ВЕСТНИК БЕЛГОРОДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. В.Г. ШУХОВА

Грохоты, в основу работы которых положен принцип вибрационного воздействия просеивающей поверхности на обрабатываемый материал, обеспечивают требующуюся эффективность его разделения и высокую производительность, что делает их незаменимыми в различных отраслях, включая горнодобывающую, строительных материалов и многие другие. Рассмотрены основные направления совершенствования вибрационных грохотов. Показаны преимущества шпальтовых сит различных конструкций и их недостатки, свидетельствующие о необходимости поиска решений, обеспечивающих повышение качества производимого на них продукта грохочения. Приведено описание разработанной составной конструкции шпальтового сита и обусловленных его конструктивным исполнением преимущественных особенностей реализуемого двухстадийного процесса разделения частиц материала по размерам. Обоснована целесообразность проведения экспериментальных исследований, направленных на исследование процесса грохочения сухих сыпучих материалов в вибрационном грохоте со шпальтовым ситом разработанной конструкции, позволяющей эффективно выделять «затрудня-ющие» частицы. В программном продукте Altair EDEM проведено, на моделях составной конструкции шпальтового сита и его прототипа, имитационное моделирование процесса грохочения с использованием метода математического планирования эксперимента. Для составной конструкции шпальтового сита получена регрессионная зависимость эффективности процесса грохочения от амплитуды колебаний сита, ширины щелей первой просеивающей поверхности и массы подаваемого материала, выполнено ее исследование. Установлено влияние рассматриваемых факторов на значения функции, определены их рациональные значения. Проведено сравнение показателей эффективности грохочения разработанной конструкции шпальтового сита с её прототипом

Проблема точного позиционирования объектов с использованием активного протеза кисти широко не исследована, поскольку многие факторы могут играть значительную роль в снижении точности движений рабочего органа протеза. Разработана неортодоксальная реабилитационная система, оснащенная манипулятором с эластичными звеньями, предназначенная для оказания помощи лицам без кисти (ЛБК) в выполнении тонких движений. В этой системе, силомоментный датчик обеспечивает жесткое соединение между культеприемником и протезом. В данной системе «человек-протез» наличие жесткой связи через силомоментный датчик передает в систему дрожание руки человека, вызывая возмущение, влияющее на точность позиционирования рабочего органа. Разработана математическая модель возмущения тремора, которая используется для оптимизации компонентов системы, исключающей эффект резонанса в системе. Представлены две стратегии управления перемещением рабочего органа между двумя точками. Первая заключается в использовании внешнего устройства, такого как педаль, для управления движениями рабочего органа, а силомоментный датчик используется для регистрации непроизвольных движений культи, вызванных тремором. Вторая основана на использовании датчика для регистрации всех движений культи, при этом ЛБК генерирует управляющий сигнал очень деликатными движениями культи. В Simulink, в соответствии в наличии трех основных типов тремора человека моделируются движения рабочего органа между двумя точками. Результаты показывают, что движение рабочего органа не является плавным по траектории с изменением положения по направлению к целевой точке. Также показано, что достижима точность позиционирования 0,1 мм.

С развитием современных цифровых технологий, многие отрасли стали нуждаться в создании и развитии инструментов для обработки и систематизации информации, их визуальном представлении. В архитектурной и градостроительной сфере цифровые технологии нашли свое отражение в применении технологий информационного моделирования (BIM-моделирования), которые эффективно применяются в процессах проектирования, при строительстве различных объектов и их дальнейшей эксплуатации. В данном исследовании рассматривается эффективность применения BIM-технологий при разработке проектов по реновации и реконструкции урбанизированных территорий. Трехмерное моделирование BIM- технологий в проектах реновации и реконструкции позволяет смоделировать сценарии развития вырабатываемых концепций и проектных решений, оценить эффективность их влияния на территории, спрогнозировать дальнейшее их развитие. Посредством применения BIM-технологий в проектах по реновации и реконструкции возможно осуществлять надзор за процессом реализации разработанных решений, контролировать текущее состояние локальных объектов после их ввода в эксплуатацию, выявлять и предупреждать развитие кризисных ситуаций. Авторами рассмотрено определение технологии информационного моделирования, а приведены некоторые основные способы использования BIM-технологий. Основные этапы работы над BIM-моделью при реновации и реконструкции территории уточнены и выделены в четыре основных этапа: этап сбора данных о существующем положении; этап построения модели существующего положения; этап разработки проектного предложения реновации и реконструкции и этап создания дополнительных информационных моделей и детальная проработка объектов. На основе проведенного анализа города Белгорода, обоснована необходимость проведения реновации и реконструкции территории микрорайона «Савино», разработано проектное предложение по реновации и реконструкции с применением BIM-технологий

В статье представлены модели эстетического формирования реконструируемых промышленных объектов советского периода в окружающую застройку в контексте устойчивости на уровне структуры города с учетом роста городской ткани. Рассматриваемые промышленные предприятия, как правило, расположенные изначально на периферии города вследствие динамики урбанизационных процессов плотно вросли в городскую ткань, и в настоящий момент являются так называемыми зонами отчуждения, поскольку являются крупногабаритными относительно объектов окружающей застройки, в том числе селитьбы и элементов инфраструктуры ее социально-бытового обслуживания. Также необходимо отметить предприятия, являющиеся градообразующими и расположенные в структуре исторического центра городского поселения, где особенно важно сохранить аутентичность исторической застройки, т.е. максимально деликатно ввести реконструируемые промышленные объекты (осуществить выбор эстетической модели реконструируемого предприятия) в исторически сложившийся визуально-эстетический код города. Таким образом, выявлены две модели эстетического вхождения восстанавливаемых существующих промышленных предприятий в структуру города: мимикрирующая, относящаяся к объектам, расположенным в исторической части города и акцентная – формирующая визуальный центр притяжения вне исторической части города, на периферии и за пределами города. В статье также рассмотрены варианты эстетического вхождения реконструируемых промышленных объектов в зависимости от их градостроительных особенностей: наличием буферных зон и СЗЗ, наличием внешних путей железнодорожного транспорта, прилегающих к объектам.

В статье рассмотрены методы управления информационной моделью автомобильной дороги на этапе эксплуатации. Показана комплексная методика проверки транспортно-эксплуатационных показателей, которая позволяет прогнозировать состояние дорожного покрытия, определять вероятность возникновения деформаций и разрушений во время эксплуатации дороги. Представлен программный модуль для оценки ремонтопригодности дороги с учётом всех ключевых транспортно-эксплуатационных показателей. На основе этого модуля можно рассчитать реальные межремонтные сроки службы для определённых участков дороги. В алгоритмах разработанной программы предусмотрена передача данных на различных этапах жизненного цикла, заложен этап создания среды общих данных, взаимодействие с атрибутами IFC. Такой подход обеспечивает интероперабельность информационной модели дороги, позволяет оценить, как текущее ее состояние, так и планируемые меры по устранению строительных недочётов или дефектов, образовавшихся в процессе эксплуатации, что обеспечивает продление срока службы дороги. Исследованы популярные реологические модели для прогнозирования остаточных деформаций дорожных одежд на основе анализа различных моделей упругопластического поведения грунта нелинейной механики грунтов. Выявлено, что наиболее адекватной является модель, использующая теорию наследственной ползучести, которая учитывает расчет нежестких дорожных одежд, подверженных воздействию кратковременной нагрузки от движущихся автомобилей. Приведены некоторые аспекты ремонтопригодности дорожного объекта, влияющие на экологические и экономические показатели окружающей среды.

Комбинированные строительные конструкции обладают преимуществами с точки зрения эффективности использования высокопрочных материалов и снижения деформативности под нагрузкой. Для расширения области их практического применения требуется совершенствование методик расчета и проектирования. Объектом исследования в настоящей работе является комбинированная конструкция шпренгельного типа, верхний пояс которой образован прямолинейными балками, расположенными радиально и соединенными шарнирно в коньковом узле, а нижний пояс состоит из высокопрочных вантовых элементов и шарнирных стержней. Для статического анализа исследуемой конструкции принята её плоская модель. Раскрытие статической неопределимости выполнено при помощи метода сил, применимость которого обоснована ограничением деформативности конструкции требованиями второй группы предельных состояний. Предложены аналитические выражения для определения усилий и изгибающих моментов в основных элементах конструкции. Полученные выражения, за счет введения дополнительных параметров, унифицированы для выполнения расчета на предварительное напряжение и внешние нагрузки. Предложена усовершенствованная методика определения матрицы коэффициентов и вектора свободных членов канонической системы метода сил, позволяющая автоматизировать расчет. Разработана методика учета гибких вантовых элементов, способных воспринимать только растягивающие усилия. Методика заключается в последовательном выключении сжатых вант из расчетной схемы. Результаты работы вносят вклад в развитие комбинированных конструкций шпренгельного типа и могут быть использованы при поиске оптимальных проектных решений, а также, для выявления закономерностей напряженно-деформированного состояния комбинированных конструкций посредством численного моделирования.

Представленное исследование проводит глубокий анализ работы узла монолитного безбалочного перекрытия, взаимодействующего со сталебетонной колонной с применением срезного балочного узла. С использованием метода конечных элементов в программном комплексе ANSYS создается подробная геометрическая модель конструкции, что позволяет провести комплексное численное моделирование. Основное внимание уделяется изучению взаимодействия между бетоном и сталью в конструкции, а также передаче усилий через срезной узел. Полученные результаты включают детальную оценку распределения напряжений и деформаций в различных частях конструкции, что способствует более глубокому пониманию механического поведения системы в целом. Целью исследования является не только анализ эффективности применения срезного узла для обеспечения прочности и устойчивости перекрытия, но и выработка практических рекомендаций по оптимизации дизайна с целью улучшения взаимодействия материалов и повышения надежности строительных объектов. Представленное исследование важно для инженеров и проектировщиков, стремящихся к совершенствованию процессов проектирования и строительства в современной индустрии, а также для разработчиков нормативных документов в области строительства и инфраструктуры. Результаты исследования могут применяться при разработке новых технологий в строительстве.

Получение качественного и надежного мелкозернистого бетона с использованием ресурсосберегающих технологий является актуальной и весомой задачей. Популярность мелкозернистого бетона определяется возможностью отказа от дорогого и дефицитного во многих районах страны крупного заполнителя, возможностью регулирования в широких пределах структуры и технических свойств бетонной смеси и бетона, качеством бетонирования густоармированных конструкций сложной конфигурации, повышением ударной прочности железобетонных элементов. В связи с этим для повышения востребованности этого продукта были проведены исследования по получению мелкозернистого бетона с использованием местных доступных техногенных материалов и технических приёмов, основанных на установленных закономерностях влияния рецептурно-технологических параметров на физико-механические и эксплуатационные характеристики. Отсутствие качественных крупных песков в регионе явилось предпосылкой поиска новых решений для управления процессами контактообразования между частицами цемента и мелкого заполнителя. Предлагаемый в работе рецетпурно-технологический прием, заключающийся в комплексном использовании фракционированного заполнителя поверхностно активированного катионной добавкой алкилдиметилбензиламмоний хлорида, модифицированного микрокремнеземом вяжущего, способствовал усилению адгезионной прочности в зоне контакта «цементный камень – заполнитель» и формированию плотной структуры, сложенной из высокопрочных и труднорастворимых образований. Предлагаемая технология получения мелкозернистых бетонов позволит создавать качественные композиты с использованием техногенного сырья, решая тем самым проблему дефицита пригодных для строительства крупных природных песков.

В статье рассматривается влияние вида и объемного содержания стальной фибры на механические свойства сверхвысокопрочного фибробетона (СВФБ). Было использовано пять видов фибры: волновая размером 15/0,3 и 22/0,3 мм, прямая 13/0,3 и 13/0,2 мм и анкерная 30/0,5 мм. Объемное содержание фибры составляло от 0 до 3 %. В ходе проведения экспериментальных исследований определялись прочность на сжатие, изгиб, а также энергия разрушения при изгибе. Было установлено, что увеличение объемного содержания стальной фибры приводит к увеличению всех рассматриваемых свойств вне зависимости от вида волокон. При этом наибольшее влияние фибра оказывает на энергию разрушения при изгибе, наименьшее – на прочность при сжатии. Были установлены линейные зависимости между механическими характеристиками СВФБ и фактором фибры, отражающим объемное содержание, длину и диаметр отдельного волокна. Угол наклона аппроксимирующих линий зависимостей «прочность при сжатии – фактор фибры» и «прочность при изгибе – фактор фибры» принимает различные значения в зависимости от вида применяемых волокон, при этом наибольшее значение угла наклона было обнаружено для волновой фибры. Было обнаружено наличие порогового значения фактора фибры, по достижению которого стальная фибра приводит к увеличению прочности при изгибе СВФБ. При помощи обобщенного критерия качества было установлено, что волновая фибра с размерами 22/0,3 мм является оптимальной альтернативой прямой фибре 13/0,2 мм, повсеместно используемой для изготовления сверхвысокопрочных фибробетонов.

Введением наполнителей в полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) преследуют цели уменьшения количества дорогостоящих полимеров, улучшения технологических, физико-механических, теплофизических и других свойств дорожных материалов. В связи с этим в последние годы возрос интерес к природным материалам, которые по составу близки и имеют сопоставимые характеристики с синтетическими продуктами. Применительно к графеновым структурам, часто используемым для модифицирования битумов и полимеров, хорошей альтернативой представляется шунгит – горная порода, являющаяся, по сути, композиционным материалом из смеси шунгитового углерода и минеральных фаз. Отличительные особенности состава шунгита должны положительно сказаться на структурировании битумной матрицы в присутствии полимера при использовании шунгитового порошка в качестве модификатора ПБВ. Поскольку важнейшей структурной компонентой породы является углерод, то целью настоящей работы было изучение влияния шунгитового углерода из пород различных месторождений на структурообразование полимерно-битумного вяжущего. Комплексом исследований (дифференциальная сканирующая калориметрия, рамановская спектроскопия, энергодисперсионная спектроскопия на базе сканирующего электронного микроскопа) установлено, что углерод из образцов семи месторождений Карелии характеризуется разной степенью упорядоченности графитоподобных (sp2-углеродных) структур в зависимости от места отбора. Увеличение в составе шунгитового порошка количества углерода и снижение степени упорядоченности его структуры определяют более высокие значения удельной поверхности и больший эффект от модифицирования при введении наполнителей в полимерно-битумное вяжущее. Наиболее активными наполнителями с высоким модифицирующим эффектом являются образцы Зажогинского месторождения, максимально улучшающие когезионную прочность композиционного органического вяжущего и в наилучшей степени структурирующие систему. Порошки из пород других месторождений также оказывают положительное влияние относительно базового ПБВ, но с меньшей эффективностью. Все это говорит о перспективности предлагаемой модификации