проектов доказала необходимость создания обобщенной математической модели, которая описывала бы в общем виде поведение газовых потоков в гетерофазных отходах.