ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Актуальность. Импульсные нагрузки на сооружения являются одними из наиболее опасных с позиции величин параметров напряжённо-деформированного состояния системы при динамическом воздействии.

Цель исследования – анализ особенностей динамического деформированием линейно-упругих стержневых систем при периодическом импульсном воздействии.
Рассмотрены особенности процессов деформирования линейно-упругих стержневых систем при периодических импульсных воздействиях. На примере простой стержневой системы с дополнительными сосредоточенными массами проведён анализ влияния сочетания параметров нагрузки (протяженность, форма и частота импульсов), а также физических характеристик деформируемой системы на её динамический отклик при заданном воздействии.
Результаты. Сформулированы предпосылки для выявления неблагоприятного (с позиции величин параметров НДС систем) сочетания параметров воздействия с параметрами рассматриваемой системы.

Актуальность. Муфтовые соединения арматуры для фиксации стыков в строительных конструкциях широко используются на практике, и, как следствие, необходима информация об особенностях распределений деформационных полей на поверхности муфтового соединения при деформационных воздействиях для получения расчетных зависимостей при эксплуатации таких арматурных соединений.
Цель работы – исследование напряженно-деформированного состояния стыков арматурных стержней при растяжении, натурных узлов сопряжения элементов из арматурных стержней класса А500 методом бесконтактной трехмерной цифровой оптической системы с использованием метода корреляции цифровых изображений, а также изучение влияния деформационного воздействия на микроструктуру из стали марки Ст20 методом просвечивающей электронной микроскопии.
Результаты. В ходе испытаний получены деформационные кривые муфтового соединения арматуры в координатах «нагрузка − перемещение» и на основе их анализа выявлены три стадии: стадия I обусловлена упругой деформацией муфтового соединения; стадия II отражает стадию параболического упрочнения; стадия III соответствует стадии, предшествующей разрушению муфтового соединения.
Анализ распределений деформационных полей на поверхности муфтового соединения методом бесконтактной трехмерной цифровой оптической системы с использованием метода корреляции цифровых изображений показал, что в каждый момент времени пластическая деформация локализована в определенных зонах на образце. Выявлено, что эволюция распределений деформационных полей на поверхности муфтового соединения коррелирует со стадиями на деформационной кривой.
Установлено, что значение податливости исследуемого муфтового соединения арматурных стержней класса А500СП, изготовленного из бесшовной горячедеформированной трубы с наружным диаметром 51 мм и внутренним диаметром до 32 мм из стали марки Ст20, при действии растягивающей продольной силы вызывает появление напряжения в нормальном сечении арматурного стержня σ02 = 500 МПа.
Электронно-микроскопические исследования арматурной стали позволили установить, что при деформации растяжением при ɛ = 0–5 % наблюдается разрушение перлита, которое сопровождается дальнейшей поляризацией дислокационной структуры. Амплитуда внутренних напряжений полей увеличивается, и при деформации ɛ = 5 % дальнодействующие напряжения σд становятся больше, чем напряжения, вызванные «лесом» дислокаций σл. Показано, что основной вклад в величину дальнодействующих напряжений и её изменение при ɛ = 5 % вносит упругая составляющая, что способствует процессу образования микротрещин.

Актуальность. В статье рассматриваются вопросы использования вторичного ангидритового сырья (фторангидрита) в качестве добавки при синтезе известково-кремнеземистого вяжущего, применяемого для производства силикатных материалов автоклавной обработки, что позволяет экономить природное сырье и решать экологические задачи. Показана возможность получения силикатного кирпича с требуемыми нормативными характеристиками по прочности, плотности, водопоглощению.

Цель работы – обоснование возможности утилизации вторичного ангидритового сырья для производства силикатных изделий, разработка способов подготовки исходных материалов, составов и режимов переработки сырья в готовые изделия.

При этом решались следующие задачи: выбор и исследование основных материалов, способов их подготовки для производства силикатных изделий, обоснование технологических приемов и оценка параметров качества разработанных материалов с требуемыми свойствами.

Материалы и методы. В работе использован фторангидрит после стадии тепловой обработки, кварцевый песок (ГОСТ 22551–2019), воздушная строительная известь (ГОСТ 9179–2018). Выбор способов подготовки сырьевых материалов обоснован нормативными требованиями к сырью при подготовке вяжущего и сырьевой массы для производства силикатных изделий. Оценка параметров качества проводилась в соответствии с требованиями ГОСТ 379–2015.

Результаты исследований. Установлена возможность утилизации фторангидрита при синтезе известково-кремнеземистого вяжущего вещества, используемого для получения силикатного кирпича при автоклавной обработке. В результате исследования по представленной технологии были получены образцы силикатного кирпича со следующими физико-механическими характеристиками: средняя плотность – 1750–1900 кг/м3, прочность при сжатии – 10–12,5 МПа, водопоглощение – 16–17 %. Полученные образцы удовлетворяют требованиям, предъявляемым к силикатному кирпичу, по прочности, плотности, водопоглощению и соответствуют минимальным маркам М100, М125.

Практическая значимость. Представлены исследования силикатных стеновых материалов с использованием вторичного сырья с требуемыми свойствами. Установлены технологические режимы автоклавирования, определены основные эксплуатационные характеристики силикатного кирпича. Предложенные способы подготовки сырья и технологические режимы производства силикатных стеновых материалов позволяют решать экологические задачи и экономить природное известняковое сырье.
Новизна. Установлены особенности производства силикатного кирпича с применением вторичного ангидритового сырья и зависимости, позволяющие регулировать состав и свойства силикатных материалов.

Актуальность. Работа посвящена актуальной проблеме создания высокопрочных керамических материалов с использованием техногенных отходов.

Целью настоящей работы является исследование возможности получения керамических и композиционных структур с использованием отходов химико-металлургических производств для создания новых видов высококачественной строительной керамики.
Поставленная цель достигается применением в качестве основного сырьевого компонента тугоплавкой глины с добавками высокожелезистого бокситового шлама. Функции бокситового шлама в составе композиций с алюмосиликатным сырьем при температуре обжига от 1100 до 1200 °С сводятся к спекающему действию за счет собственного плавления при 1150 °С.
Результаты. Установлено, что композиции тугоплавкой глины с добавками красного шлама от 20 до 50 % при температуре обжига 1050 °С образуют керамические структуры с прочностью на сжатие, в 1,3–1,5 раза превышающей прочность образцов из исследуемой глины без добавки (91 и 122–132 МПа соответственно).
Выводы. Разработанные составы керамических масс с использованием красного шлама и установленные технологические режимы получения изделий определяют их перспективность для изготовления высокопрочной анортитовой и анортито-геленитовой строительной керамики по полусухой технологии.

Актуальность. На сегодняшний день все более важным становится использование экологически чистых материалов. Возведение энергосберегающих зданий с ограждающими конструкциями из утепленного профилированного бруса является одним из наиболее перспективных направлений в малоэтажном строительстве.
К материалам, оказывающим минимальное негативное воздействие на окружающую среду в течение всего периода эксплуатации, относятся новые строительные утеплители, созданные на основе торфовермикулитовых гранул.
Цель работы – исследование основных теплофизических характеристик деревянных наружных стен из профилированного бруса, в которых в качестве утеплителя используется торфовермикулитовый материал, коэффициент теплопроводности которого может изменяться в диапазоне от 0,05 до 0,06 Вт/(м·K). Для этого было проведено численное моделирование тепломассопереноса в деревянных ограждающих конструкциях, выполненных из утепленного бруса с тремя различными вариантами коннекторов.
В результате моделирования стационарных процессов теплопроводности в брусовых конструкциях получены данные по пространственному распределению температур и потоков тепла. Показано, что использование фанерных коннекторов практически не влияет на распределение температуры по толщине деревянных стен с торфовермикулитовой изоляцией. Увеличение теплопроводности изоляции (в пределах типичного диапазона значений для торфовермикулитового материала) не оказывает заметного влияния на перепад температур вдоль оси коннектора или за пределами зоны его температурного влияния.
Выводы. Установлено, что толщина торфовермикулитового слоя утеплителя должна составлять не менее 0,176 м, чтобы обеспечить соблюдение основных требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций в климатических условиях г. Томска. Наибольшие теплопотери при минимальной толщине утеплителя будут в стене из профилированного утепленного бруса с Т-образным креплением коннекторов. Высокопрочный брус с дополнительной центральной ламелью обладает наилучшими теплозащитными характеристиками при минимально возможной толщине утеплителя. 

Актуальность. В статье рассматриваются вопросы применения фторангидрита в качестве добавки при производстве керамических материалов, что позволяет экономить природное глиняное сырье и решать экологические задачи. В работе показана возможность использования вторичного сырья для производства зернистых и штучных керамических материалов.

анЦель исследования – разработка керамических материалов и технологических принципов их производства с применением вторичного фторангидритового сырья, определение условий образования керамического черепка и способов повышения прочности керамических образцов.
При этом решались следующие задачи: выбор и исследование основных характеристик материалов: вещественного, гранулометрического состава, технологических свойств глин, кислого фторангидрита, обоснование технологических приемов и оценка параметров качества керамических материалов.
Материалы и методы. В работе использован кислый фторангидрит без дополнительной обработки, зола ТЭЦ, которая снижает среднюю плотность изделий и способствует получению гранул при обжиге. В качестве расплавообразующей добавки вводились натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078–81) и алюминиевая пудра (ГОСТ 5494–95) для возможного получения муллитоподобных образований. Исследование фазового состава и структурных параметров образцов проводилось на дифрактометре XRD-6000 (Shimadzu, Япония). Для приготовления шихты глину сушили до постоянной массы с последующим измельчением в щековой дробилке и совместным помолом с расчетным количеством кислого фторангидрита.
Результаты и практическая значимость. Представлены исследования зернистых и штучных керамических стеновых материалов с требуемыми для керамических изделий свойствами. Установлены технологические режимы сушки и обжига, а также основные эксплуатационные характеристики. Определены строительно-технические характеристики кислого фторангидрита для производства керамических материалов, предложены способы его модифицирования, что позволяет снизить расходы минерального сырья на единицу продукции, решать экологические вопросы.
Новизна. Установлены особенности производства керамических материалов с использованием вторичного сырья и зависимости, позволяющие регулировать состав и свойства зернистых и штучных материалов. 

Актуальность. Рациональное распределение материалов в конструкциях является актуальной научно-технической задачей. Гофрированные и предварительно напряжённые стальные конструкции зарекомендовали себя как эффективные и надежные. Данная работа направлена на совершенствование конструктивных решений балок двутаврового сечения с тонкой поперечно-гофрированной стенкой за счет создания предварительного напряжения в нижнем поясе.
Цель исследования − изучение работы стальной двутавровой балки с тонкой гофрированной стенкой, предварительно напряженной вытяжкой нижнего пояса.
В настоящей работе представлены конечно-элементные модели балок с гофрированными и плоской стенками (модель с плоской стенкой; базовая модель с поперечно-гофрированной стенкой; модель с нисходящими гофрами – угол наклона образующих гофров 20°; модель с восходящими гофрами – угол наклона образующих гофров 20°). Приведен способ задания предварительного напряжения на нижний пояс моделей балок при помощи отрицательного температурного воздействия. В ходе осуществленного численного эксперимента с использованием программного комплекса «ЛИРА-САПР» получены изополя распределения напряжений и деформированные схемы, выполнен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния рассматриваемых моделей.
Выводы. По результатам проведенного исследования установлено: картина распределения нормальных напряжений в поясах гофрированных балок с предварительным напряжением и без него под действием внешней нагрузки имеет незначительные отличия; предварительное напряжение дает значительные выгибы конструкций, при этом наибольший выгиб показывает гофрированная балка с восходящими гофрами.

Актуальность. В настоящее время существуют обоснованные причины нецелесообразности применения большепролётных сооружений или отдельных сложных конструктивных решений на сейсмоопасных территориях в силу высокой стоимости строительства. Вместе с тем большепролётные сооружения обладают высоким функциональным, эксплуатационным и экономически выгодным потенциалом, поэтому полный отказ от большепролётных сооружений, в том числе и уникальных, в регионах со сложными климатическими условиями и высокой сейсмичностью не всегда оправдан, а задача возведения таких конструкций остается актуальной.

  Настоящая статья посвящена проблеме разработки способа защиты большепролётных сооружений от экстремальных особых воздействий и нагрузок – концепции смешанного решения регулирования напряженно-деформированного состояния большепролётных конструкций.
Целью работы является обоснование необходимости разработки специальной системы защиты сооружений, возводимых в том числе на сейсмических и удаленных территориях, от особых воздействий и нагрузок. Такая система представляет собой комбинированное решение, заключающееся в совместном применении системы сейсмоизоляции и системы управления напряженно-деформированным состоянием конструкций.
Результаты. Произведён обзор существующих ограничений в возможности возведения большепролётных сооружений на сейсмических территориях. Эти ограничения накладываются условиями строительства и закреплены в действующей нормативной базе.
В качестве основного способа защиты сооружений от возможных особых экстремальных нагрузок и воздействий предлагается применение систем сейсмоизоляции и систем управления напряженно-деформированным состоянием как по отдельности, так и совместно в единой системе. Рассматриваются существующие наработки в области сейсмоизоляции и в системах управления напряженно-деформированным состоянием.
Выводы. В заключение приводится перечень основных задач, которые необходимо решить в ходе разработки и проектирования системы защиты сооружения на основе концепции смешанного решения.

Классицизм Саратова, как первый этап каменного строительства города, сыграл главенствующую роль при формировании архитектурной среды исторического центра на всех его уровнях, включая семантические характеристики, проявляющиеся в колористическом решении.
В статье рассмотрены процессы организации и самоорганизации цветового решения застройки, созданной в Саратове в период классицизма.
Цель исследования – выявить региональные особенности колористики классицистической застройки г. Саратова.
Научная новизна состоит в изучении цветовых гармоний, заложенных в архитектурную среду исторического центра города.
Основными уровнями научного познания приняты: теоретический метод, предполагающий изучение текстовых материалов, описывающих архитектуру классицизма, и практический – с определением колористических характеристик элементов среды и их гармоничных сочетаний, а также системный анализ материала.
В результате исследования выявлены особенности региональной колористки исторического центра Саратова, основанные на цветовых характеристиках, заложенных в период классицизма.  

Актуальность. В статье рассматриваются отдельные вопросы генезиса и развития концепции экономически доступного жилища, сложившейся в России, Европе и Америке в V–XVIII вв. Экономически доступное жилье играет важную роль в формировании качества жизни и социальной интеграции. Истоки доступного жилища можно воссоздать из истории европейской цивилизации и христианской аксиологии, где были определены начала общинной среды обитания и создания концепции жилого комплекса для бедных.
Статья посвящена четырём разновидностям подобных жилищ. Это бурсы (V–XV вв.), богадельни (X–XI вв.), комплекс Фуггерай (XVI в.) и жилые дома шейкеров (XVII–XVIII вв.). Рассмотрены генеральные планы, решения планов и фасадов. Указаны категории населения, для которых предназначались данные жилища, сроки их проживания, роль домовладельцев.
В результате исследования отмечено, что доступные жилища строились по инициативе частных лиц. На развитие жилищной ситуации в отдельных странах оказывает влияние как проводимая их правительствами жилищная политика, так и ряд внешних факторов, таких как социально-экономическая и демографическая ситуация, политические, административно-правовые факторы и т. д. Эти внешние переменные вместе с жилищной политикой определяют роль, цели и характеристики жилища. Определены типы объектов жилища по следующим параметрам: период и срок проживания, тип владельцев, категория проживающих, вид деятельности.

Актуальность настоящего исследования обусловливается повышением заначимости природного ландшафта в формировании городской среды. В статье предпринимается попытка осмысления роли и места природного ландшафта в формировании визуального образа исторического города.
Целью работы является определение структурообразующих компонентов природного каркаса Саратова, которые имеют определяющее значение в формировании визуального образа города.
На основе проведённого анализа научных работ, посвящённых данной тематике, были выделены утверждения, определившие ход дальнейшего исследования. Существуют некие ключевые элементы ландшафта, формирующие образную выразительность и взаимосвязь природных и антропогенных подсистем в пространстве города.
В результате исследования ландшафтной основы г. Саратова выделяется два уровня формирования визуального образа исторического города, описывается их влияние на его архитектурно-планировочную структуру.

Постановка задачи. Значения расчетных расходов воды, получаемые при помощи существующих детерминированных моделей и методов, не могут отразить фактическую изменчивость режимов работы водопроводной сети. Однако данная задача может быть решена при помощи имитационного моделирования. Стохастическая природа процесса водопотребления подразумевает использование при его описании ряда случайных величин с определенными законами распределения, характеризующими основные составляющие данного процесса: интенсивность, продолжительность и частоту.
В настоящей работе рассматриваются вопросы математического описания продолжительности и частоты водопотребления наиболее распространенными типами водоразборных устройств: смесителями кухонной мойки и ванны (душевой кабины), унитазом со смывным бачком, стиральной и посудомоечной машинами.
Цель работы – обоснование метода математического моделирования продолжительности водопотребления различными водоразборными устройствами, а также частоты (вероятности) их использования в течение суток.
Результаты. Приведены результаты исследования продолжительности и частоты водопотребления различными водоразборными устройствами, использующими воду из внутренней системы водоснабжения здания. Представлены результаты анализа эмпирических данных, полученных в ходе исследования, а также расчетов, выполненных на их основе.
Выводы. Предложен и обоснован метод математического моделирования продолжительности непрерывного водопотребления наиболее распространенными типами водоразборных устройств, а также частоты (вероятности) их использования в течение суток.

Актуальность. Важность вопроса применения статистических методов для оценки конкурирующих рисков на участках наземной части газопроводов для принятия решений в области обеспечения надежности и безопасности, а также планирования обслуживания и ремонтных работ не вызывает сомнений.
Целью исследования является численное применение методики непараметрического прогнозирования для оценки конкурирующих рисков отказа сложных технических систем.
Методы исследования. Приведены два статистических подхода к решению проблемы различных нарушений целостности. В первом используется непараметрическое прогнозирование. Основное внимание уделяется возможному разрыву исследуемого участка трубопровода из-за конкретной угрозы целостности на фоне множества альтернативных угроз (конкурирующих рисков). Второй метод содержит анализ, учитывающий всю сеть газопроводов. Основное внимание уделяется изучению инцидентов с разрывами, что позволяет получить реалистичные данные о надежности полного жизненного цикла усредненного участка трубопровода в конкретном регионе исследования.
Результаты. Описано численное применение методики непараметрического прогнозирования для конкурирующих рисков. На основании информации базы данных об отказах выведены нижняя и верхняя вероятности (границы), а также функции живучести для различных конкурирующих причин отказа для будущего участка наземной части газопровода, который выйдет из строя в результате разрыва.

Актуальность. Оценка надежности системы газопроводов – одна из наиболее важных задач, поскольку безопасность поставок газа неразрывно связана с надежной работой всей системы в целом.
С целью обеспечения заданного уровня надежности газопроводных систем в настоящем исследовании описана методика оценки приемлемого уровня риска, которая устанавливается в соответствии с действующими нормами и стандартами.
Методы исследования. Применяется трехкомпонентная методика оценки заданного уровня надежности газопроводных систем. Она реализуется путем создания модели последствий отказа, которая учитывает условия окружающей среды и характеристики газопроводов. Далее определяются приемлемые вероятности отказа трубопровода с помощью теории риска. На основе этих данных создается модель для оценки надежности транспортировки газа в системе газопроводов с учетом вероятности отказа и гидравлических характеристик.
Результаты. Определяется заданный уровень надежности системы на основе допустимой вероятности отказа. Полученное значение надежности сравнивается с фактическим уровнем надежности реальной системы газопроводов. Определен оптимальный вариант действий для обеспечения и повышения надежности системы на основе сделанных выводов.

Объектом исследования являются несущая способность и устойчивость железобетонного безригельного каркаса в условиях линейной и физически нелинейной работы его материалов при статическом нагружении.
Цель работы состоит в анализе прочности безригельного железобетонного каркаса с применением коэффициента конструктивной прочности в линейном расчете и коэффициента использования по несущей способности, определенных по теории расчета по предельной поверхности элементов, а также линейной и физически нелинейной устойчивости с применением концепции предельной отпорности системы.
Расчетное обоснование несущей способности и устойчивости безригельного железобетонного каркаса здания на различной стадии работы его материалов выполнено в программном комплексе Ing+2021 MicroFe с разработкой расчетной конечно-элементной пространственной модели.
Результаты. Получены результаты, когда при обеспечении конструктивной прочности и несущей способности безригельного железобетонного каркаса линейная и физически нелинейная устойчивость обеспечиваются с достаточным запасом, в результате чего выполняются условия прочности и устойчивости безригельного железобетонного каркаса экспериментального здания по первой группе предельных состояний.

Актуальность. Расчёты в программных комплексах, в основе которых заложен метод конечных элементов, выполняемые с учётом генетической нелинейности, т. е. с учётом процесса монтажа, для ряда строительных задач являются невыполнимыми. В частности, в зданиях и сооружениях из сборно-монолитного железобетона происходит поэтапное вовлечение в процесс деформирования и восприятия внешней нагрузки сборного и монолитного бетонов. В реконструируемых зданиях и сооружениях в процессе наращивания сечения элемента (например, устройство железобетонной «рубашки» или металлической «обоймы») также в разное время включаются в процесс деформирования и восприятия внешней нагрузки материал усиления и усиливаемая часть элемента. В итоге в «старой» части элемента к моменту устройства и набора необходимой прочности «новой» частью присутствуют начальные напряжения и деформации. В то же время в материале усиления или монолитной части сборно-монолитного элемента напряжённо-деформированное состояние является нулевым до приложения дополнительной нагрузки.
  Таким образом, при выполнении расчётов требуется изменение жёсткости конечного элемента, однако в программных комплексах, в основе которых заложен метод конечных элементов, отсутствует конечный элемент, способный менять (увеличивать) жёсткость. Обозначенное выше определяет актуальность разработки алгоритма расчёта реконструируемых и сборно-монолитных зданий и сооружений в программных комплексах с использованием метода параллельного элемента.
Цель настоящей работы – усовершенствование метода параллельного элемента и разработка на его основе алгоритма расчёта, позволяющего выполнять расчёт в программных комплексах, в основе которых заложен метод конечных элементов.
Результаты. На основании уточнённого метода параллельного элемента предложен алгоритм выполнения расчёта реконструируемых и сборно-монолитных зданий и сооружений в программных комплексах, в основе которых заложен метод конечных элементов. Алгоритм позволяет учесть конструктивные особенности реконструируемых и сборно-монолитных зданий и сооружений, включая поэтапное вовлечение в процесс деформирования разновозрастных материалов. С использованием предложенного алгоритма выполнен пример расчёта реконструируемой системы, в рамках которой осуществляется замена конечного элемента. При этом происходит одновременная смена шарнирного сопряжения элементов на жёсткое

Актуальность. Статья посвящена поиску новых подходов к проектированию арктических городов на фоне глобальных климатических изменений состояния вечной мерзлоты. В исследовательскую часть вошли демографические, этнографические и туристические аспекты проектирования городов в Арктической зоне РФ.
Научная новизна заключается в выработке новых подходов к проектированию опорных и базовых населенных пунктов Арктической зоны РФ в зависимости от их статуса и численного состава. Методологической и теоретической основой исследования послужили научные труды градостроителей и архитекторов, занимающихся вопросами расселения в условиях Крайнего Севера, а также практиков в области проектирования современных жилых и общественных комплексов Арктики.
На основе собранных данных климатических изменений, а также численного состава населенных пунктов Арктической зоны РФ были сделаны выводы о необходимости поиска иных подходов к проектированию городской среды, чем в центральных и южных регионах нашей страны.
В результате проведенного анализа были определены основные подходы к проектированию арктических городов.
Практическая значимость исследования заключается в возможности использования обозначенных направлений в дальнейших исследованиях градостроителей и архитекторов, а также при создании новых архитектурных комплексов в Арктической зоне РФ.