Статья: Искусственный интеллект в задаче проектирования умного города (на примере Иннополиса) (2024)

Статья посвящена применению методов компьютерного моделирования снегопередувающих процессов для сравнения принципов работы ограждений, защищающих автомобильные дороги от снежных заносов.
Актуальность. Проблема снежных заносов актуальна для многих автомобильных дорог в удаленных, труднодоступных районах и сложных климатических условиях. Снежные заносы значительно увеличивают расходы на зимнее содержание автомобильных дорог, являются причиной разрушения дорожного полотна, а также создают серьезную угрозу безопасности, ухудшая видимость и приводя к потере контроля над транспортным средством.

Моделирование процессов снегопередувания проводилось в программе Solid Works Flow Simulation. Данная программа – это инструмент общего назначения для моделирования потоков жидкости и газа.

В исследовании освещены вопросы, связанные с оценкой состава, скорости и движения снежных частиц в метелевом потоке.

Целью исследования является разработка ограждений, которые будут способствовать передуванию снега через автомобильную дорогу*.*

Результаты. Определена основная цель и условия работы снегопередувающих конструкций на автомобильных дорогах.

Опыт показал, что внедрение снегопередувающих и снегозащитных ограждений положительно сказывается на зимнем содержании дорог. Рассмотрен процесс снегопередувания и его влияние на снегозаносимость. Базисно работа снегопередувающих конструкций направлена на защиту автомобильных дорог от устойчивого метелевого ветра. На основании рассматриваемого подхода выполнен сравнительный анализ установки разных видов снегопередувающих конструкций вдоль участков дороги. Изучены возможности изменения конструктивных доработок и анализ показателей эффективности.

Исследуются основные организационные структуры управления при строительстве технически сложных объектов, такие как функциональная, проектная и матричная, анализируются их преимущества и недостатки. С помощью экспертных оценок была выработана система организационно-технологических и экономических факторов, отражающая специфику строительства сложных объектов и оказывающая существенное влияние на систематизированные факторы. Кроме того, рассматриваются ключевые факторы, которые следует учитывать при разработке соответствующих организационных структур управления в строительстве.
Актуальность работы обусловлена усложнением современных строительных проектов и увеличением требований к их качеству, срокам и затратам на строительство. В условиях высокой конкуренции на строительном рынке и быстрых технологических изменений становится критически важным выбирать и адаптировать организационные структуры управления, которые могут обеспечить эффективное выполнение строительных проектов.
Цель. Исследование направлено на предоставление руководителям в строительной отрасли теоретических основ для оптимизации управленческих процессов, что способствует развитию точного понимания взаимосвязей между различными организационными структурами управления в строительстве и успешной реализации сложных строительных проектов. Для достижения этой цели был проведен анализ наиболее значимых факторов, которые оказывают влияние на эффективность управления проектами в сфере строительства.
Результаты исследования. Выявлено, что правильный выбор организационной структуры управления может значительно повысить эффективность и успешность реализации проектов строительства. Помимо этого, акцентирована важность адаптации организационной структуры управления к конкретным условиям каждого проекта, а также регулярное обновление стратегии управления в соответствии с изменяющимися требованиями и окружающей средой. Такой подход позволит сделать управление строительством более гибким и адаптивным к переменным условиям и технологическим изменениям.

*Актуальность. *В настоящее время вопрос создания новых и модификации существующих строительных материалов с целью улучшения их физико-механических и эксплуатационных свойств является весьмя актуальным. Древесина – один из распространенных строительных материалов. Для увеличения срока службы конструкций и изделий из древесины необходимо предусмотреть ее защитную обработку от неблагоприятных факторов. Наиболее экологичным типом обработки является термическая. В качестве альтернативы термической модификации в среде разогретого пара или газа, а также обжига древесины предлагается использовать обработку поверхности древесины потоком низкотемпературной плазмы. Для определения возможности применения данного вида обработки необходимо установить влияние воздействия плазменным потоком на механические свойства древесины. Также важным вопросом, сдерживающим применение данного метода, является его себестоимость.
Цель работы – выявление влияния обработки древесины сосны потоком низкотемпературной плазмы и газовоздушной горелкой на предел прочности при сжатии, а также определение и сравнение себестоимости данных видов обработки.
Результаты. В работе представлены результаты определения предела прочности при сжатии вдоль волокон для необработанных образцов из сосны в потоке низкотемпературной плазмы и обработанных с помощью газовоздушной горелки. Установлено, что как плазменная обработка, так и обработка горелкой не оказывают влияния на предел прочности при сжатии. Также определено, что стоимость обработки поверхности древесины потоком низкотемпературной плазмы значительно ниже стоимости обработки газовоздушной горелкой. Сравнительно низкая стоимость плазменной обработки обеспечивается высокой производительностью процесса, которая, в свою очередь, достигается благодаря значительной величине удельных тепловых потоков.

Актуальность. Рассматривается проблематика утилизации и вторичного использования битумных компонентов из отходов кровельных материалов, вызванная острой необходимостью минимизации экологического воздействия и экономически эффективного использования природных ресурсов.
Исследование обусловлено существенной ролью битумных материалов в строительной отрасли и проблемами, связанными с их утилизацией после окончания срока службы, включая экологическую угрозу от накопления отходов и утрату первоначальных свойств материалов под воздействием деструктивных факторов, таких как ультрафиолетовое излучение, температурные перепады и влажность.
Цель исследования заключается в оценке эффективности методов рекуперации битума, при которых используются различные органические растворители. В работе особый акцент сделан на химическом методе, характеризующемся применением активных химических компонентов для растворения и извлечения битума, таких как технический керосин, трихлорэтилен, хлороформ и тетрахлорметан. В качестве контрольного образца для сравнения рассматривался битум, извлеченный термическим способом из рубероида без воздействия растворителей.
Методы исследования. Применение органических растворителей оценивалось через анализ полярности и способности растворять определенные группы углеводородов, что позволяло селективно изменять химический состав битума. Проведенные исследования включают методы жидкостно-адсорбционной хроматографии и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) для определения изменений в групповом составе и тепловых свойствах битума соответственно.
Результаты показывают, что изменение концентрации углеводородных групп в битуме под воздействием растворителей влияет на физико-химические свойства материала, что открывает перспективы для его повторного использования в производстве строительных и дорожных покрытий. Изменения в тепловом потоке, наблюдаемые при ДСК, позволяют оптимизировать свойства извлеченного битума и повышают эффективность его применения.
Выводы исследования подтверждают возможность интеграции рекуперированных битумных отходов в производственный цикл, что ведет к снижению потребности в первичных ресурсах и уменьшению экологической нагрузки от захоронения отходов, способствуя устойчивому развитию строительной отрасли.

Актуальность. Стремительные темпы роста высоких и сверхвысоких зданий и сооружений в различных городах мира и в нашей стране вызывают изменение принципов их проектирования, строительства и мониторинга на этапах возведения и эксплуатации. Это связано с большими вертикальными и климатическими нагрузками на сооружения, необходимостью более эффективного использования материальных ресурсов и сокращения сроков ввода сооружений в эксплуатацию.
Цель исследования – оптимизация производственных процессов при строительстве фундаментных конструкций сверхвысотных зданий и сооружений.
Научная новизна – определение наиболее значимых факторов, оказывающих влияние на выбор производственных процессов при возведении сверхвысотных зданий и сооружений.
Выводы. Приводятся результаты мониторинга коробчатого фундамента башни комплекса «Лахта Центр» в Санкт-Петербурге высотой 462 м, являющейся самым высоким зданием в Европе. Дано описание структуры, принципов построения и функционирования автоматизированной системы мониторинга комплекса «Лахта Центр»; приведены и проанализированы результаты геотехнического мониторинга и мониторинга напряженнодеформированного состояния конструкций фундамента. Основные результаты данного исследования могут быть применены при эксплуатации и проектировании уникальных зданий и сооружений при их размещении на слабых структурно-неустойчивых грунтах.

Рассматривается влияние начального изгиба и последующего разгиба арматурных стержней на механические характеристики стали.
Актуальность. Данная проблема актуальна в практике строительства монолитных железобетонных конструкций, т. к. при производстве работ часто возникают ситуации, в которых отдельные арматурные стержни каркасов получают начальный изгиб, и возникает вопрос о возможности их дальнейшего использования.
Цель исследования. Определение возможности применения арматурных стержней с начальным изгибом и последующим разгибом для железобетонных конструкций при варьировании параметрами начального изгиба.
Результаты. По результатам экспериментальных исследований приведен сравнительный анализ механических характеристик образцов арматурных стержней, испытанных на растяжение на разрывной машине при варьировании начального диаметра загиба. Результаты испытаний позволяют сделать вывод о возможности дальнейшего использования арматурных стержней, подверженных однократному изгибу и обратному разгибу без снижения прочностных характеристик стали.

Исследуются новые анизотропные материалы с цилиндрической анизотропией, включая армированные различными волокнами намоточные композиционные материалы. Для создания математических моделей, объясняющих изменение модуля упругости, применено алгебраическое решение дифференциального уравнения четвертого порядка в частных производных с двумя переменными в полярных координатах.
Актуальность изучения анизотропных материалов обусловлена их уникальными свойствами, которые могут быть оптимизированы для конкретного применения.
Цель исследования заключается в изучении свойств анизотропии композиционных материалов с цилиндрической анизотропией.
Научная новизна. В результате вычисления получены соотношения между постоянными упругости в главных направлениях анизотропии – параметры упругости. В определении свойств композиционных материалов с плоской схемой анизотропии постоянные упругости для цилиндрически анизотропных тел в главных направлениях анизотропии являются инновационным шагом, который позволяет достаточно просто и эффективно определять параметры упругости и прочность материалов при произвольном направлении координатных осей. Одно из полученных соотношений между постоянными упругости в главных направлениях анизотропии выведено впервые, а второе вытекает из решения задачи анизотропии криволинейного ортотропного тела С.Г. Лехницким.
Методы исследования. Уравнения переведены в декартовы координаты и использованы функции напряжений в виде суммы полиномов.
Результаты исследований могут найти применение при совершенствовании высокопрочных композиционных материалов, при разработке новых технологий проектирования и изготовления строительных конструкций, высокопрочных конструкций из синтетических композиционных материалов.

Актуальность. Одним из этапов проектирования зданий и сооружений в условиях распространения многолетнемерзлых пород является выполнение прогнозных теплотехнических расчетов для оценки изменения теплового состояния грунтов основания в период эксплуатации и выбора принципа использования многолетнемерзлых грунтов.
При проведении расчетов учитываются геологические факторы – литологическое строение, физические и теплофизические характеристики грунтов; геокриологические факторы – температуры пород, а также климатические – температура окружающей среды, скорость ветра, высота и плотность снежного покрова. Высота снежного покрова оказывает значительное влияние на естественное промерзание грунтов в зимнее время. Имеющиеся требования по очистке наметаемого снега в проветриваемом подполье часто не выполняются, что требует учета при прогнозе изменения геокриологических условий. Для зданий с проветриваемыми подпольями высота снежного покрова может изменяться в зависимости от габаритов здания, при этом принципы изменения высоты снега не нормированы. Поскольку результаты теплотехнических расчетов используются для подбора параметров свайных фундаментов и определения их несущей способности, требуется учитывать факторы, влияющие на результаты теплотехнических расчетов.
Целью исследования является определение наиболее достоверного способа задания снежного покрова в проветриваемом подполье при выполнении прогнозных теплотехнических расчетов.
В настоящей работе рассмотрены разные варианты задания снежного покрова для сооружений с проветриваемым подпольем с размерами в плане более 3 м и для вертикальных резервуаров диаметром до 25 м. Осуществлен ряд теплотехнических расчетов, проведена верификация с данными геотехнического мониторинга эксплуатируемого объекта.
Результаты. На основании выполненных расчётов определено, что высота снежного покрова влияет на результаты расчета, при использовании различных методик снегозаноса наблюдается разница температур грунтов на одинаковых глубинах, на глубине ниже 11 м изменения температур грунтов основания для всех моделей незначительны. Определены методы задания снежного покрова, имеющие наибольшую корреляцию с реальными значениями температур в основании эксплуатируемого сооружения.

Актуальность. Вантовые фермы обладают рядом преимуществ по сравнению с конструкциями из бетона и стали, широко применяемыми в покрытиях зданий и сооружений. Они позволяют перекрыть пролеты до 60 м и более, обладают малым собственным весом и не требуют использования монтажной техники большой грузоподъемности. Вместе с тем разработка проектных решений вантовых конструкций затруднена из-за отсутствия в имеющихся программных комплексах конечно-элементного анализа специализированных инструментов для выполнения вариантной проработки. Аналитические методы расчета вантовых конструкций требуют интегрирования эпюр поперечных сил в фиктивной балке и решения систем нелинейных уравнений, что осложняет выполнение статического анализа. Таким образом, разработка упрощенных полуаналитических методов расчета, реализуемых в общедоступных математических программных комплексах, является важной и актуальной задачей, позволяющей повысить качество проектных решений за счет использования встроенных инструментов численного моделирования и оптимизации.
Цель настоящей работы – разработка усовершенствованной методики статического анализа двухпоясных вантовых ферм.
Методы исследования и результаты. В основе разработанной методики лежит разложение функции формы вантового пояса и внешней нагрузки в тригонометрические ряды. С учетом условия совместности деформаций поясов, вытекающего из предположения о неизменности длин связей между ними, а также предположения о малости вертикального перемещения фермы в центре пролета, получена система двух уравнений. Одно из них является квадратным и имеет известное решение при заданном коэффициенте изменения формы вантовой фермы, который определяется из второго уравнения методом хорд.
Выводы. Предложенная расчетная методика позволяет определить вертикальные перемещения вантовой фермы, контактную нагрузку между поясами и усилия в поясах при действии внешней нагрузки, равномерно загружающей левую и правую половины пролета. Применение метода одномерного поиска для решения системы нелинейных уравнений требует меньших вычислительных ресурсов по сравнению с общим случаем решения нелинейных систем.

История инженерно-строительного образования в г. Томске насчитывает более века. В статье представлена общая картина предпосылок становления технического и инженерно-строительного образования в азиатской части Российской империи в конце XIX – начале ХХ в., показаны особенности первых лет существования новой архитектурной школы за Уралом, пути развития образовательного процесса.
Актуальность. В конце XIX в. с открытием первого университета за Уралом Томск прибрел особую значимость как город науки. В историографии известны работы, посвященные высшему образованию в г. Томске. Однако комплексные научные работы в отечественной историографии, посвященные становлению инженерно-строительного образования в азиатской части России, и в частности в Томске, мало представлены.
Значимый вклад в развитие инженерно-строительного образования Томска внесли К.К. Лыгин, А.Д. Крячков, И.И. Бобарыков, А.Э. Сабек, Ф.Ф. Гут, П.Ф. Федоровский, однако их участие в значимом историческом процессе не освещено в полной мере.
Целью настоящей работы является комплексное исследование вклада первых руководителей Технологического института и преподавателей инженерно-строительного отделения в формирование учебного процесса инженерно-строительного профиля.
Работа рассматривает хронологическую последовательность этапов становления инженерно-строительного и архитектурного образования, начиная с открытия Томского технологического института, заканчивая выделением направления (факультета) в отдельное высшее учебное заведение и переездом его в г. Новосибирск. Временные границы исследования – первая треть ХХ в., но для уточнения значимых фактов, для полноты картины в отдельных случаях они могут быть расширены.
*Результаты. *Приведенные новые сведения дополняют существующие исторические исследования, расширяют информацию о становлении инженерно-строительного образования и проблемах, с которыми сталкивались первые руководители высшей инженерно-строительной школы в г. Томске.

Актуальность работы связана с необходимостью эффективного использования бывших промышленных территорий внутри города. С развитием агломераций таких территорий становится все больше, и появляется потребность в их устойчивом развитии.
В настоящей работе раскрывается проблематика заброшенных территорий в черте города.
Целью исследования является оценка возможности использования бывших промышленных территорий для устойчивого развития городов.
В результате исследования приведены методы работы с заброшенными территориями. Применение данных методов способно уменьшить количество пустот и деградирующих территорий внутри города, улучшив тем самым социальные, экономические, транспортные и экологические факторы. Таким образом, повышается территориальная связанность города, уменьшается социальная изоляция.

Исследуются конструктивные особенности междуэтажных и чердачных перекрытий главного корпуса бывшего Императорского Томского университета, построенного в 1878–1888 гг., их изменения и утраты в процессе эксплуатации и реставрации, проведённой в 1987–1991 гг.
Актуальность работы обусловлена имеющими тенденцию роста невосполнимыми утратами подлинных конструктивных элементов в процессе ремонтных и ремонтно-реставрационных работ на объектах культурного наследия и исторических зданиях Томска.
Цель исследования – изучить конструкции перекрытий главного корпуса бывшего Императорского Томского университета (с 1919 г. – Томского государственного университета), а также степень сохранности их подлинности после проведённых ремонтнореставрационных работ.
В процессе исследования применялся комплексный подход: анализ литературы и других источников, общего состояния исследуемых конструкций до и после реставрации.
Впервые проведён анализ степени сохранности подлинных конструкций междуэтажных и чердачных перекрытий на исследуемом объекте после проведения ремонтнореставрационных работ и введены в научный оборот проектные и фиксационные чертежи, фотографии конструкций, сделанные в процессе реставрации.
Теоретическая значимость исследования заключается в выявлении конструктивных особенностей междуэтажных и чердачных перекрытий главного корпуса первого в Сибири университета и анализе результатов проведённых реставрационных работ.
Практическая значимость – в возможности использования результатов исследования при проведении ремонтно-реставрационных работ на общественных каменных объектах Томска.

Рассмотрены этапы формирования регулярной планировочной структуры г. Тюмени под влиянием общероссийских государственных программ по развитию городов России в конце XVIII – первой половине ХIХ в. Выявлены общие тенденции проектирования и строительства деревянных зданий по высочайше утвержденным «образцовым» проектам в г. Тюмени. Типовое проектирование служило средством обеспечения быстрого и качественного строительства по всей стране. Это явление охватило почти все области проектирования и оказало значительное влияние на облик русских городов.
Актуальность исследования обусловлена проблемами сохранения исторической планировочной структуры Тюмени и деревянной исторической застройки, возведенной по «образцовым» проектам, получившей широкое распространение в русских городах в ХIХ в., а к настоящему времени находящейся на грани исчезновения.
Цель работы – изучение этапов формирования регулярной планировочной структуры г. Тюмени и анализ деревянной застройки, возведенной по «образцовым» проектам.
Новизна настоящего исследования заключается в проведенном комплексном анализе деревянной застройки, возведенной по «образцовым» проектам в г. Тюмени, выявлении основных типов домов по архитектурно-художественным характеристикам.
Методы исследования основываются на комплексном подходе, включающем: изучение архивных и библиографических источников; проведение натурного исследования; анализ и систематизацию результатов исследования, графоаналитический анализ, синтез информации при формировании выводов.
В результате исследования были проанализированы исторические регулярные планы г. Тюмени; выявлены деревянные дома, построенные по «образцовым» проектам, которые разделены на типы; определен наиболее распространенный тип такого деревянного дома.

Актуальность. Высокий уровень урбанизации определяет спрос на создание комфортных мест для отдыха у воды. Современные набережные предоставляют условия не только для пассивного досуга населения, но и позволяют обеспечить физическую активность граждан, в частности, благодаря созданию различных видов спортивных площадок, в том числе и реабилитации. Однако с помощью опроса и анкетирования выявлено, что на сегодняшний день набережные в городах не полностью удовлетворяют потребностям населения.
Цель. Комплексная оценка и систематизация данных по зонированию и благоустройству набережных.
Новизна. Типологическая и функциональная оценка набережных в России: набережная реки Амур (Комсомольск-на-Амуре), Университетская (Белгород), набережная реки Урал (Оренбург), набережная реки Оки (Орёл) и за рубежом: Марина Бэй (Сингапур), Хорнсбергс Странд-парк (Стокгольм), Вайтань (Шанхай), разработка научно-практических рекомендаций по размещению и наполнению современных функциональных зон.
Методы. Терминологический и теоретический сравнительный анализ, функциональнопланировочный, типологический, нормативно-правовой анализ, анкетирование, опрос.
Результаты исследования. Разработаны варианты размещения и наполнения новых, редко используемых функциональных зон на городских набережных согласно потребностям населения.

В статье приводится исторический опыт климатического (энергоэффективного) архитектурного проектирования в Йемене. Рассматривается актуальность энергоэффективных жилых домов для регионов с жарким и сухим климатом и для всех регионов в целом. Представлен анализ йеменской архитектуры по регионам и архитектурнопланировочных решений жилых зданий в зависимости от топографии регионов. Описаны климатические решения проектирования жилых зданий в Йемене.
Целью исследования является анализ исторического опыта климатической архитектуры жилых зданий, который помогает в поиске современных методов создания комфортного жилья и позволяет экономить энергопотребление, увеличивать сроки эксплуатации здания, а также сокращает плату за электричество.
Выводы. Показано, что обращение к приемам традиционной архитектуры Йемена в современном строительстве может способствовать не только созданию комфортного жилья, но и защите окружающей среды от ущерба, полученного в результате производства электроэнергии, который приводит к истощению энергетических запасов, ослаблению экономики государств и невозможности использования этих ресурсов для последующих поколений.

Актуальность. Рассмотрены вопросы вибродиагностики свободных колебаний балок пролетных строений металлических мостов на основе общей теории соударения тел по методу Герца. Динамическое взаимодействие груза и балки при ударе учитывает инерционность и ускорение в процессе колебания тел и представляет актуальную контактную теорию упругости и упругопластического деформирования.
Цель работы. На основе численного решения контактной задачи способом Л.И. Маламента и общей теории малых упругопластических деформаций определить зависимости ударного воздействия груза о балку и характеристики контактного процесса соударения тел, их инерционность и ускорение во времени.
Результаты совершенствуется механизм вычисления свободных колебаний балок строений мостов в условиях практической вибродиагностики, отвечающей современным требованиям теории колебания при динамическом воздействии нагрузки.

Объектом исследования являются прочность и устойчивость металлического каркаса в условиях линейной и физически нелинейной работы стали по билинейной диаграмме при статическом нагружении.
Цель работы состоит в анализе прочности металлического каркаса с применением коэффициента конструктивной прочности в линейном расчете и коэффициента использования несущей способности, определенного на основании теории расчета по предельной поверхности элементов, а также линейной и физически нелинейной устойчивости на основе концепции предельной отпорности системы.
Методы исследования. Расчетное обоснование прочности и устойчивости металлического каркаса на различной стадии работы стали 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 металлического каркаса, а также его линейной устойчивости критический параметр в условиях физически нелинейной устойчивости оказался меньше нормируемого значения, в результате чего не выполняется условие устойчивости металлического каркаса по первой группе предельных состояний.

Статья посвящена одному из выдающихся проектов французского архитектора Ш.Э. Жаннере-Гри (Ле Корбюзье, 1887–1965), выполненных в традициях минимализма. Вилла Штейна/де Монзи стала «этапным» жилым зданием в его творчестве.
Авторами проанализированы основные архитектурно-дизайнерские концепции Шарля-Эдуарда Жаннере-Гри, заложенные в решения генерального плана, в планировочные схемы этажей, решения фасадов и интерьеров виллы. В данном проекте он впервые реализовал все пять своих знаменитых принципов минималистической архитектуры: опорный столбчатый каркас, плоская кровля, «свободные» планы и фасады, ленточные крупноформатные окна