Введение. Рассматривается процесс эволюции архитектуры Перекопской фортификационной линии (Крым) со времен ее основания князем Владимиром, строительства Турцией и до реконструкции в эпоху Российской империи. Важное стратегическое положение Перекопского перешейка явилось определяющим фактором строительства на нем мощных укреплений в различные исторические эпохи. Последовательно анализируются основные этапы строительства вала и крепости Перекоп во времена походов русских князей на Константинополь, в период владения Крымским полуостровом османами и в эпоху Российской империи. Исследуются методика строительства предполья, рва, вала, куртин, башен и цитадели крепости Перекоп; метрологические закономерности ее объемно-пространственной композиции и строительные материалы, использованные при возведении вышеуказанных укреплений. Также подчеркивается, что система фортификаций Перекопского перешейка служила одной из первых русских укрепленных линий, значение которой актуально и в настоящее время как буферного пространства, отделяющего Крым от материка. Материалы и методы. На основании изучения исторических письменных, графических и литературных источников и метрологического анализа объемно-пространственной композиции крепости Перекоп исследуются архитектурные, строительные, планировочные и конструктивные особенности фортификаций Крымского перешейка. Результаты. Выявлены три этапа эволюции фортификационных сооружений Крымского перешейка: 1) русские острожные укрепления земляного вала Перекопа X-XV вв.; 2) турецкая крепость Ор-Капу XVI-XVII вв.; 3) укрепленная линия, построенная по системе Вобана русскими военными инженерами в XVIII в. Раскрыты стратегические причины модернизации перекопских укреплений. Проведен сравнительный анализ планировочных и строительных приемов, используемых на каждом этапе реконструкции крепости. Выводы. Пристальный интерес к укреплениям Перекопа на протяжении более восьми веков был обусловлен стратегическим пространственным позиционированием Крымского перешейка как «Ворот Крыма» со стороны материка и требовал использования самых передовых фортификационных технологий в условиях постоянной модернизации, связанной с совершенствованием осадной военной техники. Перекопские укрепления не утратили своего стратегического пространственного значения и в настоящее время.
Вестник МГСУ
2023. — Выпуск 4
Содержание:
Введение. Предметом исследования являются особенности функционально-технологической и объемно-пространственной организации научно-образовательных комплексов экологической направленности. Актуальность данной темы обусловлена нехваткой учреждений дополнительного образования и неудовлетворительным состоянием экологической ситуации в Краснодарском крае. Цель исследования заключается в выявлении принципов проектирования научно-образовательных комплексов экологической направленности. Впервые рассмотрены научно-образовательные комплексы экологической направленности как новый тип общественного здания в системе дополнительного образования, выявлена технологическая составляющая и их функциональное наполнение. Определены рекомендации для создания нового типа общественного здания. В ходе экспериментального проектирования отработана концептуальная модель предложенного типа здания в условиях первой климатической зоны. Материалы и методы. Методика исследования строится на анализе объемно-планировочной организации структуры научных и образовательных центров экологической направленности изучения текстовых и графических материалов в отечественных и зарубежных изданиях, электронных ресурсов по проектированию научных и образовательных учреждений, в том числе на английском языке. Обобщение материалов проводилось на основе методов биоаналогового проектирования, проведения натурных обследований с фотовизуальным анализом. Информационной и эмпирической основой исследования служат действующие на территории Российской Федерации нормативные и законодательные акты, проектная документация. Результаты. Разработан экспериментальный проект для Имеретинской низменности с центром экологического мониторинга проблем разрушения береговой линии Черного моря, популяции редких видов животных и растений. Выводы. Определены проблемы, возникающие в связи с негативными природными явлениями, антропогенным воздействием и другими рисками для формирования комфортной городской среды. Предложена классификация градостроительных и объемно-планировочных решений научно-познавательных центров экологической направленности. Выработана архитектурная концепция перспективного научно-образовательного комплекса экологической направленности на примере Краснодарского края на основе комплексных подходов, охватывающая социальные, функциональные, экономические, экологические и эстетические аспекты реализации проектных решений.
Ключевые слова
Введение. Бетон, будучи неотъемлемой частью современного строительства, является сложным нелинейным материалом. Прочность и деформативность бетона в значительной степени зависят от его напряженно-деформированного состояния (НДС). Подобное поведение обусловлено сложной и крайне неоднородной структурой материала. Среди бетонных и железобетонных конструкций вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений присутствует большое количество элементов, работающих в условиях трехосного НДС. В настоящее время в Федеральном законе № 384-ФЗ существуют высокие требования к расчетным моделям зданий и сооружений, включающие необходимость учета физической нелинейности и пластических свойств материалов. В качестве инструмента, позволяющего описывать физически нелинейное поведение бетона в условиях сложного НДС, а также учитывающего перечисленные выше требования, может выступать феноменологическая модель материала, построенная на основе теории пластического течения. Большая часть моделей бетона, реализованная в «тяжелых» конечно-элементных комплексах, ориентированных на универсальное применение, обладает рядом недостатков, затрудняющих использование моделей. К основным недостаткам можно отнести: существенное отклонение поверхности прочности/нагружения от результатов опытных данных; некорректно построенную зависимость между деформативностью материала и его напряженным состоянием; отсутствие учета эффектов дилатации и контракции; присутствие значительного количества зон сингулярностей в поверхности нагружения; отсутствие алгоритмов получения параметров, используемых для описания поведения материала. Целью данной работы является разработка модели бетона, позволяющей с достаточной точностью описывать поведение материала. Модель должна учитывать основные эффекты, характеризующие НДС материала (эффекты дилатации, контракции), отражать разницу в поведении бетона при сжатии и растяжении и обладать минимальным количеством зон сингулярности. Также должны быть представлены алгоритмы для получения всех параметров модели материала. Материалы и методы. В качестве основы используются результаты анализа и систематического обобщения данных, полученных из отечественных и зарубежных источников, посвященных вопросам теории пластичности бетонных и железобетонных конструкций. Результаты. Модель реализована в программном конечно-элементном комплексе ANSYS, позволяющем использовать пользовательские модели материала. Проведено сравнение результатов лабораторных испытаний, выполненных для бетонных и железобетонных образцов при разных видах НДС, с результатами численного моделирования. Выводы. Представленная деформационно-прочностная модель бетона дает возможность с достаточной точностью моделировать поведение материала при разных видах НДС в рамках статического простого кратковременного нагружения с учетом физической нелинейности материала, учитывая различное поведение при сжатии и растяжении, зависимость деформативности материала от вида НДС, эффекты контракции и дилатации. Поверхность нагружения модели содержит единственную зону сингулярности. Представлены алгоритмы получения всех параметров, необходимых для использования модели материала.
Ключевые слова
Введение. Для объектов промышленного назначения важным фактором, снижающим их долговечность, являются коррозионные повреждения арматуры и бетона. Приведена методика и результаты вероятностного расчета остаточного ресурса отдельных, а также работающих в системе железобетонных конструкций промышленного здания. Рассматривается трехэтажная открытая этажерка с размерами в плане 30 × 15 м и высотой 25 м. Расчетные параметры фактического состояния конструкций получены на основе данных экспериментально-диагностических исследований. Материалы и методы. По результатам натурного инженерного освидетельствования с использованием стандартных и нестандартных методов неразрушающего контроля установлены наиболее поврежденные конструкции каркаса - железобетонные балки перекрытия. Определена степень коррозионного повреждения рабочей арматуры и сжатого бетона. Изложена методика вероятностного расчета железобетонной балки с учетом коррозионного износа. Предельный изгибающий момент в сечении балки рассматривается как нелинейная функция двух случайных аргументов - прочности бетона и прочности арматуры. Принят линейный закон накопления коррозионных повреждений. Вероятностные характеристики предельного изгибающего момента найдены методом Монте-Карло на основе нормативного метода расчета прямоугольного железобетонного сечения с двойной арматурой. Для определения численных значений вероятности отказа и времени наработки использован индекс надежности. Результаты. Получены статистические характеристики предельного изгибающего момента, изменяющегося во времени от начала исчерпания защитных свойств бетона для отказа элемента. Найдено время наработки до отказа при заданной гарантируемой безопасности. Выводы. Показано практическое приложение вероятностной методики в сочетании с данными натурных обследований для решения задачи оценки остаточного ресурса железобетонных балок реального промышленного здания.
Ключевые слова
Введение. Представлена действующая нормативная методика учета физической нелинейности (диаграммы состояний) при расчете железобетонных конструкций. Рассматривается математическая модель бетона CSCM, реализованная в программном комплексе (ПК) LS-DYNA, описаны ее особенности, отмечены границы и способы применения по имеющимся данным. Численная модель имеет два способа ее реализации в расчетной модели: CSCM_CONCRETE - автоматический (на основе минимальных входных параметров бетона) и CSCM - ручной (ввод значительного числа входных параметров бетона). Проведено сравнение результатов расчетов обеих реализаций с экспериментальными данными, полученными для балок, выполненных по отечественным нормам. Материалы и методы. Объекты исследования - бетонная и железобетонная балки. В качестве критерия оценки достоверности получаемых численных результатов приняты материалы экспериментальных данных, из которых в расчетной модели анализировались следующие параметры: разрушающая нагрузка, прогиб при разрушающей нагрузке, картина разрушения. Численные расчеты выполнены в ПК LS-DYNA, который позволяет проводить нелинейные динамические расчеты конструкций на различные виды нагрузок и воздействий, исследовать разрушение балок в экспериментах под нарастающими по величине нагрузками во времени. Результаты. Использование модели CSCM по любой из ее реализаций для бетонных балок из бетона класса B20 не рекомендуется. Для железобетонных балок из бетона класса B30 обе реализации совпадают с экспериментальными данными, разница в результатах для обеих реализаций по разрушающей нагрузке составляет до 17 %. При этом более точной реализацией модели является ручная, для которой на сегодняшний день свойства бетона рационально вычислять по отдельной методике, упомянутой в тексте данной работы. Выводы. Полученные численные результаты для железобетонной балки, выполненной из бетона класса B30, указывают на возможность применения модели CSCM в исследовании железобетонных конструкций.
Ключевые слова
Введение. Рассматриваются конструкции трехгранных ферм для покрытий и перекрытий производственных и общественных зданий, различных комбинированных систем, а также в качестве конструкций эстакад линейных объектов в разных районах строительства. Представлена запатентованная разработка конструкции пространственной трехгранной фермы с неразрезными поясами замкнутого составного сечения из прокатных профилей с бесфасоночными узлами сопряжения. Пятигранное составное сечение поясных стержней компонуется из прокатных элементов швеллера и уголка. Цель численных исследований - оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) пролетной трехгранной фермы с размещением покрытия из профилированного настила непосредственно по ее верхним неразрезным поясам, систематизация полученной информации для обоснования элементного состава конструкций, а также формирование верификационной базы численных экспериментов для дальнейшего развития комплексных научных исследований. Материалы и методы. В основе численных исследований используется пространственно-стержневая модель пролетной трехгранной фермы. Принятой методикой учитывается приложение линейных статических нагрузок с нулевой изменчивостью значений, которое моделирует размещение ограждающей конструкции покрытия из профнастила по верхним поясам. Адаптация метода единичных нагрузок ориентирована на оценку реакции стержневой системы для анализа и сопоставления данных с результатами последующих задач в рамках комплексных научных исследований. Результаты. Получены результаты, характеризующие НДС модели трехгранной фермы в виде распределения усилий в стержнях и вертикальных перемещений узлов. Проведен их анализ, установлены зависимости и выявлены закономерности. Выводы. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что принятая расчетная модель трехгранной фермы адекватно отражает ее НДС. Практическое применение результатов численных исследований состоит в возможности их использования для обоснования элементного состава при проектировании конструкции трехгранной фермы. Полученные результаты включены в базу верификационных данных для последующих численных исследований изучения действительной работы пролетных трехгранных ферм.
Ключевые слова
Введение. Представлены материалы теоретического анализа и результаты экспериментальных исследований по определению значений логарифмического декремента колебаний мостов из алюминиевых сплавов, который является ключевым фактором при расчетах мостовых конструкций на динамические воздействия. В нормативной документации РФ по проектированию мостов из алюминиевых сплавов отсутствуют данные для определения логарифмического декремента колебаний. Материалы и методы. Проанализированы факторы, влияющие на значения логарифмического декремента мостовых конструкций из алюминиевых сплавов. Приведены результаты анализа натурных исследований динамических параметров трех пешеходных мостов из алюминиевого сплава 1915 Т1: моста пролетом 40,1 м через Рязанскую ул. в г. Тула и двух мостов с пролетами 10 м в пойме р. Яуза в г. Москве, проведенных НИУ МГСУ в 2020 г. Мосты имеют несущие конструкции в форме вертикальных боковых ферм с треугольной раскосной решеткой. Для выявления значений собственных частот мосты исследовались в режиме собственных колебаний, вызванных ударными воздействиями. Регистрировались скорости перемещений характерных точек мостов, на основании которых после компьютерной обработки вычислялись значения частот и декрементов собственных колебаний. Результаты. Установлено, что каждой частоте собственных колебаний соответствует собственное значение декремента. При увеличении длины пролета мостов значения собственных частот и соответствующих им значений декрементов существенно снижаются, на значения декрементов для первой частоты влияют условия опирания, для второй частоты значения декрементов зависят только от свойств материала и конструктивного решения. Выводы. Уменьшение значений декремента колебаний ведет к повышению расхода материалов для обеспечения нормативных условий эксплуатации. При проектировании сложных и ответственных мостовых сооружений с использованием высокопрочных алюминиевых сплавов значения декремента следует устанавливать в ходе научно-технического сопровождения и экспериментальных исследований данных марок сплавов.
Ключевые слова
Введение. Территории условно чистых зон (УЧЗ) выделяются под развитие коллективных садов и дач, формирующихся вдали от промышленных центров в экологически чистых, живописных местах для полноценного отдыха граждан. Цель исследования - оценка экологического состояния территорий садоводческих некоммерческих товариществ (СНТ) «Орошенец», «Шельф» (г. Волгоград) в сравнительной характеристике с жилой зоной рп. Средняя Ахтуба (Среднеахтубинский район Волгоградской области), подверженной влиянию промышленных производств, с использованием аэрозольных показателей. Материалы и методы. Материалом исследования явились аэрозольные суспензии, приготовленные из частиц, отобранных с листьев Prunus armeniaca L. в соответствии с международными методиками (A. Lukowski, R. Popek и др., 2020), и изученные по показателям кислотности, удельной электропроводности на электрохимическом оборудовании серии «МУЛЬТЕСТ» (Россия); токсиканты выявлялись на основании развития тест-объектов (патент РФ № 2746764); анализ дисперсного состава аэрозолей, их количество и массовая доля осуществлялись по ГОСТ Р 56929-2016. Прогнозирование источников природного загрязнения на территории CНТ проводилось методом дистанционного зондирования Земли. Результаты. Интегральная оценка экологического состояния территории УЧЗ в течение 2018-2020 гг. демонстрировала 1 балл (QСНТ = 0,699-0,725). В атмосферном воздухе устойчиво регистрировались минерализованные аэрозоли (ЕС = 38,11-42,68 (мкСм/см)), количество PM10 достигало 70 %, при этом отсутствовали кислые примеси и токсиканты. Выводы. Экологический статус территории СНТ оценивался как «экологическая норма», но «со слабыми изменениями флоры и фауны», что свидетельствовало о слабом загрязнении территории из возможных природных источников в виде активных геологических структур (установлены проекции очагов поверхностных температурных аномалий, подтвержденные данными новейших спутниковых систем (Landsat-8, США) и натурными исследованиями «горячих точек»).
Ключевые слова
Введение. Южным регионам России необходимо адаптироваться к более высокому пиковому стоку рек и внезапным наводнениям. С 1960 г. число зарегистрированных случаев наводнений увеличилось. Интенсивность и тяжесть случаев наводнений имеют тенденцию к снижению, но ежегодная частота их увеличивается. Это иллюстрирует социальную составляющую наводнений. Тенденции в количестве случаев наводнений тесно связаны с увеличением численности населения в долинах рек. «Интегрированное управление» объектами строительства в бассейнах рек основано на трех элементах: мониторинг, прогнозирование и раннее предупреждение; оценка уязвимости; смягчение последствий и реагирование. Цель исследования - создание средств прогнозирования, оценки риска эксплуатируемых строительных объектов в бассейнах рек с учетом нынешних природно-климатических факторов. Материалы и методы. Использован фактический материал, собранный в полевых исследованиях в бассейнах рек рекреационных регионов юга России. Проведен анализ проектной, строительной и эксплуатационной документации комплексов сооружений и выполнена оценка их конструктивных элементов. Результаты. На основе проведенных теоретических, натурных и численных исследований решена задача по повышению экологической безопасности городской среды за счет мониторинга, оценки, ранжирования технического состояния строительных объектов и прогнозирования рисков на урбанизированных территориях бассейнов рек. Результаты исследований следует рассматривать как базу практических методик для комплексной оценки экологический безопасности природно-технической системы бассейнов рек. Дальнейшая разработка темы может быть связана с масштабированием исследований урбанизированных территорий, мониторингом кризисных участков и прогнозированием дальнейшего состояния объектов строительства по субъектам. Выводы. Разработанный программный комплекс имеет практическую значимость, продукт внедрен в Республике Крым, при работе длительно эксплуатируемых комплексов гидротехнических сооружений Партизанского водохранилища, обеспечивающих водой город федерального значения Симферополь, и Альминского водохранилища, орошающего Бахчисарайский район полуострова, также проходит апробацию в Краснодарском крае, Республике Дагестан, Ставропольском крае и на Кавказских Минеральных Водах.
Ключевые слова
Введение. Добыча полезных ископаемых является одной из основ экономического развития современной Монголии. Реновацию территорий горнопромышленных районов в силу ее специфических особенностей можно рассматривать как отдельное направление градостроительной деятельности. Цель исследования - изучение геоэкологических условий региона Налайх для реализации разрабатываемой Правительством Монголии программы его реновации, в ходе которой планируется построить 50 заводов по производству строительных материалов, 10 заводов по производству стекла, а также предприятия по переработке овечьей шерсти. Материалы и методы. Фактической основой послужили результаты комплексных исследований, проведенных в 2019-2021 гг. Они включали оценку характера и масштабов техногенной трансформации земной поверхности и определение уровня загрязнения основных компонентов окружающей среды, способных накапливать значительные количества токсичных веществ, в качестве которых рассматривались почвы, грунты и подземные воды. Результаты. На территории площадью свыше 50 тыс. га проведена оценка уровня техногенной трансформации и степени загрязненности земной поверхности тяжелыми металлами. Определено содержание тяжелых металлов в подземных водах. Выполнено зонирование территории в соответствии с характером трансформации ее геоэкологических условий. Выявлены техногенные геохимические аномалии, возникшие в результате миграции загрязнителей из отвалов угольных шахт. Выводы. Для успешной реализации программы реновации необходимо осуществить комплекс мер по улучшению геоэкологических условий, включая ликвидацию частных выработок и техногенных геохимических аномалий, образовавшихся в результате накопления загрязнителей на ряде участков исследованного региона. В период строительства сооружений технопарка и в ходе их последующей эксплуатации следует запретить использование загрязненных подземных вод, в том числе из уже пробуренных скважин.
Ключевые слова
Введение. Рассматривается взаимодействие морских гравитационных волн с оградительными сооружениями морского порта методом численного моделирования с помощью современных численных волновых моделей. Исследуется предсказательная способность некоторых распространенных моделей применительно к дифракции морских волн со случайными фазами в сравнении с известными аналитическими методами и экспериментальными данными. Материалы и методы. Численное моделирование выполняется с применением современных численных волновых моделей, реализованных в программном комплексе DHI MIKE 21. Используются спектральная волновая модель с функцией коррекции дифракции волн на мелководье и фазоразрешающая волновая модель, основанная на уравнениях Буссинеска. Результаты. Для всех моделей получено распределение коэффициентов дифракции за оградительными сооружениями условной портовой акватории. В результате сравнения установлено, что модели нерегулярных волн (волн со случайными фазами) лучше распределяют волновую энергию за оградительными сооружениями по сравнению с моделями регулярных (монохромных) волн. Отмечается, что вид частотного распределения случайных волн практически не влияет на коэффициенты дифракции на акватории, а угловое распределение, напротив, влияет значительно. Выводы. Численной волновой моделью с наилучшей предсказательной способностью определена волновая модель, основанная на уравнениях Буссинеска, в приближении нерегулярных волн. Спектральная волновая модель с функцией коррекции дифракции, менее требовательная к мощности компьютера, также позволила получить близкие к эталонным результаты. Подтверждено, что моделирование распространения морских волн в регулярном режиме может дать некорректные резу
Ключевые слова
Введение. Представлены результаты экспериментальных исследований деформационной и прочностной анизотропии гравийно-галечникового грунта, уложенного в тело грунтовых плотин. В ходе стабилометрических испытаний получены различающиеся углы сдвига для камня при различной ориентации частиц грунта в рабочей камере - горизонтальной и вертикальной. При увеличении гидростатического давления в рабочей камере до 0,8 МПа получено снижение углов сдвига камня на 8-12 градусов в зависимости от направления слоистости грунта. Материалы и методы. В ходе обработки экспериментов получена функция соотношения углов сдвига для камня при разной ориентации частиц в зависимости от направления главного напряжения на площадке сдвига как ψан = φ(min)/φ(max) = f(σ). Построены графики «годографы углов сдвига» для определения расчетных значений прочностных характеристик гравийно-галечникового грунта в зависимости от угла наклона площадки сдвига к оси слоистости грунта. Составлена авторская расчетная программа «ОТКОС_Ani» (Delphi), учитывающая прочностную анизотропию галечниковых грунтов для расчетов устойчивости откосов грунтовых плотин и склонов. Результаты. Для каменных и каменно-земляных плотин разной конструкции и высоты проведены расчеты откосов и получены корректирующие коэффициенты для учета прочностной анизотропии в расчетах устойчивости откосов в виде функции kан = Knан / Kn = f(H, γ, m). Выводы. Получены функции изменения kан в зависимости от типа, высоты и плотности укладки гравийно-галечникового грунта в тело плотины. Установлено, что «понижающий» коэффициент на учет снижения прочностных свойств галечникового грунта при горизонтальной слоистости изменяется в диапазоне от 1 до 0,9, что должно быть учтено при выборе конструкции грунтовых плотин с призмами из гравийно-галечниковых грунтов.
Ключевые слова
Introduction. Labour rationing is an integral part of effective management of construction production. It is proved by the experience of economically developed countries, where labour rationing is connected with all spheres of enterprises: industrial, technical, organizational, financial, economic and social. Modern methods of labour rationing were created by specialists from economically developed countries. The purpose of this article is to improve the efficiency of the construction industry in the Republic of Iraq by adapting modern labour cost standards to the construction industry. Materials and methods. The method of neural network modelling was used in the work. Results. The networks under consideration were tested to obtain labour costs based on the implementation of production standards, which are known to be the inverse of labour costs. As a result of the experiment, instead of actual labour costs the actual output was introduced, and the inverse value was calculated using the output standards obtained from the neural network modelling. Conclusions. The presented excursus on the labour rationing methods used makes it clear that the creation of appropriate databases requires significant costs and time. Therefore, another alternative to this approach is to use already developed regulatory databases that can be adapted to the construction industry in the Republic of Iraq. In order to implement such an approach, it is necessary to analyze the existing databases and establish such an up-to-date database that would have the greatest correspondence with the actual labour costs specific to the construction industry of the Republic of Iraq. As a generalized conclusion about the practical result of the presented development, a stepwise regression methodology for the formation of labour costs for a selected type of work is presented.