Введение. Негативные воздействия окружающей среды все больше отражаются на здоровье человека. С развитием природоподобных технологий главной задачей ученых мира является создание комфортных условий существования человека на планете Земля. В первую очередь это относится к стройиндустрии, так как в окружении материалов человек находится 80-90 % своей жизни. Цель исследования - разработка фундаментальных основ создания композитов нового поколения для защиты среды обитания человека на основе трансдисциплинарных подходов, в том числе теоретических положений геоники (геомиметики). Материалы и методы. Работа выполнена на основе изучения и анализа опубликованных источников и личного опыта. Новая парадигма науки построена на трансдисциплинарных исследованиях с переносом когнитивных схем между дисциплинами. Для апробации результатов теоретических исследований применялись высокотехнологичное оборудование и современные методы исследований: растровая и трансмиссионная электронная микроскопия, сканирующая и атомно-силовая микроскопия, ИК-спектральный анализ, методы термического анализа и т.д. в Центре коллективного пользования на базе БГТУ им В.Г. Шухова, МГУ им. М.В. Ломоносова, Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН и НИИСФ РААСН. Результаты. Обобщенный взгляд на новаторскую практическую и научную деятельность позволил сформулировать проблемы инновационного развития строительного материаловедения, где основным сдерживающим фактором является недостаточное использование уже имеющихся знаний из различных областей наук, таких как физика, химия, кристаллохимия, минералогия и т.д., с точки зрения трансдисциплинарности. В центре внимания - многокомпонентные материалы, которые разработаны по принципу синергетического эффекта различных физико-химических параметров. Выводы. Трансдисциплинарный характер новых наукоемких исследований позволяет решать комплексные задачи в традиционных, смежных и новых областях наук, более эффективно применять природные, энергетические и финансовые ресурсы, а также способствует развитию новых парадигм инженерной деятельности. Реализация таких подходов уже позволила получить строительные композиты нового поколения, защищающие человека от воздействия агрессивных факторов внешней среды, и даст возможность обеспечить инновационные прорывы в будущем. Благодарности. Исследование выполнено за счет средств Государственной программы Российской Федерации «Развитие науки и технологий» на 2013-2020 гг., Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг., в рамках Плана фундаментальных научных исследований Минстроя России и РААСН, тема 7.5.1.; программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова с использованием оборудования на базе Центра высоких технологий, БГТУ им. В.Г. Шухова.
Вестник МГСУ
2019. — Выпуск 10
Содержание:
Введение. В настоящее время изучение оползневых процессов является одним из наиболее серьезных аспектов, изучаемых при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Оползни нарушают устойчивость оснований и целых комплексов сооружений, поэтому оценка устойчивости склонов - важнейшая задача. На данный момент существует большое количество классификаций оползней, которые характеризуют условия их формирования, историю геологического развития, возраст, структуру и т.д. В нормативных документах приводятся три категории способов борьбы с оползанием склонов: предупреждающие, ограничивающие и ликвидационные. Но систематизированной обоснованности инженерных решений в этих источниках нет. В исследовании ставились следующие задачи: разработать алгоритм оптимального выбора рационального укрепления склона в оползневых условиях строительства и опробовать его на конкретном примере. Материалы и методы. Проанализированы литературные публикации по теоретическому и практическому опыту борьбы с оползнями, нормативные документы. При апробации алгоритма применялись методы численного моделирования для расчета устойчивости. Результаты. На основании разработанной классификации представлен алгоритм выбора рационального укрепления склона в оползневых условиях строительства. Концепция алгоритма позволяет: с одной стороны - поэтапно приблизить параметры модели оползнеопасного склона к реально существующим, а с другой стороны - подобрать наиболее рациональные противооползневые мероприятия из всего применимого на практике их многообразия. Разработанный алгоритм был опробован на территории крупного промышленного комплекса, расположенного на надпойменных террасах реки. На основании технико-экономического сопоставления нескольких вариантов стабилизации склона к реализации был принят оптимальный. Выводы. Разработана авторская классификация и алгоритм по подбору оптимальных проектных решений по стабилизации оползнеопасных склонов или откосов. Апробация алгоритма подтвердила его практическую применимость. Алгоритм позволяет подобрать наиболее эффективный комплекс для защиты от оползней.
Ключевые слова
Introduction. This paper sets out to justify the application of an innovative methodology for determining the rate of the tectonic fault activity of a rocky base using complex radon measurements under the conditions of the Akkuyu Nuclear Power Plant (NPP), Turkey. Materials and methods. The information contained in the Environmental Impact Assessment (EIA) chapters and sections relevant to both the site tectonics and methods for measuring radon in soil and groundwater was scrutinised. In addition, the experience of analogues studies in the Republic of Turkey was studied. Results. An analysis of experimental results enabled identification of individual subsoil areas of increased radon activity across the site under investigation. Additional comprehensive studies at the NPP site are recommended in combination with planned work aimed at clarifying the engineering and geological conditions regarding specific NPP buildings and structures (ED stage). Conclusions. The proposed additional studies are expected to provide a more comprehensive seismic protection of the NPP units under construction, thus enabling a long-term trouble-free operation of the completed NPP buildings and structures. In the framework of subsoil monitoring at the Akkuyu NPP, regulations on the application of the proposed methodology should be introduced in job descriptions. This technique appears to be prospective for seismic monitoring in other NPP sites located in areas with increased seismicity.
Ключевые слова
Introduction. Calculation and analysis of pile resistance to loads remains to be a relevant problem in geoengineering. The design of pile foundations is currently performed using diverse analytical, empirical and numerical methods. However, the reliability of these methods remains to be a topic of interest among researchers and designers. This research paper analyses methods used for calculating the lateral-load capacity of piles in comparison with field-test data. Materials and methods. The paper dwells upon the development of reliable analytical expressions based on mathematical models of the pile-soil interaction. Main existing mathematical models of the soil environment, including the Mohr - Coulomb elastic ideal plastic model and the hardening soil model (HSM) were analysed. A particular attention was paid to a variety of factors affecting the pile-soil interaction, such as natural factors, pile types, pile sinking depth and technology, configurations of loads, as well as time-changed processes. A comparison of methods for calculating the lateral-load capacity of piles was conducted. To that end, calculations using the Mohr - Coulomb model and the local elastic strain theory (still required by building codes) were performed. High-level solid elements were used to develop and compute a finite-element pile-in-soil model in a spatial setting. Another model on the basis of parametric pile elements was designed using the MIDAS software. Results. It is established that the use of numerical calculation methods for evaluating the capacity and movements of pile foundations provides results comparable to those of field tests. These methods demonstrate a higher reliability compared to standardized analytical techniques. Conclusions. The reliability of numerical calculations of pile resistance to lateral impact is shown to be sufficiently high, thus being feasible for use in geoengineering. The use of these methods should be based on advanced non-linear soil models, such as HS, CamClay, etc.
Ключевые слова
Введение. Дано определение условий устойчивости оползня для любых поверхностей скольжения, плотности, массы, объема, крутизны и т.д., т.е. в общем виде. В результате математического анализа получены уравнения равновесия в координатах. При нарушении какого-либо из этих условий начинается движение оползня. Проблема заключается в том, как получить реальные значения параметров, входящие в уравнения. Предмет исследования - механико-математическая модель оползня, имеющего произвольную поверхность скольжения. Цель - определить время начала движения оползня и основные проблемы в задаче его прогнозирования. Материалы и методы. Выбрана стандартная прямоугольная система координат с началом в вершине поверхности оползневого тела. Приведен вывод уравнения равновесия тела оползня в координатах через уравнение поверхности в общем виде, через вектор нормальной силы трения в проекциях на оси координат и через вектор силы сцепления в проекциях на оси координат. Результаты. Получены условия устойчивости оползня. Выявлены наиболее важные задачи, решение которых может привести к разработке теоретического и практического методов прогнозирования оползневого процесса, что актуально для решения вопросов обеспечения безопасности зданий и сооружений, находящихся на склоновых территориях. Выводы. Необходимо установить реальные значения всех параметров, выявить форму поверхности скольжения, определить реальные параметры тела оползня и правильно расположить прямоугольную систему координат. Максимально близко подойти к решению этих задач можно, если применить методы комплексного подхода к анализу оползневой устойчивости склоновых территорий, который включает: инженерно-геологический метод - метод получения объективной информации о физико-механических характеристиках грунтов на оползневых участках исследуемого склона; инженерно-геодезический метод - метод получения объективной информации о рельефе местности, площади, крутизны склона. Благодарности. Авторы выражают благодарность рецензентам.
Ключевые слова
Введение. С позиций экологических рисков для городской среды и здоровья местного населения рассмотрены защитные мероприятия от автотранспорта в рамках экологизации города. Цель исследования - разработка методики выявления необходимости проведения первоочередных защитных и оздоровительных мероприятий с ориентиром на минимизацию возможного причинения вреда окружающей среде и здоровью местного населения. Материалы и методы. Использованы сведения статистики, географические и тематические карты; планировочные особенности транспортной сети; проведены натурные исследования. Применены методы - корреляционный анализ, автоматизированное моделирование, алгоритмы расчета распространения воздействующих процессов/явлений на территории. Результаты. В геоинформационной системе сформированы пофакторные и комплексная схемы загрязнения приоритетных примагистральных территорий города, позволившие оценить количество жителей, потенциально подверженных риску развития/обострения экопатологий. Зафиксировано повышенное (свыше естественного фона) содержание тяжелых металлов на примагистральных участках, в связи с бóльшим трафиком крупнотоннажного транспорта. Отмечено влияние автотранспорта на здоровье населения. С целью экоклассификации территорий с различным уровнем воздействия автотранспорта и выявления потребности проведения первоочередных защитных и оздоровительных мероприятий сформулирована авторская методика. Выводы. Оценены область загрязнения примагистральных территорий выхлопными газами на участке от 40 до 190 м шириной от проезжей части; область повышенного звукового давления на участке от 30 до 100 м. Отмечена корреляция концентраций поллютантов в почве от трафика крупнотоннажных автомобилей. Установлено множество статистически достоверных связей (r > 0,3) между уровнями воздействия и экозависимыми нарушениями здоровья местного населения, при этом в некоторых случаях выявлены отдельные возрастные группы, испытывающие наибольший вред от конкретного фактора. Сформулирована авторская методика, позволяющая структурировать факторы воздействия автотранспорта по степени опасности и определить приоритеты в реализации защитных и оздоровительных мероприятий. Предложены концептуальные пути развития примагистральных территорий.
Ключевые слова
Введение. Анализ исследований волн перемещения и их динамических воздействий на объекты водной инфраструктуры свидетельствует о неполноте учета дисперсионной составляющей волновых движений в сбросных потоках. Существующие методы расчета параметров волн перемещения с зависимостью скорости распространения и волнового давления от длины волны следует рассматривать лишь в качестве нулевого приближенного учета роли дисперсионных процессов, сопровождающих распространение волн перемещения в речных потоках. Цель работы - повышение точности расчетов надежности оборудования и вспомогательных механизмов гидротехнических сооружений и объектов водного хозяйства в условиях роста гидрологически опасных природных явлений в виде волн перемещения. Материалы и методы. Используется аналитический метод расчета параметров волновых движений, построенный на определении условий совместности скачков и разрывов параметров состояния среды при переходе через фронтовые поверхности. Предложен вариант использования метода фронтовых характеристик для интегрирования уравнений неустановившихся течений в открытых потоках. Приведена схема решения дифференциальных уравнений неустановившихся движений и неразрывности течений в речных потоках с волнами перемещений при наличии сил сопротивлений. Результаты. Получены аналитические расчетные соотношения для скорости и силовых воздействий волн перемещения с дисперсионной зависимостью от длины волны. Выполнен анализ полученных решений с иллюстрацией динамических воздействий волновой дисперсии на объекты водной инфраструктуры. Выводы. Предложенный способ уточненного расчета силового воздействия сбросного потока от волн перемещения на конструктивные элементы водохозяйственных и воднотранспортных объектов может найти применение при определении степени надежности гидросооружений и объектов водного транспорта. Полученные расчетные соотношения для определения кинематических и динамических характеристик дисперсии волн перемещения, целесообразно рекомендовать для дополнения существующих нормативных документов гидротехнического строительства.
Ключевые слова
Введение. Рассмотрены два вида реинжиниринга корпоративного уровня инвестиционно-строительной деятельности: качественное преобразование объектов капитального строительства (ОКС) и технологических процессов. В качестве доминанты исследована реализация реинжиниринговых мероприятий в отношении ОКС, вокруг которого складываются все взаимоотношения и взаимодействия элементов антропотехнической системы и внешнего окружения и который является выражением достигнутого результата. Материалы и методы. Использованы документы законодательной и нормативной базы, регулирующие инвестиционно-строительную деятельность в РФ, а также труды отечественных и зарубежных ученых. Методы исследования - структурный и функциональный анализ. Изученные нормативные и методологические материалы позволили установить критерии и факторы классификации реинжиниринговых мероприятий на уровне «строительный объект - строительная площадка» и на этой основе обосновать состав реинжиниринга ОКС и реинжиниринга технологических процессов. Результаты. Проанализирована нормативная составляющая практической деятельности реинжиниринга, приведены термины, регламентированные действующей законодательной базой строительства, а именно: реконструкция, капитальный ремонт, техническое перевооружение, реставрация. Отдельно предложено определение перепрофилирования ОКС. Исследованы структурные и функциональные связи в рамках реинжиниринга ОКС и технологических процессов. Выводы. Выявлено, что реинжиниринг является действенным механизмом формирования комфортной среды жизнедеятельности на основе достижений науки и техники, учета и наиболее полного удовлетворения запросов потребителей, а также создания конкурентных преимуществ не только отдельных отечественных строительных организаций, но и всей национальной строительной отрасли. Определен генезис реинжиниринга корпоративного уровня инвестиционно-строительной деятельности, установлена структура реинжиниринга ОКС. Приведены основные направления повышения эффективности реинжинирингового механизма, особо отмечена роль в этом комплексе мероприятий качества организации информационно-аналитической работы.
Ключевые слова
Введение. Важным показателем эффективности организации строительства является продолжительность строительства, которая зависит от сроков выполнения отдельных работ. Особенно это характерно для крупных проектов строительства общественных зданий, к которым относятся здания медицинских организаций, представляющие собой сложные в объемно-планировочном и технологическом отношении здания. Известно, что на продолжительность работ влияют их трудоемкость и численность рабочих. Однако остается неизученным влияние сложности работ, которое может быть выражено средним разрядом рабочих и количеством требований, предъявляемых к результатам работ. Кроме того, не изучен нелинейный характер зависимостей. Материалы и методы. Для изучения характера процессов и обоснования необходимости управления требованиями было проведено статистическое исследование. На материале данных о трудоемкости, сложности и продолжительности работ, численности рабочих при строительстве здания НИИ детской онкологии и гематологии Научно-медицинского центра онкологии им. Н.Н. Блохина в г. Москве составлено уравнение регрессии, определены коэффициенты корреляции и детерминации. Значимость коэффициентов оценена с помощью критерия Стьюдента. Результаты. Проведенные исследования обнаружили нелинейную зависимость рассмотренных факторов от продолжительности работ, причем средний разряд работы оказывает малое влияние и может быть исключен из числа влияющих факторов. Напротив, количество выдвигаемых требований оказывает заметное влияние, что говорит о необходимости управления требованиями в процессе строительства. Выводы. Для сокращения продолжительности работ необходимо создавать систему управления требованиями, которая позволит одновременно повысить качество выполняемых работ. В дальнейшем целесообразно провести исследования на материале других строительных объектов.