Вестник МГСУ

Введение. В статье рассматриваются результаты натурных испытаний балок составного двутаврового сечения из пултрузионных стеклопластиковых профилей (ПСП) для оценки их несущей способности и прогибов. Актуальность исследования обусловлена ограничением применения сплошных балок из пултрузионных стеклопластиковых профилей для относительно больших пролетов, что требует применения балок составного сечения. Разработаны конструктивные решения балок составного двутаврового сечения из пултрузионных стеклопластиковых профилей, пояса которых выполнены из парных уголков, со сплошной и перфорированной стенками. В настоящее время отсутствует действующая нормативная документация на уровне сводов правил или ГОСТ, в которых приведена методика расчета несущей способности для составных сечений из ПСП, особенно балок с перфорированной стенкой.Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнялись на трехточечный изгиб. В процессе натурных испытаний фиксировались вертикальные перемещения балок и деформации стенки относительно полок.Результаты. По результатам натурных испытаний определены несущая способность, прогибы составной двутавровой балки со сплошной и перфорированной стенками. Проведен сравнительный анализ с результатами экспериментальных и численных исследований.Выводы. Значимость натурных испытаний заключается в оценке несущей способности и прогибов балок составного двутаврового сечения из пултрузионных стеклопластиковых профилей при трехточечном изгибе, возможности дальнейшего развития и совершенствования методики их расчета.

Введение. Предложена модификация теории составных стержней (ТСС) А.Р. Ржаницына. Она является одним из наиболее распространенных методов расчета многослойных строительных конструкций. Напряженно-деформированное состояние многослойных составных балок устанавливается функциями прогибов, изгибающих моментов и усилий в непрерывно распределенных межслойных связях, препятствующих взаимному сдвигу слоев. Усилия в связях сдвига определяются из решения системы n обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, где n — количество межслойных швов. Предложенная методика строится на гипотезе функциональной зависимости между сдвигающими усилиями в швах балки. Данное предположение позволяет свести задачу определения функций сдвигающих усилий к решению одного обыкновенного дифференциального уравнения второго порядка. Таким образом, число совместно решаемых дифференциальных уравнений, описывающих задачу, сокращается с n + 2 до трех при любом количестве слоев.Материалы и методы. Для решения системы дифференциальных уравнений как в постановке Ржаницына, так и в упрощенной постановке, привлекаются разностные уравнения метода последовательных аппроксимаций.Результаты. Получены результаты расчета шестислойной балки с использованием трех моделей: в постановке А.Р. Ржаницына, с привлечением упрощенной методики Р.Ф. Габбасова и В.В. Филатова, в постановке авторов статьи. Выполнено сравнение результатов расчета по упрощенным методикам с ТСС. Исследовано влияние различных параметров (геометрических и механических характеристик слоев, жесткости швов на сдвиг) на работу упрощенных моделей. Построены эпюры максимальных продольных и касательных напряжений для разных вариантов компоновки поперечного сечения составной балки.Выводы. Представлены рекомендации и описаны ограничения по возможностям применения предлагаемой методики расчета многослойных балок на действие статических нагрузок. Методика может быть рекомендована к использованию в практике проектных организаций и в учебном процессе профильных учебных заведений высшего образования.

Введение. Представлены результаты исследования характеристик металлургических шлаков, рассмотрена возможность их применения в органоминеральных смесях для слоев основания дорожной одежды с учетом технологических особенностей их приготовления и показателей эксплуатационных свойств. Тема исследования является актуальной как для отдельных регионов, так и для страны в целом. Количество отходов металлургического производства ежегодно увеличивается и исчисляется сотнями миллионов тонн. Главным направлением снижения отходов производства является их утилизация. Еще большую актуальность данная проблема приобретает на фоне постоянно снижающихся запасов природных материалов, увеличение потребности которых обусловлено высокими темпами развития материального производства и ускорением научно-технического прогресса. Таким образом, применение шлаковых материалов в дорожном строительстве не только поспособствует утилизации отходов, но и позволит решить ряд экологических и экономических задач. Целью исследования является комплексное изучение влияния шлаков черной металлургии на показатели физико-механических и эксплуатационных свойств органоминеральных смесей слоев основания дорожной одежды и обоснование их эффективного применения в дорожном строительстве. Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи: 1) определить химический анализ исследуемых шлаков и изучить механизм взаимодействия шлаковых материалов с вяжущими; 2) оценить степень влияния шлаковых материалов на физико-механические и эксплуатационные свойства органоминеральных смесей; 3) разработать методику определения накопления остаточных деформаций в органоминеральных смесях и установить закономерности их изменения во времени; 4) определить модуль жесткости и количество циклов до отказа в исследуемых органоминеральных смесях в зависимости от природы происхождения материала. Сталеплавильные шлаки черной металлургии могут способствовать получению органоминеральных смесей, обладающих повышенными физико-механическими и эксплуатационными показателями свойств, за счет повышенного содержания кальциевых соединений, микропористых сложений кристаллической структуры и активных процессов гидратации, что может оказать благоприятное влияние на долговечность конструктивного слоя дорожной одежды при их применении.Материалы и методы. Все материалы, используемые в рамках данного исследования, подвергались испытаниям по определению их физико-механических параметров, а материалы, представляющие собой побочные промышленные продукты, дополнительно подвергались химическому анализу. Такой подход позволил оценить соответствие инертных материалов требованиям, предъявляемым в Российской Федерации к исходным материалам для применения их в составе органоминеральных смесей, и выявить критические характеристики материалов, которые могут повлиять на показатели прочностных и эксплуатационных свойств. Применение отходов металлургической промышленности имеет ряд преимуществ перед обычными природными материалами, среди которых низкая экономическая и экологическая стоимость. В качестве отходов металлургической промышленности использовались конверторные и доменные шлаки различной гранулометрии. Для оценки химического состава сталеплавильных шлаков был проведен рентгенофлуоресцентный тест. Определение содержания серы производилось на элементном анализаторе путем сжигания навески образца при температуре 1350 °С. Определение содержания углерода производилось на анализаторе общего органического углерода путем сжигания навески образца при температуре 950 °С. Анализ прочих компонентов проводился на атомно-эмиссионном спектрометре c индуктивно-связанной плазмой после разложения образца пробы смесью неорганических кислот. Для подбора составов органоминеральных смесей на комплексном вяжущем были выполнены исследования по изучению характера взаимодействия органического вяжущего со шлаками. Для оценки эффективности применения исследуемых шлаковых материалов были подобраны оптимальные составы органоминеральных смесей в соответствии с ГОСТ 30491–2012, из которых были изготовлены и испытаны образцы цилиндрической формы для показателей физико-механических свойств, а также образцы-плиты и образцы-балочки для показателей эксплуатационных свойств. При проведении экспериментальных исследований применялось универсальное устройство для испытания на сжатие и изгиб Unifame 70-ТО108E и пресс испытательный. Оценка степени устойчивости образцов из органоминеральных смесей к накоплению остаточных деформаций осуществлялась на приборе динамических испытаний (патент № RU 152287 U1) в соответствии с разработанной для этих целей методикой испытаний. Для оценки показателей эксплуатационных свойств по модулю жесткости и количеству циклов до отказа и водостойкости выполнена адаптация методологии испытаний, применяемой для оценки качества свойств асфальтобетонов, с учетом технологических условий, характерных для органоминеральных смесей. Для этих целей использовался прибор CRT-RC-H2, имитирующий работу катка, и прибор СRT-SA4PT-BB, представляющий собой серво-пневматическую систему, подающую на образец-балочку синусоидальную нагрузку с постоянной деформацией и частотой.Результаты исследования. Проанализирован химический и элементный состав шлаковых материалов, на основании которого определены основные направления возможности применения отходов металлургической промышленности в дорожной отрасли. Изучен механизм взаимодействия шлакового щебня и песка с вяжущими. Установлено, что применение сталеплавильных шлаков позволяет повысить показатели прочностных и эксплуатационных свойств органоминеральных смесей. Разработаны условия испытаний и апробирована методика оценки водостойкости образцов из органоминеральной смеси по пределу прочности при непрямом растяжении, модулю жесткости и количеству циклов до отказа. Предложен метод оценки устойчивости органоминеральных смесей к накоплению остаточных деформаций на приборе динамических испытаний и установлена зависимость изменения показателя во времени. По результатам экспериментальных исследований подтверждена целесообразность, экономическая и экологическая эффективность применения отходов металлургической промышленности в слоях основания конструкции дорожной одежды. Выводы. Выполнен химический анализ сталеплавильных шлаков, отмечены их положительные стороны и изучен механизм их взаимодействия с вяжущими. Сталеплавильные шлаки черной металлургии позволили получить органоминеральные смеси с повышенными показателями физико-механических и эксплуатационных свойств относительно аналогичных смесей из природных минеральных материалов. Впервые в рамках экспериментальных исследований получены фактические значения эксплуатационных свойств по показателям «остаточные деформации», «модуль жесткости» и «количество циклов до отказа» в органоминеральных смесях из природных и шлаковых материалов, что может быть использовано при принятии проектных решений. Применение органоминеральных смесей из шлаковых материалов в слоях основания на 30–35 % замедляет процессы накопления остаточных деформаций относительно аналогичных смесей из природных минеральных материалов, что позволяет продлить срок службы конструктивного слоя дорожной одежды.

Введение. Рассматриваются особенности проектирования системы гидротранспорта, являющейся частью технологической цепочки переработки руды. Проведен критический анализ текущих характеристик пульпопровода хвостового хозяйства горно-обогатительного комплекса «Рябиновый» (ГОК «Рябиновый), расположенного около г. Алдана. При гидравлических расчетах двухфазных потоков исходными данными были химический состав транспортируемой пустой породы, характеристики производительности обогатительной фабрики, геодезические данные места складирования твердых частиц.Материалы и методы. На основе теории двухфазных потоков авторами приведены расчеты характеристик твердых частиц, потока и потерь энергии, необходимых при проектировании пульпопроводов. Инженерными задачами расчета двухфазных потоков являются расчеты потерь напора при гидротранспорте различных материалов по трубам, определение предельных скоростей, при которых транспортируемый материал еще не осаждается на дно потока, и выбор оборудования для осуществления гидравлического транспорта. Приведена зависимость удельных потерь энергии двухфазных потоков, при средних скоростях, рекомендуемых нормативными документами на основе экспериментальных данных, полученных на кафедре гидравлики МГСУ. Транспортировка твердых частиц возможна, если поток обладает для этого достаточной энергией и на дне трубопровода не образуется осадок. Средняя скорость, соответствующая режиму транспортирования без осадка, является критической скоростью двухфазного потока.Результаты. Сформулированные рекомендации о выборе эффективного режима гидротранспорта основаны на принципе минимизации потерь энергии. Выявлен дефицит энергии потока в рассматриваемом пульпопроводе и показана необходимость использования критерия о необходимости превышения средней скорости над критической скоростью двухфазного потока.Выводы. Обоснована необходимость использования коэффициента запаса скорости для достижения эффективного режима транспортирования. Особое внимание уделено расчету потерь напора при критической скорости транспортирования, что является основой для выбора насосного оборудования.

Введение. Установки для аккумулирования тепловой энергии позволяют сглаживать пиковые нагрузки и обеспечивать устойчивость работы теплоэнергетической системы. Особую актуальность данные решения имеют для частных домовладений. Цель исследования — анализ целесообразности применения теплового аккумулятора на основе талькомагнезита и с тепловой изоляцией из аэрогеля.Материалы и методы. Для определения температуры на поверхности тепловой изоляции и визуализации температурного профиля проведено моделирование в программном пакете ANSYS. В качестве системы автоматического проектирования выбран Autodesk Inventor.Результаты. Получены изображения температурных профилей на режимах 350 °С для толщины тепловой изоляции: 20 и 50 мм для аэрогеля, 70 и 150 мм для минеральной ваты. Проведенный анализ показал, что для всех вариантов температура поверхности оставалась ниже 60 °С, что свидетельствует о корректности выбора толщины изоляции. Для варианта теплоизоляции из минеральной ваты (150 мм) и аэрогеля (50 мм) температура поверхности оказалась значительно ниже необходимой, что позволило уменьшить толщину слоя изоляции до 70 мм для минеральной ваты и 20 мм для аэрогеля соответственно. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что использование тепловой изоляции на основе аэрогеля существенно уменьшает толщину теплоизолирующего слоя.Выводы. Несмотря на сложность и дороговизну создания теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля, его использование в составе теплового аккумулятора дает возможность избежать множества проблем, связанных со старением, разрушением и частой заменой тепловой изоляции, снизить нагрузку на теплоизоляционные конструкции и значительно повысить экономическую эффективность теплоэнергетических систем, сократив потери при производстве и передаче тепловой энергии.

Введение. Концентрация населения и экономической активности в агломерациях обусловлена, прежде всего, комфортными условиями проживания и развитой инфраструктурой. Следует отметить, что в последние годы вопросы жилищного строительства вышли за рамки обсуждения проблем строительной отрасли и стали объектом исследования пространственного развития территорий. Жилищный фонд и объекты инфраструктуры на периферии не соответствуют демографическим и миграционным процессам. Таким образом, возникает необходимость в разработке аналитических инструментов, способных планировать сбалансированную инфраструктуру региона.Материалы и методы. Для исследования поставленных задач использовано два метода исследования: 1) изучение динамики ключевых индикаторов развития региона; 2) расчет значения индексов, отражающих концентрацию исследуемого показателя (индекс Херфиндаля – Хиршмана для объемов жилищного строительства, концентрации населения и количества рабочих мест; коэффициент концентрации показателей экономической активности).Результаты исследования. Анализ основных факторов показал, что многолетний рост доли населения старше трудоспособного возраста происходит параллельно с ростом численности населения моложе трудоспособного возраста. Данный дисбаланс, безусловно, является достижением первоочередных задач государства в области улучшения качества жизни населения посредством внедрения мер социальной поддержки граждан пожилого возраста и молодых семей. В связи с тем, что рабочие места в агломерациях отличаются технологичностью, а производительность труда в них выше, проживание здесь рассматривается не только как возможность трудовой деятельности, но и как комфортное место для проживания.Обсуждение и заключение. Исследование районов Республики Татарстан позволило показать сложную ситуацию с пространственным развитием региона: концентрация в агломерациях и деструкции на периферии. В связи с этим исследование агломерационных процессов должно стать одним из элементов национальной региональной политики.

Введение. Любое развитие может испытывать воздействие двух явлений: конвергенции и дивергенции. Конвергенция — это процесс сближения уровней развития систем (экономических, социальных, антропотехнических) во времени, противоположный ей процесс называется дивергенцией. Данные явления обусловлены в основном процессами глобализации и научно-технического прогресса. Приводится классификация видов конвергенции, даны их определения. Реализация на практике концепции конвергенции связана с теоретическими построениями применительно к инжинирингу и реинжинирингу, которые, в свою очередь, обуславливают необходимость формирования нового организационно-экономического механизма инвестиционно-строительной деятельности (ИСД), в основе которого может лежать использование диссипативных организационных структур. Представлено определение подобных структур и идентифицированы их основные свойства и ограничения в реализации.Материалы и методы. Применялись положения системного подхода, структурного и функционального анализа управления ИСД, методологии логистики регулирующих воздействий, а также методов инвестиционного проектирования, стратегического, оперативного управления в контексте развития теории управления жизненным циклом объектов капитального строительства.Результаты. Выполнен анализ проявления конвергенции в инвестиционно-строительной сфере, в том числе выявлены ее причины, даны классификация и терминологическая идентификация видов конвергенции, установлено влияние конвергенции на реинжиниринг бизнес-процессов и организационной структуры в строительстве, и на этой основе приведено теоретическое обоснование использования диссипативных организационных структур для обес-печения устойчивого развития.Выводы. Явление конвергенции во многом определяет такой вид деятельности, как реинжиниринг, который направлен на повышение эффективности за счет трансформации и рационального построения процессов управления, а также организационных структур в условиях наличия диссипации регулирующих воздействий.