Статья посвящена вопросам механики тонкостенных стержней. В статье приводится решение уравнения В. З. Власова для изгиба с кручением тонкостенного стержня с двумя осями симметрии, учитывающее влияние жёсткости (податливости) опорных узлов.
Введение. Описывается текущее состояние вопроса расчётов тонкостенных стержней при поперечном изгибе с кручением.
Материалы и методы. Приводится решение системы дифференциальных уравнений устойчивости плоской формы изгиба В. З. Власова для тонкостенных стержней при поперечном изгибе с кручением с учётом влияния жёсткости (податливости) опорных узлов. Исходные уравнения В. З. Власова для изгиба с кручением тонкостенного стержня с двумя осями симметрии преобразовываются в правую систему координат. Далее из двух дифференциальных уравнений В. З. Власова получается система из 12 уравнений для всех расчётных усилий и деформаций в тонкостенном стержне. Также получены граничные условия, учитывающие связь между усилиями и деформациями в опорном сечении. Далее в работе приведены результаты решения указанной системы уравнений методом Эйлера.
Результаты. Получено решение системы уравнений В. З. Власова для устойчивости тонкостенных стержней при поперечном изгибе с учётом жёсткости (податливости) опорных узлов методом Эйлера и общий вид функции угла поворота поперечного сечения. Решение получено для стержней с любыми опорными узлами, от чистого шарнира до абсолютно жёстких узлов. В разделе приведены результаты численной верификации и сделаны выводы о точности полученного решения. При верификации рассмотрен частный случай балок различного сечения с абсолютно жёсткими опорными узлами. Разница между численным решением в ПК «ЛИРА-САПР» и решением, предлагаемым в статье, находится в пределах 12%.
Обсуждение и заключение. Сделаны выводы о точности разработанной математической модели. Разница вызвана точностью определения моментов инерции сечения на чистое кручение и жёсткости опорных узлов.
Введение. Вектор технологий информационного моделирования в дорожной отрасли (ТИМ АД) постепенно смещается из области проектирования объектов в область непосредственного управления строительством. Элементы ТИМ пока слабо используются в сфере производства из-за отсутствия необходимых инструментов и методик для управления ходом работ в условиях строительной площадки. Повысить результативность оперативного управления технологическими процессами может применение электронных технологических карт (ЭТК). Для этого технологические карты должны адекватно отражать реальные условия строительства: параметры техники, объемы работ по длине автомобильной дороги, свойства материалов, учитывать погодные факторы. Эти проблемы и актуальность применения ТИМ на стадии строительства определили цель данной статьи: разработать модель и алгоритм привязки параметров технологических карт в дорожном строительстве к реальным условиям производства для оперативного управления организационными и технологическими процессами с использованием ТИМ и компьютерных программ календарно-сетевого планирования.
Модели и методы. В статье представлен метод настройки функциональных, временных и пространственных параметров ЭТК с применением технологий информационного моделирования. На первом этапе базовую модель ЭТК строят в виде потоковой структуры технологического процесса (ТП). Модель включает элементы системы и связи между ними в виде выполняемых операций преобразования элементов из одного состояния в другое. На втором этапе формируют пространственную структуру модели с декомпозицией фронта работ на сменные участки (захватки) с оценкой длительности операций при заданном ресурсном обеспечении. Реализацию ТИМ выполняют в среде компьютерных программ по управлению проектами.
Результаты. Использование метода продемонстрировано на примере разработки цифровой модели типовой ТК в программе MS Project и трансформации её параметров к условиям реального производства при строительстве земляного полотна автомобильной дороги.
Заключение. Применение электронных ТК в условиях строительной площадки повышает точность и оперативность текущего планирования, обеспечивает актуальной информацией производителей работ.
Введение. В данной статье рассмотрен порядок расчета на прогрессирующее обрушение эстакады под технологические трубопроводы в прямой динамике с использованием различных методов задания времени инициирующего воздействия. Особенность проектирования эстакад под технологические трубопроводы с учетом обеспечения прочности на прогрессирующее обрушение связана с тем, что из-за расположения трубопроводов, как правило, нет возможности поместить связи в плоскости рамы опор эстакады.
Материалы и методы. Расчет выполнен на базе программного комплекса SCAD Office, использующего метод конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния расчетной модели. Произведено исследование на асимптотическую сходимость расчетной модели в трех итерациях с последующим увеличением числа конечных элементов. Оценка сходимости производилась на основе анализа разности усилий в элементах, полученных при расчете каждой итерации. При расчете в прямой динамической постановке используется три метода оценки времени инициирующего воздействия.
Результаты. Произведен анализ асимптотической сходимости расчетной модели, по результатам анализа была выбрана модель с размерностью, при которой усилия в элементах последующих моделей отличаются не более чем на 3%. Выполнено сравнение результатов динамических расчетов с учетом трех вариантов задания времени инициирующего воздействия.
Обсуждение и заключение. По результатам исследования определяется необходимость исследования расчетных моделей на асимптотическую сходимость для оценки и верификации результатов. Делаются выводы по результатам использования трех методов задания времени инициирующего воздействия. Определена зависимость усилий и перемещений от величины времени инициирующего воздействия.
Введение. Строительство подземных объектов в виде трубопроводов, тоннелей и метрополитенов в слабопроницаемых водонасыщенных грунтах, обладающих подвижностью, трудоёмко, дорогостояще и опасно. Системы строительного водопонижения удаляют значительную часть воды из таких грунтов, превращая их в устойчивые породы, пригодные для эффективного проведения земляных работ. Разработка систем передвижных участков водоотлива и строительного водопонижения для трубопроводов, тоннелей и метрополитенов может быть произведена с использованием методологии теории фильтрации воды и воздуха в городском строительстве, метода компьютерного моделирования фильтрации флюидов и производства работ с помощью электронных таблиц, с привлечением новых технологий искусственного интеллекта и обучения машин.
Методы и материалы. Рабочей гипотезой статьи является идея создания комплексного подхода для эффективного решения проблемы подтопления подземными водами в период строительства линейных строительных объектов, подземных трубопроводов, тоннелей и метрополитенов в слабопроницаемых водонасыщенных грунтах. Методы теории фильтрации, применённые в работе, подразделяются на аналитические и численные. Аналитическим операторным методом решены задачи нестационарной фильтрации подземных вод к системам строительного водопонижения. Моделирование с помощью электронных таблиц относится к нескольким процессам рассматриваемого строительного производства. Методом конечных разностей в электронных таблицах решаются фильтрационные модели водопонизительных систем, которые не поддаются аналитическому решению. Кроме того, новой особенностью является применение электронных таблиц для моделирования организации и технологии строительного водоотлива и водопонижения. Рассмотрена возможность применения самообучающихся рекурсивных компьютерных программ.
Обсуждение. Обзор отечественных и зарубежных авторов показал, что прямых публикаций по теме статьи нет. Имеются лишь отдельные вопросы, близкие к тематике представленной работы, связанные со строительством подземных трубопроводов, тоннелей и метрополитенов. При этом проанализированы особенности осушения слабопроницаемых водонасыщенных грунтов, обладающих подвижностью. Предложены к рассмотрению в качестве примера мобильные передвижные участки систем строительного водоотлива и водопонижения, скорость монтажа и демонтажа которых соизмерима со скоростью передвижения разработки траншеи при открытом способе работ или проходческого щита при закрытом способе работ, например, для перегонного тоннеля метрополитена.
Заключение. Таким образом, разработку систем передвижных участков строительного водоотлива и водопонижения для подземных трубопроводов, тоннелей и метрополитенов предложено производить новым комплексным подходом с использованием методологии теории фильтрации воды и воздуха в городском строительстве, методов компьютерного моделирования фильтрации флюидов и производства работ с помощью электронных таблиц, с привлечением новых технологий искусственного интеллекта и обучения машин.
Введение. Современное строительное производство ведется в основном поточным методом. Время – деньги. А значит, скорость создания конечной продукции играет главную роль. Однако использование поточного метода предполагает бесперебойное функционирование всей организационно-технологической системы. Любой выпавший из нее элемент может привести к срыву всех процессов и в конечном итоге к увеличению срока строительства. Трудовые ресурсы строительства – параметр, который, с нашей точки зрения, правильно учесть не легче, а иногда и сложнее, чем, например, изменяющиеся в цене материалы. Это обусловлено тем, что такие ресурсы – живые, а значит, фактор неопределенности при их учете играет большую роль, чем при расчете других ресурсов.
Цель данного исследования состоит в развитии научно-методологического подхода к формированию строительных потоков в условиях дефицита квалифицированных рабочих кадров для сокращения количества простоев и, как следствие, повышения производительности труда. В качестве модели исследования использовалась ситуация, при которой, с одной стороны, в силу технологических особенностей на разных захватках нужно различное число работников, а с другой стороны, существует неопределенность обеспечения рабочей силой в целом.
Материалы и методы. В исследовании мы применяли, прежде всего, математическую статистику. Базу данных для исследования составляли сведения из открытых источников, а также информация, получаемая от строительных подрядных организаций при прохождении производственной практики магистрантами Донского государственного технического университета. Достоверность этих сведений подтверждена в ходе многолетнего сотрудничества предприятий с университетом и достаточно большой выборкой статистических данных. Использовались регулярный мониторинг выполнения норм выработки на исследуемых предприятиях, анализ временных параметров потока, мониторинг потребления ресурсов, анализ качества выполняемых работ. Фиксировались методы решения текущих проблем, связанных с рабочими кадрами. Опыт строительных организаций, в которых проходят производственную практику наши студенты, показал, что весьма продуктивным является использование совмещения профессий, когда рабочий одной профессии временно (от одного дня до нескольких недель) переходит на работу по другой профессии.
Результаты. Исследование позволило: обозначить причины возникновения дефицита и текучести рабочих кадров (отсутствие на рынке труда квалифицированных кадров по требуемой профессии, невысокий уровень зарплаты, небольшой социальный пакет, высокий уровень заболеваемости, сезонный характер некоторых работ и др.); сформулировать предложения по минимизации текучести кадров в строительстве; рассчитать строительный поток с непостоянным составом бригад; предложить мероприятия по нейтрализации неопределенности в обеспечении кадрами строительных потоков (по оптимизации кадровых вопросов в поточном строительстве); разработать предложения по совмещению рабочих профессий; проанализировать результаты внедрения предложенных мероприятий.
Обсуждение и заключение. Практическая ценность работы для строительных организаций заключается в том, что применение наших предложений позволяет решить проблему дефицита рабочих кадров, не используя экономичные методы, не расходуя существенные средства. Полученные результаты нашего исследования прошли практическое внедрение. В дальнейшем желательно было бы провести исследование в области психологии по быстрой адаптации временных работников. Психологические аспекты весьма важны в случаях частой замены работников. Особенно это важно в случаях временной работы, т. к. в таких ситуациях просто невозможно рассчитывать на долгую постепенную адаптацию работников.
Введение. Мелкозернистый бетон широко используется в строительной отрасли Китая и является самым «революционным» материалом технологии бетонного строительства. За последнее десятилетие в связи с быстрым развитием городского строительства, освоением земельных ресурсов, характеризующихся особенными природно-климатическими условиями для строительства высотных и супервысотных зданий и сооружений, требуется разработка высокоэффективных мелкозернистых высокопрочных бетонов для создания фундаментов. Особую значимость в современном строительстве приобретают свайные фундаменты.
Результаты. В статье приведены результаты по получению мелкозернистых бетонов классов В25 и В30 на разработанных композиционных вяжущих для свайных фундаментов с повышенными показателями водопроницаемости W8 и морозостойкости F300.
Обсуждение и заключение. Изучение микроструктуры показало плотное зарастание новообразованиями пор цементного камня, на контактной зоне с заполнителями равномерной бахромой распределились гидросиликаты кальция и алюминия, плотно сросшиеся в единый гидрогранат. Составы мелкозернистых бетонов, приготовленных с применением композиционных вяжущих, показали, что в разработанных бетонах снижается расход цемента на 12% с обеспечением требуемой нормативной прочности и обеспечением повышенной водопроницаемости и морозостойкости. Учитывая специфические природно-климатические условия грунтов Китая, разработанный состав обеспечит высокую водостойкость и долговечность мелкозернистых бетонов для свайных фундаментов.
Введение. Приведены сведения об авариях, произошедших на дорогах РФ, США, КНР, Кипра, Индии, из-за недостаточного сопротивления сдвигу слабых грунтов основания насыпи. Поэтому приобретает актуальность анализ методов расчета устойчивости слабых оснований дорожных насыпей.
Методы и материалы. Известные методы определения предельных нагрузок подразделяются на расчеты: по первой критической нагрузке, аналитические и численные решения теории предельного равновесия грунта и расчеты, выполняемые методом конечных элементов. Сделан анализ каждого метода. Особое внимание уделено решению Евгеньева – Казарновского. Это решение является общепринятым методом расчета слабого основания насыпей автомобильных дорог. Авторами показан вывод формул для расчета коэффициента стабильности слабого основания и безопасного давления. Отмечены до- стоинства и недостатки этого метода. Рассмотрена специфика метода конечных элементов, применяемого для расчета грунтовых оснований. Приведены недостатки программных комплексов PLAXIS и MIDAS, обнаруженные специалистами СГУПС (г. Новосибирск).
Результаты. Предложен расчет устойчивости основания насыпи по напряжению сдвига, представляющего собой эквивалентное напряжение критерия Мора – Кулона. Предлагаемый расчет является аналогом расчета по первой критической нагрузке.
Заключение. Полученные результаты позволяют выполнять расчет слабых оснований насыпей. Поставлены задачи для будущих исследований авторов.
Введение. В связи с постоянно растущими требованиями к качеству и надежности бетонных конструкций для строительства тоннелей ставится задача разработки модифицированных бетонов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Материалы и методы. В данном исследовании рассматриваются вопросы, связанные с модификацией состава тяжелого бетона комплексной химической добавкой, включающей в своем составе суперпластификатор Sunbo PC-1021, водорастворимую полимерную добавку Полидон-А совместно с активированным метакаолином. Установлено, что процесс действия химической активации частиц метакаолина изучен недостаточно. В связи с этим представленные исследования, заключающиеся в поиске решений повышения эксплуатационных характеристик за счет процесса его предварительной обработки щелочной средой pH=10 совместно с микроармирующим компонентом (волластонит) являются актуальными.
Результаты. Установлено положительное влияние комплексного модифицирования на свойства тяжелого бетона путем уменьшения содержания вяжущего (цемента) и замены его метакаолином, предварительно активированным щелочной средой с pH=10 с модификатором и волластонитом, позволяющее улучшить прочностные и гидрофизические характеристики: прочность на сжатие в возрасте 28 сут составила 68,6 МПа в сравнении с контрольным составом – 39,4 МПа; водопоглощение – 2,4%; марка по водонепроницаемости – W14.
Заключение. Решение проблемы получения эффективного бетона для конструкций тоннелей с улучшенными эксплуатационными свойствами может быть осуществлено за счет модифицирования вяжущего в составе с активированным метакаолином совместно с комплексным модификатором смеси (ПЦ + 5% МТКакт + 0,4% СП + 0,3% Полидон-А + 2% волластонит). Предлагаемый состав дает возможность изготавливать в производственных условиях железобетонные конструкции для тоннелей с заданными характеристиками, эксплуатирующиеся в условиях повышенной нагрузки и агрессивной среды.
Введение. На практике требуется получение смесей равной удобоукладываемости, оцениваемой стандартными техническими показателями (осадка конуса, расплыв и др.), но в то же время с различными реологическими характеристиками. Эффективно снижают предел текучести и вязкость добавки-разжижители, однако влияние минеральных добавок в комбинации с органическими ПАВ на реологические показатели цементных дисперсий мало изучено. Работа посвящена исследованию данного вопроса.
Материалы и методы. Использовали тонкодисперсные кварц (Sуд=340 м2/кг) и мрамор (Sуд=320 м2/кг), полученные помолом в лабораторной мельнице; вяжущее ЦЕМ I 42,5 Н ЗАО «Осколцемент» (τн. схв=230 мин; НГ=26%, C3S=61,59%, C2S=14,2%, C3A=6,83%, C4AF=3,73%); суперпластификатор «Полипласт СП-1», гиперпластификатор Sunbo 2021. Реологические показатели цементных дисперсий определяли при малых градиентах скорости сдвига έ до 25 с-1, что позволяет обеспечить подобие потока в лабораторных и в реальных условиях.
Результаты. Установлено, что чистые и смешанные цементные дисперсии без добавок-разжижителей являются реологически сложными телами с наибольшим предельным напряжением сдвига и пластической вязкостью. Минеральные модификаторы в комбинации с пластифицирующими добавками эффективно снижают пластическую вязкость и напряжение сдвига, их течение переходит в режим ньютоновской жидкости с вязкостью, не зависящей от градиента скорости сдвига. Реологические показатели бездобавочных смешанных цементных дисперсий зависели от вида минерального наполнителя. При этом с вводом добавок-разжижителей преобладающее влияние на реологические показатели оказывают дозировки и химическая основа добавок.
Заключение. Смешанные цементно-мраморные и цементно-кварцевые дисперсии с вводом добавок разжижающего действия характеризуются более высокой текучестью, чем чисто цементные. Введение пластифицирующих добавок при определенных дозировках позволяет полностью снимать нелинейность, а ввод минеральных наполнителей усиливает эффективность действия ПАВ.
Введение. В статье представлен обзор современных методов диагностирования мобильных машин. Выделены направления диагностирования: с помощью применения алгоритмов, основанных на использовании комплекса контроллеров, предназначенных для сбора и хранения актуальной диагностической информации; искусственного интеллекта, позволяющего выполнить поэтапное диагностирование на основе текущей информации о скоростях движения гидродвигателей, давления и скорости жидкости. А также отмечены направления использования статопараметрических методов, позволяющих определить состояние рабочей жидкости и спрогнозировать состояние различных узлов гидропривода; показателей состояния фильтра для оценки степени износа шестеренных насосов; системы показателей, позволяющих установить остаточный ресурс элементов гидропривода.
Материалы и методы. Авторами предлагается применить уравнение Бернулли для определения скоростных и пьезометрических напоров на выбранных участках гидропривода с целью построения цифровой модели в виде кривой гидравлического уклона. Отмечается, что для гидросистем, оснащенных гидромоторами, возможно получение разных режимов работы гидравлических участков при минимальной и максимальной частоте вращения насосов, что дает возможность анализа работы гидросистемы при давлениях, которые изменяются в широком диапазоне. Цифровая модель строится на основании известных зависимостей, позволяющих теоретическим путем определить скоростной и пьезометрический напоры на разных участках гидросистемы.
Результаты. Применение данной цифровой модели на различных участках во время технического обслуживания гидропривода и сравнение измеренных показателей и теоретических на участках гидросистемы позволит установить его исправность или спрогнозировать выход из строя.
Обсуждение и заключение. Данный подход позволит своевременно провести ремонтные работы и исключить внезапный выход техники из строя.
Введение. Подтопление подземными водами застроенных и застраиваемых территорий городов является неблагоприятным процессом в нашей стране и во всем мире. Уровень подземных вод (УПВ) повышается к поверхности земли. Последствия повышения УПВ опасны для человека и окружающей среды. Дренирование городских территорий приводит к понижению УПВ. Дренажные системы являются активной защитой от подтопления подземными водами. Климат оказывает влияние на процессы подтопления и дренирования в городском строительстве. Это влияние до сих пор мало учитывается в действующих строительных нормативах и расчетных методиках для проектировщиков, строителей и работников служб эксплуатации городского хозяйства. Накопилось много материалов, которые требуют научного опубликования вследствие их актуальности по дальнейшему совершенствованию борьбы с подтоплением подземными водами территорий городов и населенных пунктов с учетом климата. Ежегодно во всем мире наблюдаются ситуации неэффективной экстенсивной защиты от подтопления при его внезапном наступлении. Необходимо усиление роли научных подходов в решении выбора надлежащих мероприятий защиты от подтопления. Немалую лепту в этом направлении может внести учет влияния климата на процессы подтопления и дренирования в городском строительстве.
Методы и материалы. Городская техногенная среда обитания существенно отличается от природной среды до застройки больше всего при подтоплении и дренировании территорий, зданий и сооружений. Поэтому теория фильтрации в городском строительстве нуждается в совершенствовании методологии прогноза, расчета и моделирования подтопления и дренирования, особенно с учетом климата городов, что пока почти не принимается во внимание при разработке защитных мероприятий. В настоящей работе представлены новые идеи и их реализация по заявленной теме исследования. Это открывает новое направление научной методологии, связанной с защитой от подтопления в городском строительстве с учетом климата. Данные идеи невозможно реализовать в одной статье, так как тема весьма обширная. Поэтому в дальнейшем предполагается выход других научных публикаций по намеченной тематике, запланированных как направление перспективных и актуальных научных исследований.
Обсуждение. В ходе проведенного исследования были рассмотрены характеристики климата города, которые могут влиять на процессы подтопления и дренирования подземных вод на застраиваемых и застроенных территориях. Воздействие солнца весьма существенно. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, оказывают влияние на режим подземных вод. Доля солнечной энергии на несколько порядков превышает влияние температурного градиента, поступающего из глубины недр земли к земной поверхности. Воздействие солнечных лучей выражается в виде солнечной радиации. При этом влияние оказывает альбедо облучаемых поверхностей. Городская застройка создает существенное затенение поверхности грунта с последующим уменьшением испарения и увеличением инфильтрации влаги к подземным водам. Ветровой режим застройки меняется. Это учтено в представленной методологии статьи, даны необходимые зависимости и примеры расчёта уменьшения испаряемости воды из грунтов оснований зданий и сооружений. Рассмотрены новые экспериментальные измерения по теме исследования, а также оригинальные приборы и средства измерения автора.
Заключение. Таким образом, открыто новое направление научной методологии, связанной с защитой от подтопления в городском строительстве с учетом изменения климата техногенной среды застраиваемых и застроенных территорий городов. Представленную работу следует рассматривать как дающую в первом приближении новую методологию учета влияния климата на процессы подтопления и дренирования в городском строительстве. Поэтому в дальнейшем предполагается выход других научных публикаций по намеченной тематике, запланированных в направлении перспективных и актуальных научных исследований.
Введение. Древесина как конструкционный материал пролетных строений мостов обладает некоторыми преимуществами в сравнении с распространенными в настоящее время железобетоном или сталью. Новые технологически-конструктивные формы деревянных пролетных строений должны соответствовать современным требованиям по грузоподъемности и долговечности. В сравнении с зарубежным деревянным мостостроением наш опыт в этой области во многом утрачен или не соответствует современным условиям. Из наиболее перспективных конструктивных решений можно выделить комбинированные дерево-железобетонные пролетные строения.
Материалы и методы. Рассмотрен как зарубежный, так и отечественный опыт устройства соединений в комбинированных деревобетонных конструкциях. Приведена информация об области применения деревянных мостов с составными прогонами и отдельно описана конструкция деревобетонного пролетного строения с составными прогонами с результатами испытаний. Далее изучен опыт применения мостов с клееными балками с указанием конструктивного решения комбинированного деревобетонного пролетного строения. На основе данных обследования мостов Омской области приведен опыт эксплуатации мостов с дощато-нагельно-гвоздевыми блоками и плитой проезда с поперечно-уложенным брусом, указаны типичные повреждения и рассмотрен вариант реконструкции таких мостов с железобетонной плитой проезжей части, включенной в совместную работу с балками.
Результаты. Выявлена необходимость внедрения новых решений по увеличению долговечности деревянных мостов. Одним из таких решений является использование железобетонной плиты проезда, включенной в совместную работу с деревянными балками, что также увеличивает общую несущую способность пролетного строения.
Обсуждение и заключение. Предлагаемые в статье конструкции деревобетонных пролетных строений обладают большей долговечностью и увеличенной несущей способностью в сравнении с деревянными пролетными строениями. Такой конструктивный метод может быть эффективно применен и при реконструкции существующих деревянных мостов.