Введение. При взаимодействии барреты со слабым неоднородным окружающим подстилающим грунтами осадка барреты может развиваться длительное время. Прогноз осадок барреты во времени имеет большое значение при проектировании барретного фундамента на глинистых грунтах. Необходимо рассматривать процесс развития осадок барреты как реологический. Изложены постановка решение задачи взаимодействии барретного фундамента многослойным окружающим подстилающим грунтами при учете их упруго-вязкопластических свойств. Показано, что осадка основания развивается зависимости от вязкости окружающего грунта. Материалы и методы. Задача рассматривалась линейной постановке. Решение приведено аналитическим методом. Для описания процесса развития осадок во времени использованы постоянные переменные коэффициенты вязкости грунта. Результаты. Получены выражения для определения осадки, усилий на боковой поверхности, также на пяте барреты. Показаны зависимости осадки усилий на нижнем конце барреты от времени при учете упруго-вязкопластических свойств массива окружающего грунта. Приведены графики кривых зависимостей осадки барреты усилия под пятой барреты от времени при различных значениях коэффициентов вязкости грунта. Выводы. Данные решения могут быть применены для определения вертикального перемещения барреты при взаимодействии неоднородным грунтовым массивом. Коэффициент вязкости окружающего грунта оказывает значительное влияние на скорость развития напряжения под нижним концом барреты. Учет увеличения во времени коэффициента вязкости воздействует на время стабилизации осадки, также давление под нижним концом барреты. Допустим прогноз стабилизированной осадки барреты при взаимодействии упруго-вязкопластическим грунтовым массивом.
Вестник МГСУ
2022. — Выпуск 9
Содержание:
Введение. При взаимодействии барреты со слабым неоднородным окружающим подстилающим грунтами осадка барреты может развиваться длительное время. Прогноз осадок барреты во времени имеет большое значение при проектировании барретного фундамента на глинистых грунтах. Необходимо рассматривать процесс развития осадок барреты как реологический. Изложены постановка решение задачи взаимодействии барретного фундамента многослойным окружающим подстилающим грунтами при учете их упруго-вязкопластических свойств. Показано, что осадка основания развивается зависимости от вязкости окружающего грунта. Материалы и методы. Задача рассматривалась линейной постановке. Решение приведено аналитическим методом. Для описания процесса развития осадок во времени использованы постоянные переменные коэффициенты вязкости грунта. Результаты. Получены выражения для определения осадки, усилий на боковой поверхности, также на пяте барреты. Показаны зависимости осадки усилий на нижнем конце барреты от времени при учете упруго-вязкопластических свойств массива окружающего грунта. Приведены графики кривых зависимостей осадки барреты усилия под пятой барреты от времени при различных значениях коэффициентов вязкости грунта. Выводы. Данные решения могут быть применены для определения вертикального перемещения барреты при взаимодействии неоднородным грунтовым массивом. Коэффициент вязкости окружающего грунта оказывает значительное влияние на скорость развития напряжения под нижним концом барреты. Учет увеличения во времени коэффициента вязкости воздействует на время стабилизации осадки, также давление под нижним концом барреты. Допустим прогноз стабилизированной осадки барреты при взаимодействии упруго-вязкопластическим грунтовым массивом.
Ключевые слова
Введение. В тонких стенках железобетонных балок в зоне совместного действия поперечных сил и изгибающего момента образуется система наклонных трещин. Прочность заключенных между трещинами бетонных полос зависит от размеров стенки, прочности бетона, параметров поперечного и продольного армирования и пролета среза загружения. Деформационные модели для плоского напряженного состояния железобетона сложны в применении, ввиду чего в нормах для расчета прочности стенки приняты эмпирические формулы, полученные по имеющимся экспериментальным данным. Изучалась возможность более точного учета влияния конструктивных параметров и схемы загружения инструментами машинного обучения - искусственными нейронными сетями (ИНС). Анализируемая экспериментальная база включала результаты испытаний 77 балок. Входной слой ИНС состоял из семи независимых переменных, выходной - из одной зависимой, в качестве функций активации рассматривались как линейные, так и нелинейные функции. Материалы и методы. Объектом исследования служили испытанные авторами бетонные балки двутаврового сечения с базальтокомпозитным и стальным поперечным армированием. Для обеспечения статистической значимости независимых переменных по всем показателям добавлены данные из опытов других авторов. Нейронные сети создавались в программе STATISTICA. На первом этапе применялись нормализованные значения параметров. Затем точность прогнозирования ИНС сравнивалась с точностью регрессионных моделей. На заключительном этапе расчеты производились без нормализации параметров. Результаты. Установлено, что результаты прогнозирования с помощью ИНС имеют высокую точность: относительная погрешность прогнозирования по нормализованным параметрам составила 28,6 % для регрессионного метода и 10,9 % для ИНС. Для расчетов при помощи ИНС по данным без предварительной нормализации относительная погрешность прогнозирования составила 6,6 %. Выводы. Результаты настоящего исследования и других аналогичных работ отечественных и зарубежных авторов позволяют считать ИНС перспективным инструментом решения трудно формализуемых задач расчета строительных конструкций.
Ключевые слова
Введение. В тонких стенках железобетонных балок в зоне совместного действия поперечных сил и изгибающего момента образуется система наклонных трещин. Прочность заключенных между трещинами бетонных полос зависит от размеров стенки, прочности бетона, параметров поперечного и продольного армирования и пролета среза загружения. Деформационные модели для плоского напряженного состояния железобетона сложны в применении, ввиду чего в нормах для расчета прочности стенки приняты эмпирические формулы, полученные по имеющимся экспериментальным данным. Изучалась возможность более точного учета влияния конструктивных параметров и схемы загружения инструментами машинного обучения - искусственными нейронными сетями (ИНС). Анализируемая экспериментальная база включала результаты испытаний 77 балок. Входной слой ИНС состоял из семи независимых переменных, выходной - из одной зависимой, в качестве функций активации рассматривались как линейные, так и нелинейные функции. Материалы и методы. Объектом исследования служили испытанные авторами бетонные балки двутаврового сечения с базальтокомпозитным и стальным поперечным армированием. Для обеспечения статистической значимости независимых переменных по всем показателям добавлены данные из опытов других авторов. Нейронные сети создавались в программе STATISTICA. На первом этапе применялись нормализованные значения параметров. Затем точность прогнозирования ИНС сравнивалась с точностью регрессионных моделей. На заключительном этапе расчеты производились без нормализации параметров. Результаты. Установлено, что результаты прогнозирования с помощью ИНС имеют высокую точность: относительная погрешность прогнозирования по нормализованным параметрам составила 28,6 % для регрессионного метода и 10,9 % для ИНС. Для расчетов при помощи ИНС по данным без предварительной нормализации относительная погрешность прогнозирования составила 6,6 %. Выводы. Результаты настоящего исследования и других аналогичных работ отечественных и зарубежных авторов позволяют считать ИНС перспективным инструментом решения трудно формализуемых задач расчета строительных конструкций.
Ключевые слова
Introduction. Existence of openings in webs of beams reduce their shear rigidity and increase deflections compare with beams of the same dimensions with solid web. Investigation of the castellated beam’s deflections is important, because one of main demands to beams of engineering structures is guarantee of necessary rigidity, i.е. restriction of ratio deflection to length. In the work it was studied deflections of castellated beams with diamond shape, hexagonal, sinusoidal and circular openings, widely used in structural industry. Materials and methods. Effect of openings on transverse deflections of the castellated steel beams was studied analytically with theory of composite bars, with the finite element method and experimentally on four meters’ double consoled beams under loading with concentrated forces applied at consoles. Results. Universal analytical relation was obtained which allow reliably evaluate deflections of simply supported beams with various shape of openings under different kind of loading. Analysis of results of calculation of beams by FEM using program complex ANSYS demonstrates satisfactory correspondence to experimental data and to analytical relations. Conclusions. Obtained with the theory of composite bars analytical dependences for deflections of simply supported beams are applicable for beams with various type of perforation and different kind of loading.
Ключевые слова
Introduction. Existence of openings in webs of beams reduce their shear rigidity and increase deflections compare with beams of the same dimensions with solid web. Investigation of the castellated beam’s deflections is important, because one of main demands to beams of engineering structures is guarantee of necessary rigidity, i.е. restriction of ratio deflection to length. In the work it was studied deflections of castellated beams with diamond shape, hexagonal, sinusoidal and circular openings, widely used in structural industry. Materials and methods. Effect of openings on transverse deflections of the castellated steel beams was studied analytically with theory of composite bars, with the finite element method and experimentally on four meters’ double consoled beams under loading with concentrated forces applied at consoles. Results. Universal analytical relation was obtained which allow reliably evaluate deflections of simply supported beams with various shape of openings under different kind of loading. Analysis of results of calculation of beams by FEM using program complex ANSYS demonstrates satisfactory correspondence to experimental data and to analytical relations. Conclusions. Obtained with the theory of composite bars analytical dependences for deflections of simply supported beams are applicable for beams with various type of perforation and different kind of loading.
Ключевые слова
Введение. Модификация бетона суспензией технической сажи приводит к значительному повышению электрической проводимости композитных строительных материалов. Подобные материалы представляют большой интерес в таких отраслях строительного производства, как транспортное, энергетическое и промышленное строительство, и могут применяться в качестве системы активного снегоплавления, защиты арматуры от электрохимической коррозии, защиты от электромагнитного излучения. Представлены результаты исследования возможного механизма возникновения электрической проводимости в силикатной матрице, модифицированной углеродными наночастицами. Материалы и методы. С целью исследования контактных областей между углеродными наночастицами в силикатной матрице проводились расчеты малых молекулярных фрагментов, присутствующих в модифицированном бетоне. Расчеты выполнены методом функционала плотности в программе FireFly. Обменно-корреляционные эффекты учитывались с использованием функционала B3LYP. Результаты. Оптимальное процентное содержание модифицирующего компонента определяет возможность образования сетки проводящих углеродных наночастиц в среде минерального вяжущего. Электрическое сопротивление материала обусловлено сопротивлением контактных областей между этими наночастицами. Проведены квантово-химические исследования молекулярных фрагментов, присутствующих в контактных областях, и взаимодействия между ними. Выполнена оценка влияния молекулярных фрагментов силикатной матрицы на электрическое сопротивление контактных областей. Выводы. Квантово-химические расчеты и анализ на основе процентного содержания составляющих компонентов показали, что электрическая проводимость модифицированного бетона обеспечивается движением электронов по сетке углеродных наночастиц, формирующейся в силикатной матрице. Основной вклад в электрическое сопротивление материала вносят области контактов между этими наночастицами. Сопротивление снижается за счет присутствия в контактных областях молекулярных фрагментов силикатной матрицы.
Ключевые слова
Введение. Модификация бетона суспензией технической сажи приводит к значительному повышению электрической проводимости композитных строительных материалов. Подобные материалы представляют большой интерес в таких отраслях строительного производства, как транспортное, энергетическое и промышленное строительство, и могут применяться в качестве системы активного снегоплавления, защиты арматуры от электрохимической коррозии, защиты от электромагнитного излучения. Представлены результаты исследования возможного механизма возникновения электрической проводимости в силикатной матрице, модифицированной углеродными наночастицами. Материалы и методы. С целью исследования контактных областей между углеродными наночастицами в силикатной матрице проводились расчеты малых молекулярных фрагментов, присутствующих в модифицированном бетоне. Расчеты выполнены методом функционала плотности в программе FireFly. Обменно-корреляционные эффекты учитывались с использованием функционала B3LYP. Результаты. Оптимальное процентное содержание модифицирующего компонента определяет возможность образования сетки проводящих углеродных наночастиц в среде минерального вяжущего. Электрическое сопротивление материала обусловлено сопротивлением контактных областей между этими наночастицами. Проведены квантово-химические исследования молекулярных фрагментов, присутствующих в контактных областях, и взаимодействия между ними. Выполнена оценка влияния молекулярных фрагментов силикатной матрицы на электрическое сопротивление контактных областей. Выводы. Квантово-химические расчеты и анализ на основе процентного содержания составляющих компонентов показали, что электрическая проводимость модифицированного бетона обеспечивается движением электронов по сетке углеродных наночастиц, формирующейся в силикатной матрице. Основной вклад в электрическое сопротивление материала вносят области контактов между этими наночастицами. Сопротивление снижается за счет присутствия в контактных областях молекулярных фрагментов силикатной матрицы.
Ключевые слова
Введение. Анализ практического и теоретического опыта показывает значительное влияние «зеленых» крыш на снижение концентраций PM2,5, однако существующие методики не позволяют при расчете концентрации загрязняющих веществ учитывать пылепоглотительную способность насаждений в отношении частиц PM2,5. Цель исследования - создание методики обоснования эффективности устройства «зеленых» крыш для снижения мелкодисперсных частиц PM2,5 в целях повышения экологической безопасности городской среды (применительно к РФ) в соответствии с предложенной типологией на основании разработанной математической модели. Материалы и методы. Применены аналитическое обобщение и систематизация научных исследований, математические методы. Результаты. Разработанная методика представляет собой последовательность 29 действий, осуществление которых приведет к получению вывода о том, стоит ли озеленять существующую крышу здания, и будет ли это эффективно с точки зрения снижения концентрации мелкодисперсных частиц PM2,5 в воздушной среде. Выполнение действий сопряжено с проведением расчета в соответствии с математической моделью. Окончательным численным результатом данной методики будет являться осредненное за летний период времени суточное накопление пыли на поверхности «зеленой» крыши в граммах. Чем больше данное значение, тем более эффективно устройство «зеленой» крыши в выбранном месте с точки зрения повышения экологической безопасности города. Выводы. Данная методика имеет практическую значимость и может быть использована при различных градостроительных сценариях, когда необходимо численно оценить эффективность применения «зеленой» крыши на том или ином здании, что проводится на этапе проектирования путем сопоставления различных вариантов размещения «зеленых» крыш и выбора наиболее оптимального из них (для которого при прочих равных условиях осредненное за летний период времени суточное накопление пыли PM2,5 на поверхности «зеленой» крыши в граммах будет наибольшим) с точки зрения обеспечения экологической безопасности.
Ключевые слова
Introduction. Airport runway pavement is always subjected to considerable impact loads as a result of aircraft landing heavily on the concrete surface. As a result, runway pavements must have adequate strength and durability capability to avoid damage caused by a hard impact, such as surface deflection downward or penetration, because repair works are inconvenient within the operating conditions of the airport and increase the service life cost of the pavement structure. 3DFE research is carried out to identify some beneficial elements in influencing the concrete and base layers deformation of the runway pavement. Materials and methods. The research developed 3D finite element model from the previews study by using the Explicit Dynamics model using the Ansys workbench. The concrete characteristics such as slab thickness, concrete density, modulus of elasticity, flexural tensile strength, and compressive strength of the runway pavement are tested, while the impactor weight and velocity are chosen and investigated too. Results. The results included the effect of 4-7 different values for each factor. The depression of the concrete and base layers is presented. Conclusions. The main conclusion that can be drawn from this work is that flexural tensile strength, compressive strength, and slab thickness have a significant effect on the concrete depression of the runway pavement as well as the impactor weight and velocity.
Ключевые слова
Introduction. Airport runway pavement is always subjected to considerable impact loads as a result of aircraft landing heavily on the concrete surface. As a result, runway pavements must have adequate strength and durability capability to avoid damage caused by a hard impact, such as surface deflection downward or penetration, because repair works are inconvenient within the operating conditions of the airport and increase the service life cost of the pavement structure. 3DFE research is carried out to identify some beneficial elements in influencing the concrete and base layers deformation of the runway pavement. Materials and methods. The research developed 3D finite element model from the previews study by using the Explicit Dynamics model using the Ansys workbench. The concrete characteristics such as slab thickness, concrete density, modulus of elasticity, flexural tensile strength, and compressive strength of the runway pavement are tested, while the impactor weight and velocity are chosen and investigated too. Results. The results included the effect of 4-7 different values for each factor. The depression of the concrete and base layers is presented. Conclusions. The main conclusion that can be drawn from this work is that flexural tensile strength, compressive strength, and slab thickness have a significant effect on the concrete depression of the runway pavement as well as the impactor weight and velocity.
Ключевые слова
Введение. Для устранения проблемы дефицита воды на орошение в г. Кербела (Ирак) впервые было принято решение по использованию очищенных сточных вод с городских очистных сооружений. Транспортирование воды от очистных сооружений до орошаемых земель осуществляется по трубопроводу в напорном режиме. Сравниваются результаты имитационного моделирования с использованием программы WaterCAD V8i при различных расходах в напорной системе подачи воды с результатами лабораторных исследований для трех типов материалов труб (стальная труба диаметром 100 мм с полимерным покрытием, полиэтиленовая труба диаметром 100 мм и стальная труба диаметром 100 мм с цементно-песчаным покрытием (диаметр 90 мм)). Цель работы - верификация результатов, полученных в программе WaterCAD V8i, с результатами экспериментов на различных типах труб. Материалы и методы. Изучались характеристики потока в широких диапазонах расходов. Результаты. Сравнение результатов эксперимента с результатами, полученными с помощью имитационной модели WaterCAD V8i, показали, что по гидравлическим параметрам (потери напора, коэффициенты трения) они близки по значениям, но в программе WaterCAD V8i зафиксированы более высокие значения для труб (стальной трубы диаметром 100 мм с полимерным покрытием и полиэтиленовой трубы диаметром 100 мм). Отмечена высокая сходимость результатов для ряда других гидравлических параметров. Выводы. Результаты исследования по сопоставлению экспериментальных данных с расчетными, полученными по программе WaterCAD V8i, позволяют сделать вывод о возможности широкого использования ее на практике для определения гидравлических показателей трубопроводов.
Ключевые слова
Введение. Важнейшей и наиболее сложной из задач, решаемых при управлении Волжско-Камским каскадом, является организация и выполнение специального весеннего попуска, осуществляемого ежегодно в интересах сельского и рыбного хозяйства Нижней Волги. Использование математических моделей для расчета движения воды по Волго-Ахтубинской пойме позволяет повысить эффективность решения указанной задачи. Однако реально функционирующие в настоящее время математические гидродинамические модели Нижней Волги не обладают необходимой точностью и быстродействием. В качестве решения данной проблемы намечено создание алгоритма моделирования движения водных масс, сочетающего использование номограмм динамических объемов и танковой модели. На первом этапе должны быть получены характеристики водоемов и водотоков, образующих водную систему Нижней Волги.- Материалы и методы. Материалами для выполнения работ служили растровая цифровая модель рельефа с плановым разрешением 30 м, полученная по данным дистанционного зондирования Земли. Алгоритмы определения положения и границ водных объектов и расчета их характеристик реализованы на языке программирования Фортран. Результаты. Приведено описание алгоритмов сглаживания цифровой модели рельефа, поиска локальных минимумов и определения границ пойменных емкостей, разработанных с целью подготовки информационных структур, предназначенных для использования в создаваемой математической модели водной системы с развитой сетью пойменных водотоков и водоемов на примере Волго-Ахтубинской поймы. Показаны результаты испытания разработанных алгоритмов. Выводы. Результаты работы алгоритмов поиска локальных минимумов на цифровой модели рельефа и определения положения и границ пойменных емкостей позволяют перейти к следующим этапам работы: расчету характеристик водных объектов, построению графа модели, разработке системы хранения данных.
Ключевые слова
Введение. Принципы и направления развития территорий как свободных, так и уже застроенных являются ключевыми факторами в формировании комфортного городского пространства. Инструментом для реализации модернизации и трансформации выступают соответствующие качественные и сбалансированные проектные решения, принятие которых в условиях многофакторности должно наиболее полно отвечать целям реинжиниринга и характеризоваться минимумом затрат и максимальной эффективностью. Материалы и методы. Предмет исследования - проектные решения в отношении территорий и застройки, учитывающие особенности существующих градостроительных решений. Выбор вариантов развития территорий и застройки, управление и организация мероприятиями реинжиниринга осуществляются на основе параметрического моделирования и математического обеспечения. Алгоритм создания параметрической модели предполагает регламентацию элементов и их параметров с учетом особенностей существующих градостроительных решений (территорий и застройки). Представлены классификация и описание параметров реинжиниринга территорий и застройки по его элементам, включающим: застройку, как совокупность объектов капитального строительства (ОКС), земельный участок, благоустройство территории (в том числе озеленение), а также инженерную защиту. Метод исследования - структурный и функциональный анализ. Результаты. Приведены (систематизированы) параметры сводной параметрической модели организации реинжиниринга территорий и застройки по функциональному признаку (с возможностью дальнейшей декомпозиции), учитывающие особенности элементов градостроительных решений. Сводная параметрическая модель организации реинжиниринга территорий и застройки учитывает интеграцию группировки укрупненных показателей. Значимость сводной параметрической модели для создания комфортной и безопасной среды жизнедеятельности выражается принятием практических решений по реализации мероприятий эксплуатации или реинжиниринга территорий и застройки. Выводы. Предложенные критерии количественной оценки и уровня важности параметров реинжиниринга территорий и застройки, сформированные с применением математического метода структурной аналитической оценки (экспертизы), позволяют осуществлять управление сценариями развития проектных решений, содержащихся в мероприятиях реинжиниринга, как наиболее полно отражающих соответствие мероприятий реинжиниринга его целям.
Ключевые слова
Введение. Рассматриваются изучение и применение метода многомерного шкалирования для оценки процесса взаимодействия предприятий инвестиционно-строительной сферы (ИСС) и особых экономических зон (ОЭЗ) в целях повышения финансово-хозяйственного и инновационного потенциала строительной отрасли. Актуальность исследования обусловлена растущей значимостью использования инструментов территориального развития ОЭЗ для решения задач по осуществлению технологических изменений, направленных на рост появления инновационных проектов, которые позволят сформировать совершенно иные подходы к обеспечению непрерывного развития в различных секторах строительства и преобразовать существующие методы оценки и анализа финансово- хозяйственного состояния предприятий ИСС в условиях взаимодействия с ОЭЗ. Материалы и методы. Предложенный метод оценки обладает строгой научной последовательностью и соответствующей теоретической базой, которая послужила основой для его создания. Разработанный метод многомерного шкалирования для оценки изложенного в рамках исследования процесса имеет универсальную применимость для различных предприятий строительной отрасли, поскольку структурирован в соответствии с целью и задачами исследования. Ключевыми подходами, применяемыми в рамках научного поиска, послужили методы квалиметрической оценки и построение инфографических моделей взаимодействия, иллюстрирующих динамику показателей финансово-хозяйственного анализа предприятия ИСС. Результаты. Результаты использования многомерного шкалирования предоставляют эффективный способ получения визуально-наглядной информации о перспективах взаимодействия предприятий ИСС и ОЭЗ в динамике, характеризуемый доступностью управленческого применения для руководства предприятий и лиц, ответственных за взаимодействие. Особенность многомерного шкалирования заключается в возможности учета свойств изучаемого явления, возникающих как из внешней, так и внутренней среды, что позволяет осуществить всестороннюю оценку, отражающую данные из различных источников информации. Выводы. Построение шкал важности и влияния организует порядок оценки исходя из профильных систем репрезентации количественных результатов, которые демонстрируют положительные и отрицательные тенденции в отклонении величин показателей в форме качественной характеристики, которую можно дополнить для дальнейших исследований в зависимости от цели научного поиска.
Ключевые слова
Введение. Положение о том, что любой хозяйствующий субъект в экономической системе не существует обособленно от среды, которая его окружает, создает необходимость при функционировании и развитии организации учитывать цели основных заинтересованных сторон. Объектом исследования являются единые теплоснабжающие организации (ЕТО), выступающие одним из участников теплоснабжения, за которым законодательно закреплена ответственность за модернизацию и технологическое развитие теплоснабжения на определенной территории. Взаимодействие ЕТО с другими хозяйствующими субъектами и держателями интересов оказывает влияние на характер и интенсивность осуществления модернизации, технологического и инновационного развития. Цель исследования - выделение групп стейкхолдеров, взаимодействие с которыми важно для инновационного развития ЕТО, а также определение их основных целей и интересов для того, чтобы иметь возможность учитывать их при разработке механизма управления инновационным развитием ЕТО. Материалы и методы. Теоретической и методологической основой послужили работы российских и зарубежных авторов, посвященные стейкхолдерскому подходу к управлению. Применялись методы эмпирического и теоретического исследования. Р езультаты. Изучение подходов российских и зарубежных авторов к классификации стейкхолдеров позволило сформировать перечень основных стейкхолдеров, заинтересованных в инновационном развитии ЕТО, а также выделить их основные цели, что представляет интерес, так как идентификация, структуризация и построение карты возможных стейкхолдеров дает возможность оценить варианты функционирования и развития объекта исследования с точки зрения существующих заинтересованных групп и их влияния. Выводы. Системный подход к управлению заинтересованными в инновационном развитии ЕТО группами, основанный на критерии оптимальности, должен стать важной стравляющей при разработке механизма управления рассматриваемым процессом.