ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Актуальность. В статье рассматривается эффективность и возможность использования современных технологий в строительной индустрии.
Цель исследования: изучение новых тенденций в строительстве, оценка актуальности и эффективности внедрения и использования искусственного интеллекта в строительной индустрии, рассмотрение преимуществ и недостатков исследуемых инноваций в современных реалиях, анализ работоспособности и эффективности применения новых технологий в мировой строительной индустрии.
Материалы и методы: обзор и систематизация научных источников, изучение мнения сторонних экспертов и наблюдателей на ресурсах открытого доступа, порталах частных энтузиастов, вовлечённых в процесс исследования путей внедрения и реализации современных технологий в строительной индустрии.
Результаты и выводы: приведены методы и условия использования современных технологий в мировой практике, освещены недостатки и преимущества технологий, наглядно продемонстрированы результаты их работы. Рассмотрено понятие «искусственный интеллект», раскрыта необходимость его применения в строительной индустрии, проанализированы преимущества и недостатки использования новейших технологий.
Статья предназначена для ознакомления научного сообщества и широкого круга читателей с проведённой исследовательской работой в сфере современных технологий, применяемых в строительной индустрии.

В статье рассматриваются аспекты организации системы управления инвестиционно-строительными проектами с применением технологий информационного моделирования, приведены характеристики элементов системы управления этапом строительства при определяющей роли информационной модели объекта капитального строительства при ее построении.
Актуальность. Одним из ключевых принципов развития строительной отрасли до 2030 г. является переход на технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства. Процесс цифровой трансформации не только затрагивает и изменяет конечный продукт, но и требует полноценного реинжиниринга внутренних процессов компании.
На этой основе была определена цель работы – проведение системного анализа управления этапом строительства в рамках реализации инвестиционно-строительного проекта в условиях цифровой трансформации.
В результате проведенного исследования разработана модель системы управления жизненным циклом объекта капитального строительства, основой которой является его информационная модель. Кроме того, обозначены две основные проблемы, требующие решения для успешного внедрения разработанной системы управления в практику. К ним относятся: нехватка кадров для организации проектных и строительных работ в условиях цифровизации и наполняемость рынка предложениями программного обеспечения, удовлетворяющего требованиям заинтересованных сторон.
Выводы. Решение данных проблем на макроуровне способно увеличить показатели финансовой деятельности как отдельной компании, так и строительной отрасли в целом.

На сегодняшний день актуальность вопроса подтверждается тем, что увеличение объема выпуска трубной продукции из полимерных и металлополимерных материалов требует систематизации гидравлических расчетов трубопроводов за счет уточнения используемых в настоящее время расчетных зависимостей.
Цель исследования: описать причины, влияющие на точность гидравлического расчета труб из полимерных материалов, и на конкретном примере показать изменение значений характеристик гидравлического потенциала труб в зависимости от этих причин.
Материалы и методы: для оценки влияния технологических параметров при изготовлении труб из полимерных и металлополимерных материалов на значение гидравлических характеристик использован классический набор формул для гидравлического расчета водопроводов.
Результаты: на конкретном примере доказано влияние на точность гидравлического расчета труб из полимерных материалов значений технологических допусков на наружный (внутренний) диаметр труб и толщину стенки трубы.
Выводы: доказано на примере влияние технологических допусков при производстве труб из полимерных материалов на значение характеристик их гидравлического потенциала, определяющих величину энергопотребления насосного оборудования. Рекомендовано установить нормативные требования на шероховатость внутренней поверхности водопроводных труб из полимерных материалов и производить их гидравлический расчет с учетом фактических значений величин высотного и шагового параметров шероховатости.

Актуальным в гражданском и промышленном строительстве является уменьшение материалоемкости строительных конструкций и снижение теплопроводности строительных материалов при сохранении достаточной прочности.
Целью работы является исследование плотности, теплопроводности и прочности теплоизоляционных материалов и мелкозернистых бетонов на цементном вяжущем с применением вспененных силикатов. Для получения пористых заполнителей использовались вермикулит Татарского месторождения (Красноярский край), перлиты Хасынского (Магаданская область) и Мухор-Талинского (Республика Бурятия) месторождений, трепел Потанинского месторождения (Челябинская область).
Результаты. Установлено, что прочность материалов на цементном вяжущем с использованием вспененных силикатов определяется прочностью цементного камня, заполнителя и прочностью контактной зоны цементного камня с заполнителем. Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов на основе вспененных гранул природного дисперсного сырья (вермикулит, перлит, трепел) на цементной связке (23,5 % об.) находится в границах 0,112–0,181 Вт/(м·K), что в 1,5–1,6 раза больше по сравнению с коэффициентом теплопроводности насыпанного слоя гранул.
Предел прочности при сжатии полученных материалов составляет 2,0–4,0 МПа. Прочность при сжатии легких мелкозернистых бетонов при дополнительном введении кварцевого песка до 32 % об. с использованием пластификатора возрастает до 8,5 МПа в композициях с вермикулитом и до 9,4 МПа в композициях с перлитом Мухор-Талинского месторождения.
В зависимости от содержания кварцевого песка плотность бетонов со вспененным вермикулитом меняется от 1100 до 1400 кг/м3, а со вспененным перлитом – от 1300 до 1600 кг/м3. При этом коэффициенты теплопроводности для бетонов с минимальными плотностями соответствуют значениям 0,193 Вт/(м·K) в композиции с вермикулитом и 0,286 Вт/(м·K) в композиции с перлитом. При максимальных плотностях мелкозернистых бетонов коэффициенты теплопроводности увеличиваются до значений 0,277 и 0,411 Вт/(м·K) соответственно.

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.