Введение: для решения задач, связанных с развитием расселения, предложена модель опорного каркаса пространственного развития, необходимая для совершенствования планирования, обновления и реформирования сельского расселения. Рассмотрены составляющие опорного каркаса расселения территории. Апробация метода комплексной оценки поселенческого каркаса сельского расселения определила цель данной статьи. Материалы и методы: изучены открытые картографические источники, документы территориального планирования, информация национального статистического комитета Республики Беларусь. Методологической основой исследования послужили общенаучные методы, такие как системный подход и метод сравнительного анализа, а также специальные междисциплинарные - метод картографического моделирования с использованием геоинформационных систем. Результаты: выявлены особенности опорного каркаса Могилевской области Республики Беларусь, в том числе его составляющих: историко-культурного, природно-экологического, транспортно-коммуникационного и поселенческого каркасов. Обоснованы необходимые и достаточные критерии для получения интегральной оценки опорного каркаса сельского расселения, дающего возможность определить стратегические направления устойчивого территориального развития. На основании интегральной оценки составлена картограмма поселенческого потенциала Могилевской области Республики Беларусь. Обобщение полученных результатов позволило сформулировать рекомендации для градостроительного проектирования, дающего возможность определить стратегические направления устойчивого территориального развития Могилевской области Республики Беларусь с учетом перспективы сельского расселения. Выводы: показано, что использование системного подхода и картографической модели опорного каркаса расселения территории служит эффективным инструментом для оценки поселенческого каркаса сельского расселения. Дальнейшие исследования представляются в разработке перспективных моделей поселенческого, природно-экологического, историко-культурного и транспортно-коммуникационного каркасов. Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке РААСН в соответствии с планом фундаментальных научных исследований Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ (2018).
Вестник МГСУ
2019. — Выпуск 7
Содержание:
Введение: рассмотрена постановка и решение задачи оптимизации несущих конструкций с учетом соотношения затрат на изготовление объекта и рисков материальных потерь при аварийных ситуациях, связанных с быстрым устранением опор, обосновывается выбор сценария локального повреждения. Учет рисков, возникающих при аварийных ситуациях - актуальная проблема, решение которой в значительной степени может повысить безопасность строительных конструкций. Материалы и методы: используется двухэтапная вычислительная процедура, включающая эволюционный поиск на дискретных множествах параметров проектирования и вычисление рисков аварийных ситуаций в различные периоды жизненного цикла несущей системы. На первом этапе с помощью генетического алгоритма выполняется синтез варианта объекта. При этом оценка его напряженно-деформированного состояния осуществляется с учетом динамических эффектов, возникающих при возможных локальных повреждениях опор. На втором этапе вычисляется интегральное значение относительного риска материальных потерь в аварийной ситуации с учетом отказов, связанных как со статистической природой нагрузок и механических характеристик материалов, так и с наступлением различных сценариев локальных повреждений. Результаты: разработана методика выбора рационального по соотношению «затраты - риск» проектного решения для несущих конструкций зданий повышенного уровня ответственности. Рассматриваемый пример оптимального проектирования стальной балочной конструкции иллюстрирует работоспособность предлагаемого подхода. Выводы: результаты исследований показали, что выполнять оптимизацию проектного решения только с учетом минимума себестоимости конструкций в зданиях повышенного уровня ответственности недопустимо. Наиболее рациональным проектным решением с позиции минимизации затрат и рисков является вариант, обеспечивающий живучесть конструкции при аварийном выключении только одной из опор. Рассматриваемую методику рекомендуется использовать в системах автоматизированного проектирования несущих конструкций.
Ключевые слова
Введение: холодногнутые тонкостенные профили с частью вогнутой плоской стенки используются при изготовлении стропильных ферм. В данных фермах соединение между поясами и решеткой выполняется посредством листовых фасонок, которые крепятся болтами. Учитывая форму профилей, болты могут быть установлены лишь в два крайних ряда, при этом их стенка в месте плоской вогнутости не может быть плотно соединена с фасонкой, поэтому действительная работа таких узлов требует исследований. Цель работы - численное и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) узла соединения из холодногнутых тонкостенных профилей с частью вогнутой плоской стенки при установке двух рядов болтов. Материалы и методы: для проведения натурных испытаний использованы спаренные холодногнутые профили с частью вогнутой плоской стенки, соединенные при помощи фасонки на болтах. Компьютерное моделирование и расчет выполнены в программном комплексе SolidWorks. Проведено испытание узла с двумя рядами болтов. Результаты: проведенные расчеты и натурные испытания болтового узла соединения показали, что усилия в болтах и в профилях изменяются. Предложено исключить зазор между стенками холодногнутых профилей и листовой фасонкой, что позволит установить увеличенное число рядов болтов и уменьшить напряжения в тонкостенном профиле узла соединения. Выводы: определено, что установка только двух рядов болтов в узле соединения тонкостенных профилей с частью вогнутой плоской стенки ухудшает их НДС. При заполнении вогнутого участка стенки листовой сталью можно увеличить число рядов установки болтов при уменьшении их количества, повышая несущую способность холодногнутого тонкостенного профиля и узла в целом.
Ключевые слова
Introduction: the paper deals with oscillations of a statically definable plane, truss with a double lattice of racks and descending braces with massive loads in the nodes of the lower chord. The weight of the truss rods is not taken into account. It is assumed that the freights are moved only vertically. The fundamental frequency of natural oscillations is estimated from the Dunkerley formula by the values of partial frequencies. Materials and methods: an analytical estimate is obtained by generalizing formulas obtained from a series of estimates for trusses with a consistently increasing number of panels. The stiffness of the truss was determined using the Mohr's integral. The double lattice of the truss does not allow using the cross-section method; therefore, the forces in the rods were calculated (or estimated) in an analytical form using the method of cutting nodes with the compilation of a system of equilibrium equations simultaneously for all rods and three support reactions. The matrix of equilibrium equations was compiled in a software program written in the language of the Maple computer mathematics system based on the coordinates of the nodes and the values of the direction cosines of the forces. For a sequence of coefficients of the desired formula, linear homogeneous recurrent equations were found and solved by means of special operators of the Maple system. Results: the resulting formula estimating the relationship between the fundamental frequency and the panels number has the form of a sixth degree polynomial with coefficients depending on the parity of the number of panels. The analytical result is compared with the smallest frequency obtained numerically from the solution of the problem of oscillation of the cargo system. It is shown that the main frequency, depending on the truss height, has an extremum. Conclusions: the method of generalizing particular solutions using the Maple system operators allowed authors to obtain and analyze a formula for a lower estimate of the fundamental frequency of oscillation of a truss model with an arbitrary number of panels. The resulting estimate can be used as a test for numerically obtained solutions. The formula is especially efficient for systems with a large number of panels; as numerical methods for their calculation are time-consuming require considerable time and have a tendency for accumulating rounding errors.
Ключевые слова
Введение: стеклопластик - композит, который нашел широкое применение в строительстве благодаря своим уникальным свойствам. Один из способов соединения конструкций из композитов - болтовой - отличается своей устойчивостью и технологичностью. В силу относительной новизны материала отсутствует обширная база опытных данных, и соответствующие коэффициенты надежности становится невозможно определить. Данную проблему можно решить при помощи климатических ускоренных испытаний, которые заменят многолетние наблюдения за конструкциями и позволят проводить точные расчеты при проектировании уже сейчас. Материалы и методы: испытанию подвергались образцы из конструкционного стеклопластика профильного пултрузионного строительного (СППС), выпускаемого НПП «АпАТэК» (г. Москва), представляющего собой конструкционный полимерный композиционный материал. Образцы изготовлены из одной партии швеллера 388 × 120 × 10/12 (СППС-340). Методика заключается в последовательном циклическом воздействии на испытуемые образцы искусственно создаваемого комплекса климатических факторов: повышенной температуры и влажности воздуха, отрицательной температуры, перепадов температуры, и определении изменения свойств материала при указанных воздействиях по основным показателям или показателю, ответственному за работоспособность материала. Результаты: полученные данные обработаны, характер изменения прочностных характеристик со временем наглядно представлен в графическом виде. С применением аппроксимирующих зависимостей были вычислены коэффициенты снижения прочности болтового соединения от термовлажностного воздействия через 100 лет. Выводы: не выявлено значимого влияния воздействия ультрафиолета на прочность болтовых соединений. Через 100 лет эксплуатации прочность болтового соединения от термовлажностного воздействия снизится не более чем в 1,5 раза. Можно рекомендовать ввести изменения в нормативные документы, в том числе снизить коэффициент надежности, учитывающий эксплуатационное старение стеклопластика K2 с 1,2 до 1,13 в СТО «Конструкции дорожно-строительные из композиционных материалов».
Ключевые слова
Введение: качество воздушной среды в помещениях во многом зависит от присутствия в ней химических токсичных веществ. К основным источникам загрязнения можно отнести большую группу отделочных полимерсодержащих строительных материалов, мебель на основе MDF, HDF. В числе путей решения проблемы, связанной с обеспечением выполнения требований нормативов к качеству воздушной среды в помещениях, - разработка и применение новых эффективных строительных материалов с использованием заполнителей, обладающих высокой сорбционной способностью. Приведены результаты исследования влияния низкотемпературной неравновесной плазмы на сорбционные характеристики заполнителей на основе диатомита. Материалы и методы: в качестве исследуемых материалов были выбраны диатомиты Ирбитского месторождения, кварцевый песок. Исследование влияния низкотемпературной плазмы на изменение характеристик модифицированных диатомитов выполнялось методом комбинационного рассеяния (КР) на Рaмaн-спектрοметре Senterra. Изменение сорбционных характеристик диатомитов определялось весовым методом. Результаты: получены плазмомодифицированные опытные образцы сорбента на основе диатомита с более высокими сорбционными характеристиками по сравнению с исходными. Анализ результатов, полученных методом КР, подтвердил структурное изменение на поверхности плазмомодифицированных образцов с образованием дополнительных активных центров и радикалов. Выводы: модифицированные сорбенты способны обеспечивать более эффективное поглощение токсичных веществ по сравнению с контрольными образцами и после проведения дополнительных технологических исследований могут быть рекомендованы к внедрению в производство строительных материалов, обладающих дополнительными свойствами для обеспечения нормативных требований к качеству воздушной среды в помещениях.
Ключевые слова
Введение: в контрвихревых течениях коаксиальные слои вращаются в противоположных направлениях. Это определяет их сложную пространственную структуру. Актуальность темы в уникально эффективном перемешивании движущейся среды. Это свойство имеет потенциал применения от микробиологии и ракетостроения для получения высокодисперсных смесей до теплотехники для повышения интенсивности теплообмена. Однако контрвихревые течения обладают высокой степенью гидродинамической неустойчивости. Это затрудняет эффективное развитие указанных технологий. Контрвихревые течения наблюдаются в отсасывающих трубах гидротурбин Френсиса, работа которых на пониженной мощности вызывает режимы со значительным нарастанием вибраций гидроагрегатов, вплоть до их разрушения. Цель исследования - выявление физических закономерностей гидродинамики контрвихревых течений общих как при ламинарных, так и турбулентных режимах движения жидкости. Материалы и методы: теоретический анализ тензора вязких напряжений и зон локальной устойчивости контрвихревых ламинарных течений. Результаты: приведено математическое описание тензора вязких касательных (τij) и нормальных (σii) напряжений, а также определены зоны локальной устойчивости течения по критериям Рэлея (Ra) и Ричардсона (Ri). Приведены графики радиально-аксиальных распределений компонент вязких напряжений, зон локальной устойчивости, показана точка «распада» течения. Решения получены в виде рядов Фурье - Бесселя. Выполнен анализ гидродинамической структуры течения. Выводы: установлено, что наиболее значительные вязкие напряжения наблюдаются в начале зоны взаимодействия противоположно вращающихся слоев. Вихревое ядро, окружающее геометрическую ось потока, является областью с наиболее неустойчивым течением. В верхних слоях ядра расположена зона слабой неустойчивости с числами Ричардсона до Ri = -1, ниже нее (ближе к центру потока) лежит зона дестабилизации течения с числами Ричардсона Ri = от -10 до -100, примыкает к оси потока зона с быстро нарастающей неустойчивостью до значений Ri = -1000. Это зона потери устойчивости течения, завершающаяся «распадом вихря».
Ключевые слова
Введение: инновационная технология фитоочистки позволяет удалять большой спектр загрязняющих веществ из стоков, при этом минимизируя использование механической аппаратуры и реагентов, а также систем непрерывного автоматического контроля. Это позволяет сэкономить на энергопотреблении и человеческих ресурсах, не снижая эффективности процесса. Цель исследования - анализ и оценка функциональности существующих фитотехнологий, определение условий их применяемости. Материалы и методы: приведены данные, полученные компанией Ambiente Italia и результаты существующих исследований по оценке эффективности различных типов систем фитоочистки согласно следующим показателям качества воды: БПК5, ХПК, общий азот и фосфор, азот аммонийный, твердые взвешенные частицы, патогенные микроорганизмы. Проанализирована связь данных показателей с физикой процессов, происходящих в резервуаре фитоочистки. Результаты: описаны пять основных направлений технологических исполнений фитосистем и целесообразность их применения в зависимости от различных факторов. Даны практические рекомендации по выбору конструкционных решений и материалов, а также по расчету каждого конкретного типа процесса фитоочистки. Выводы: для каждого конкретного технического задания должен быть осуществлен обоснованный выбор технологического исполнения системы фитоочистки. Для третичной очистки небольших расходов сточных вод, а также выбора в пользу максимально простого решения, хорошо зарекомендовала себя технология FWS, тогда как для больших расходов воды и высоких показателей по органической нагрузке подходит технология HF. При этом HF уступает в эффективности технологии VF в части удаления общего и аммонийного азота. Однако VF ограничена условием переменного функционирования (с паузами), тогда как HF работает при постоянных расходах. В то же время VF гарантирует более качественное ингибирование патогенных микроорганизмов и фильтрацию стока.
Ключевые слова
Введение: при реконструкции и капитальном ремонте плотин большое внимание следует уделять дренажным системам, как наиболее ответственным частям сооружения. Описаны нарушения в работе трубчатых дренажей грунтовых плотин. Рассмотрены геологические и гидрогеологические особенности, не учтенные при разработке проектов. Материалы и методы: в качестве методов исследований фильтрационного режима используется контрольно-измерительная аппаратура (пьезометрическая сеть), натурные эксперименты по выводу трубчатого дренажа из строя и математическое моделирование. Результаты: анализ гидрогеологических особенностей основания правобережной пойменной плотины Нижегородской ГЭС и натурных фильтрационных наблюдений выявил на ряде участков сильное дренирующее влияние основания на фильтрационный поток в теле плотины. На других участках зафиксировано высокое положение уровня грунтовых вод в нижнем бьефе плотины и их разгрузка в трубчатый дренаж со стороны нижнего бьефа. Обоснованное фильтрационными расчетами предложение по ремонту дренажной системы состояло в проектировании открытой дрены вдоль оси плотины и подсыпки территории в нижнем бьефе на 2,0 м, что исключает подтопление территории без работы трубчатого дренажа. Выводы: в качестве вариантов ремонта дренажных систем грунтовых плотин рекомендованы следующие технические решения: устройство засыпных дренажных траншей в нижнем бьефе плотины или строительство нового трубчатого дренажа на более высоких отметках или открытого дренажного канала в монолитном железобетоне, устроенного вдоль оси плотины. Предложенный вариант ремонта трубчатых дренажей предусматривает строительство открытого дренажного канала в монолитном железобетоне на обратном фильтре с устройством в откосах и дне асбестоцементных труб, заполненных гравийным грунтом. Такое конструктивное решение позволяет выполнить ремонт дренажной системы без водопонижения и при необходимости отказаться от существующего трубчатого дренажа.
Ключевые слова
Введение: рассмотрены вопросы, связанные с формированием информационно-аналитического обеспечения реинжиниринга объектов капитального строительства. Определены его составляющие: информационная, аналитическая, техническая и кадровая. Приведены основные положения технического и кадрового обеспечения данной подсистемы реинжиниринга. Особое внимание уделено формированию параметрической модели реинжиниринга объектов капитального строительства, которая является основой формирования типовых организационных решений. Материалы и методы: установлено, что информационная составляющая имеет свою агрегацию: информационная модель, программное обеспечение, регламентация функционирования информационной модели и программного обеспечения. Аналитическая составляющая включает в себя параметрическую модель, типовые решения и методические рекомендации разработки и применения реинжиниринга. Результаты: в качестве основы параметрической модели выделены укрупненные группы параметров реинжиниринговых мероприятий на объекте капитального строительства и их декомпозиция. Приведен порядок формирования типовых решений реинжиниринга объектов капитального строительства в составе которого выделяются организационные схемы его реализации и ресурсообеспечение составляющих реинжиниринг мероприятий. Отдельно рассмотрена структура нормативных документов реинжиниринга объектов капитального строительства. Нормативные документы можно квалифицировать как общие, на разработку и на их применение, а также как отраслевые и корпоративные регламенты по реинжинирингу объекта капитального строительства. Выводы: сформированная система информационно-аналитического обеспечения реинжиниринга может придать серьезный импульс развитию и качественному преобразованию объекта капитального строительства. Эффективное функционирование системы информационно-аналитического обеспечения реинжиниринга возможно при наличии действенной нормативно-методической базы указанных мероприятий и адекватной информационной модели объекта капитального строительства на этапе его эксплуатации.