Введение. Конструкции с предварительным напряжением имеют широкое распространение и развиваются. Зачастую с применением преднапряжения изготавливаются покрытия зданий специального назначения, требующие расчетов на экстремальные воздействия. К таким воздействиям относится удар самолета, представляющий нестационарную нагрузку. Моделирование преднапряженных конструкций и расчет ударных нагрузок затруднительно реализовать в классических расчетных программах. Универсальным инструментом для решения таких задач является ПК SOFiSTiK. Данный программный комплекс помимо гибкого функционала интегрирован в среду информационного моделирования и позволяет взаимодействовать с самыми современными программными решениями. Материалы и методы. Для описания методики выбрали покрытие особого назначения и выполнили расчет на удар самолета Learjet 23. Для моделирования предварительного напряжения использовали интерфейс SOFiPLUS. Вводимые элементы обладают полнотой свойств, отражают геометрию напряженных канатов, параметры сцепления и этапы возведения. Для описания ударного воздействия применили внутренний язык программирования CADINP. Величина воздействия задана в виде дискретной функции с 11 интервалами интегрирования. Результаты. Полученные данные были обработаны, характер изменения деформаций покрытия в первые секунды падения самолета представлен графически. Также выведены изополя внутренних изгибающих моментов покрытия для подбора армирования и эпюра моментов балок от воздействия предварительного напряжения с учетом потерь натяжения. Выводы. НПК SOFiSTiK позволяет решать сложные инженерные задачи с высокой степенью автоматизации. Моделирование преднапряженных конструкций становится нетрудоемким процессом с гибкими параметрами настройки, исключая вероятность ошибки от ручных расчетов. Благодаря открытому программному коду возможен расчет на нетипичные экстремальные воздействия. Полученные графики и эпюры подтверждают прохождение проверок по предельным состояниям рассматриваемого покрытия, а также могут быть использованы для проектирования и расчета аналогичных конструкций особого назначения.
Вестник МГСУ
2020. — Выпуск 4
Содержание:
Введение. Рассмотрены вопросы усиления металлических строительных конструкций системами внешнего армирования композитными материалами. Применение данных методов усиления в отечественной литературе и на практике исследовано не полностью. Актуально изучение особенностей усиления в условиях действия внешней агрессивной среды, а именно при воздействии гальванической коррозии, повышенных температур окружающей среды и экстремальных температур от огневых воздействий. Цель исследования - установить эффективность усиления металлических конструкций композитными материалами при воздействии различных силовых факторов, в том числе циклических нагрузок, и при действии внешней агрессивной среды. Материалы и методы. Методологической основой послужил анализ публикаций отечественных и зарубежных ученых по теоретическому и практическому опыту применения композитных материалов для усиления металлических конструкций. При описании зависимостей физических величин от внешних и внутренних силовых и несиловых факторов использованы научные методы индукции, дедукции, обобщения и сравнения. Результаты. Выполнено комплексное исследование эффективности применения композитных материалов для усиления металлических конструкций в агрессивной среде. Проанализирована зависимость прироста прочности усиленных стальных образцов от длины клеевого соединения внешнего армирования, изучена возможность усиления при усталостных напряжениях. Приведены рекомендации по применению защитных изолирующих систем и материалов, предотвращающих снижение несущей способности конструкций от внешних несиловых факторов. Выводы. Выявлена эффективность усиления металлических конструкций с помощью композитных углепластиковых материалов. Несущая способность усиленных конструкций может быть увеличена на 59 %. При достижении температуры стеклования углепластиковых материалов прирост несущей способности от систем внешнего усиления уменьшается на 50 %, а при повышении температуры до 60 °С - системы внешнего усиления неэффективны и не повышают несущую способность. Для достижения требуемого показателя огнестойкости систем усиления, равного не менее одного часа, необходимо использовать внешнюю противопожарную изоляцию.
Ключевые слова
Introduction. By method of induction using three independent parameters (numbers of panels) formulas for deflection under different types of loading are derived. Curves based on the derived formulas are analyzed, and the asymptotic of solutions for the number of panels are sought. The frame is statically definable, symmetrical, with descending braces. The problem of deflection under the action of a load evenly distributed over the nodes of the upper chord, a concentrated load in the middle of the span, and the problem of shifting the mobile support is considered. Materials and methods. The calculation of forces in the truss bars is performed in symbolic form using the method of cutting nodes and operators of the Maple computer mathematics system. The deflection is determined by the Maxwell - Mohr formula. Operators of the Maple computer mathematics system are used for composing and solving homogeneous linear recurrent equations that satisfy sequences of coefficients of the required dependencies. The stiffness of all truss bars is assumed to be the same. Results. All the obtained dependencies have a polynomial form for the number of panels. To illustrate the obtained solutions and their qualitative analysis, curves of the deflection dependence on the number of panels are constructed. Conclusions. A scheme of a statically definable three-parameter truss is proposed that allows an analytical solution of the problem of deflection and displacement of the support. The obtained dependences can be used in engineering practice in problems of structural rigidity optimization and for evaluating the accuracy of numerical solutions.
Ключевые слова
Введение. В мировой практике продвижение стальных конструкций для реализации эффективных проектов строительства зданий и сооружений связано с инновационным внедрением новых материалов и технологий. Этот процесс определяется нормативными требованиями к надежности строительных объектов, которые включают показатели несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности. Приоритетное направление - предотвращение коррозионного разрушения на основе анализа конструктивной приспособленности и обеспечения качества мер противокоррозионной защиты. Цель исследования - обоснование технико-экономических параметров коррозионной защищенности при проектировании стальных конструкций с учетом требуемого уровня надежности стальных конструкций. Материалы и методы. На основе принципов проектирования по предельным состояниям проанализированы нормативные требования к средствам и методам защиты от коррозии стальных конструкций. Рассмотрены особенности процессного подхода применительно к подтверждению соответствия показателей коррозионной защищенности стальных конструкций. Установлены условия, позволяющие выполнять статистический контроль и математическое моделирование расчетных критериев несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности. Определены номенклатура, показатели и методы офлайн и онлайн контроля определяющих параметров коррозионного состояния конструктивных элементов. Результаты. Действующие нормативные требования, основанные на интервальной оценке показателей коррозионной стойкости и сроке службы защитных покрытий, характеризуют условия проектирования средств защиты как состояние или ситуацию, связанные с коррозионной опасностью. Коррозионная защищенность определяет условия проектирования мер защиты от коррозии по заданным расчетным критериям эксплуатационной пригодности и долговечности. При этом обоснование проектных решений первичной и вторичной защиты выполняется путем расчетного или расчетно-измерительного подтверждения соответствия показателей качества и надежности средств защиты. Выводы. Расчетные характеристики коррозионной стойкости и долговечности, полученные при офлайн и онлайн контроле определяющих параметров коррозионного состояния конструктивных элементов, обеспечивают инжиниринг качества противокоррозионной защиты. Управление показателями качества и надежности по признакам коррозионной защищенности создает условия для робастного проектирования мер долговременной технико-экономической защиты строительных объектов.
Ключевые слова
Введение. Мелкодисперсная пыль представляет определенные риски для здоровья человека в населенных пунктах. Предмет исследования - пылевидные частицы на листьях абрикосовых деревьев (Prúnus armeníaca) в жилой зоне Среднеахтубинского района Волгоградской области (зона застройки индивидуальными жилыми домами и малоэтажными жилыми домами блокированной застройки) и в общественно-деловой зоне (зона размещения объектов социального назначения) вблизи предприятий стройиндустрии, машиностроения и друими в сравнении с дисперсионным составом пыли на листьях абрикосовых деревьев (Prúnus armeníaca), произрастающих на территории дачных и садоводческих объединений в условно чистой зоне (контроль) при отсутствии техногенной нагрузки со стороны индустриальных комплексов (СНТ «Орошенец», г. Волгоград, Советский район). Цель исследования - изучение дисперсного состава пыли и выявление мелкодисперсной пыли РМ2.5 и РМ10 на фитомониторах в жилой зоне. Задачи - отбор пылевидных частиц на листьях растений, анализ пыли, выявление районов экологических рисков. Материалы и методы. Материал изучения - листья абрикосовых деревьев (Prúnus armeníaca) в жилой и общественно-деловой зонах Среднеахтубинского района Волгоградской области и в СНТ «Орошенец», г. Волгоград, Советский район, условно чистая зона (контроль). Методы исследования: смыв пыли с листовых пластинок в химический стакан с дистиллированной водой, фильтрация суспензии через фильтр АФА-ВП, получение фильтрата, естественная сушка фильтрата при температуре не выше 30-40 °C, размещение высушенного фильтрата на предметное стекло оптического микроскопа. Исследование дисперсного состава пыли производилось согласно п. 11-13 ГОСТ Р 56929-2016. Результаты. Выявили территории экологического риска в жилой и общественно-деловой зонах Среднеахтубинского района Волгоградской области (ул. Больничная, жилые постройки по ул. Нечаевой, Омской, детский садик по ул. Кавказской: РМ2.5, РМ10) и места, безопасные для проживания (школа-интернат по ул. Воровского: РМ10 - 20 мкм и 20-40 мкм). Выводы. Требуются дальнейшие исследования в жилой и общественно-деловой зонах Среднеахтубинского района Волгоградской области, определение химического состава пылевидных частиц и установление источника загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсной пылью, разработка мероприятий экологической направленности.
Ключевые слова
Введение. Анализ современного состояния водных ресурсов свидетельствует об актуальности и целесообразности создания высокоэффективных методов обработки промывных вод станций обезжелезивания подземных вод. В соответствии с действующими техническими нормативно-правовыми актами промывные воды должны использоваться повторно. Как показал опыт эксплуатации станций обезжелезивания, сооружения по обработке промывных вод работают неэффективно. Предприятия водопроводно-канализационного хозяйства отказываются от применения сооружений по обработке промывных вод и их повторного использования. Высококонцентрированные железосодержащие промывные воды сбрасываются в канализацию либо в прилегающие водоемы или на рельеф местности, что приводит к нерациональному использованию высококачественной подземной воды и загрязнению окружающей среды соединениями железа. Материалы и методы. Использованы физико-химические, технологические, математические, рентгено- и микроскопические методы. Результаты. Представлены результаты экспериментальных исследований и статической обработки данных качественного и количественного состава промывных вод станций обезжелезивания. Изучена химическая природа составляющих веществ и характер формирования промывных вод в процессе обезжелезивания подземных вод. Выявлено, что при совместной обработке промывных вод станций обезжелезивания реагентом фосфатом натрия Na3PO4 и коагулянтом сульфатом алюминия Al2(SO4)3 интенсифицируется процесс осаждения соединений железа - образуются коллоидные частицы FePO4, обладающие очень низкой растворимостью, которые эффективно удаляются коагуляцией. Подтверждено, что анионы H2 PO4- и PO4 3-, образующиеся при гидролизе фосфата натрия Na3PO4, способствуют снижению электрокинетического заряда коллоидной частицы гидроксида железа Fe(OH)3, а высокая степень очистки до 99,0-99,9 % достигается путем фиксации соединений железа на поверхности коллоидной частицы гидроксида алюминия Al(OH)3. Выводы. Разработана математико-статистическая модель процесса очистки промывных вод станций обезжелезивания коагулированием в присутствии фосфатов, описывающая зависимость остаточной концентрации железа от дозы фосфата натрия Na3PO4, дозы сульфата алюминия Al2(SO4)3 и продолжительности отстаивания. Создана технология очистки промывных вод станций обезжелезивания коагулированием в присутствии фосфатов, отличающаяся тем, что включает сооружения реагентного хозяйства фосфата натрия и коагулянта сульфата алюминия, фильтр доочистки, сооружения механического обезвоживания осадка. Применение технологии позволяет снизить содержание железа до 0,05-0,20 мг/л и повторно использовать промывные воды для хозяйственно-питьевых целей или собственных нужд станций обезжелезивания, предотвращая загрязнение водных источников соединениями железа.
Ключевые слова
Введение. В последние 10-20 лет многие каменно-насыпные плотины с железобетонными экранами высотой 140-200 м (Мохале в Лесото, Тяньшэнцяо, Зипингпу в Китае и др.) имели проблемы с растрескиванием плит экрана и раскрытием периметральных швов. Большинство плотин построено в высокосейсмичных регионах, что вызывает сомнение в их сейсмостойкости при воздействии максимального расчетного землетрясения интенсивностью 8-9 баллов. Цель исследования - проверка сейсмостойкости некоторых плотин численными расчетами, выявление их поведения при расчетном сейсмическом (динамическом) воздействии, включая повреждение экрана, раскрытие его швов, отслаивание экрана от подэкрановой зоны и т.п. Материалы и методы. Приведен анализ достоверности и применимости численных методов расчета сейсмостойкости данных плотин. Инциденты показали необходимость тщательной оценки и анализа каждого аспекта нового проекта при экстраполяции его из прецедента. Результаты. Анализ поведения плотин при первом наполнении водохранилища продемонстрировал, что трещинообразование и повреждение экрана происходит в его верхней части. На большей глубине воды следует ожидать локальных повреждений швов экрана вследствие сжатия и сдвига, раскрытия вертикальных швов экрана, чрезмерной сжимаемости низовых зон камня, приводящих к протечкам через экран. Даны рекомендации по динамическому расчету рассмотренных плотин: по границам расчетной области; условиям прохождения или поглощения сейсмоволн по контактам экрана с переходной зоной и между его плитами; реальные и синтетические акселерограммы прикладывают к нижней границе расчетной области; выбор явного или неявного вычислительного метода, от которого зависит требуемый шаг решения и он должен быть согласован с шагом оцифровки акселерограмм. Выводы. При проектировании высоких плотин в сейсмоопасных регионах следует использовать, кроме проверенных мировой практикой мер по повышению их статической и сейсмической безопасности, новый эффективный метод повышения их безопасности путем резкого снижения прогибов экрана с помощью опорной зоны из укатанного бетона вместо подэкрановой гравийной переходной зоны на примере плотины Камбаратинская-1 высотой 275 м в Кыргызстане и плотины Согамосо высотой 190 м в Колумбии (обе плотины расположены в сейсмичных регионах). Приведен успешный опыт Китая в проектировании и строительстве подобных плотин высотой 220-250 м.
Ключевые слова
Введение. До сих пор представляется актуальным продолжение исследований в области расчета теплового режима помещений в условиях автоматизации систем обеспечения микроклимата с целью получения зависимостей, которые являются достаточно точными и учитывающими большинство существенных для задачи факторов, но в то же время имеющими инженерный вид. Цель работы - поиск зависимости температуры помещений здания от времени при скачкообразном изменении теплопоступлений для пропорционального закона регулирования теплового потока от климатических систем. В качестве научной гипотезы рассматривается положение об экспоненциальном характере данной зависимости. Материалы и методы. Использованы и проанализированы основные уравнения, связывающие наиболее важные составляющие теплового потока в помещении, обслуживаемом автоматизированными климатическими системами, в условиях скачкообразного изменения. Реализована численная модель нестационарного теплового режима вен-тилируемого помещения на основе решения системы дифференциальных уравнений теплопроводности и теплообмена на поверхностях помещения. Получено и аналитически решено общее уравнение теплового баланса помещения в дифференциальной форме с учетом обратной связи, вносимой регулятором. Результаты. Найдено аналитическое выражение для скорости нагрева помещения при пропорциональном регулировании климатического оборудования в условиях скачка теплопоступлений, имеющее вид экспоненциальной функции от корня квадратного из времени с момента скачка. Рассчитан характер изменения температуры в помещении при наличии и отсутствии регулирования на примере одного из существующих жилых зданий в климатических условиях г. Москвы. Выводы. Показано, что на скорость изменения температуры в помещении при скачкообразном тепловом воздействии влияет главным образом соотношение коэффициента передачи регулятора и теплоинерционности «массивных» ограждающих конструкций. Отмечено, что упрощенное аналитическое решение хорошо подтверждается результатами расчетов по численной модели. Выявлено, что предельное значение приращения температуры воздуха помещения определяется отношением величины теплопоступлений и параметра, пропорционального коэффициенту передачи.
Ключевые слова
Введение. Во всем мире применение микробной биопленки является типичным методом модификации городских и промышленных очистных сооружений с аэротенками. В отличие от технологии с использованием активного ила биопленка содержит в своем составе большее количество бактерий за счет прикрепления и роста микроорганизмов на поверхности материала. Дана оценка применения BioChip в реакторе периодического действия (SBR) - разновидности технологии с применением свободноплавающего активного ила, когда все этапы очистки воды скомбинированы в одном резервуаре. Материалы и методы. Для оценки способности применения материала BioChip в SBR-реакторе проведены эксперименты, направленные на решение поставленных задач по очистке от двух видов загрязняющих веществ: от органических веществ в типовой модели SBR; от биогенных элементов, особенно аммонийного азота, при создании аноксидной зоны в модификации модели реактора. При анализе качества сточных вод и очищенных вод в модели определена удельная скорость утилизации субстрата, нитрификации и денитрификации. Результаты. Результаты проведенного эксперимента на лабораторной модели реактора показали эффективность очистки в диапазоне 80-90 % для органических веществ и 75-85 % для аммонийного азота. В модификации реактора с применением BioChip удельная скорость денитрификации в реакторе достигает 0,3-0,4 Nвос/кг ил/сут, для процесса нитрификации значение скорости находится в диапазоне от 0,18 до 0,2 кг Nоки/кг ил/сут. Удельные скорости и уравнение баланса азота в реакторе рекомендуют режим работы SBR с нагрузкой от 1,5-2,5 кг БПК-TKN/кг ил/сут. Выводы. Низкая стоимость, простота транспортировки и использования, в сочетании с установленным операционным циклом реактора SBR для интенсификации эффективности очистки являются основными преимуществами применения материала BioChip. Для эксплуатации реактора SBR с применением материала BioChip и добавлением фаз нитрификации/денитрификации требуется наличие высококвалифицированного персонала.
Ключевые слова
Введение. Взятый руководством строительной отрасли курс на переход к ресурсному методу определения сметной стоимости определяет основные цели совершенствования системы ценообразования. Первостепенное значение приобретает мониторинг цен строительных ресурсов. Исследование основывается на анализе текущей потребности отечественного строительства в актуализации нормативной информации и совершенствовании методологии ценообразования. Материалы и методы. В условиях усилившейся роли государственных структур, в сметном нормировании осуществлено решение насущной задачи - оценки отраслевого сегмента ценообразования на основе показателя качества. Основой для его разработки избраны показатели, характеризующие реализацию инвестиционного процесса, прежде всего, в деятельности заказчика. Данная методология позволяет оценивать ценообразующий сегмент нормативной базы с необходимой степенью обобщения представленных данных. Результаты. Проведенный эксперимент оценки используемой в настоящее время сметно-нормативной базы в части специализированных объектов строительства показал, что наибольшее значение в практической деятельности по формированию фактических цен реализации строительной продукции имеют факторы, описывающие стадию реализации строительного проекта в соотношениях сметных и фактических затрат строительной организации. В условиях затрудненного внесения изменений в показатели сметных нормативов сформирован круг решений в сфере мониторинга цен строительных ресурсов и формирования расчетных моделей индексации цен. Выводы. Наилучшие перспективы адаптации нормативной цены к фактическим затратам на создание строительной продукции следует связывать с мониторингом цен на строительные ресурсы по полной их номенклатуре. Решение методических задач в этом направлении должно обеспечить повышение достоверности определения сметной стоимости строительства. Научная новизна и практическая значимость исследования обусловлены анализом текущей стадии развития нормативно-методической системы как на федеральном, так и на отраслевом уровне.
