АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО
Актуальность исследования обусловлена непосредственным влиянием последовательного строительства производственных объектов г. Томска на формирование его уникального архитектурно-планировочного образа. Анализ этой взаимосвязи необходим для качественной реновации промышленных территорий города.
Цель исследования – выявление, систематизация и анализ промышленных объектов Томска с точки зрения архитектурных особенностей, развития планировочной и организационной структуры для определения их влияния на формирование города в целом. В настоящей статье представление о становлении промышленности г. Томска дается в контексте социально-экономических, исторических и культурных процессов развития Западной Сибири XVII – начала ХХ в.
Методы. Применение комплексного подхода, включающего анализ литературы, архивных источников, картографического материала и общее натурное обследование объектов, способствовало достижению поставленной цели.
Результаты исследования. Установлено, что к началу XX в. территориально-пространственная структура промышленности Томска носила дисперсный характер. Определенная концентрация производственных зданий возникла в северных кварталах. Ряд промышленных объектов разместился в центре, став частью городского пространства. Выявлено 87 промышленных объектов, из которых к настоящему времени сохранилось лишь 37, среди них имеют место заброшенные объекты, остро нуждающиеся в реновации.
Статья посвящена одному из наиболее известных проектов многоэтажных жилых зданий, выполненных французским архитектором Ш.-Э. Жаннере-Гри (Ле Корбюзье) в традициях функционализма и брутализма.
«Жилая единица» в Марселе (1945–1952), по словам ее создателя, стала очередным «этапным» произведением в его творчестве. По ее завершении он вошел в плеяду выдающихся современных зодчих, получив возможность свободно экспериментировать с самыми различными архитектурными стилями (модернизм, брутализм и др.).
Авторами проанализированы основные архитектурно-дизайнерские концепции Шарля-Эдуарда, заложенные в решения генерального плана и в планировочные схемы этажей этого необычного здания.
Настоящее исследование посвящено изучению влияния национального наследия Якутска на процессы архитектурного развития города и сохранение традиций в современных архитектурных решениях. Рассмотрены следующие объекты: Могол ураса, зимняя бревенчатая юрта (балаган), коновязные столбы сэргэ и традиционные якутские орнаменты. Приведены примеры построек Якутска, в которых прослеживается влияние и внедрение национальных символов и форм в их архитектурный облик.
Актуальность. В исследовании отмечается важность поддержания преемственности и сохранения традиций архитектуры Якутска, подчеркивается их существенная роль в формировании современного облика города. Материальные объекты, созданные в соответствии с традиционными строительными особенностями, придают зданиям особую атмосферу и уникальность, ретроспективно отражая дух и культурное наследие якутского народа в современной городской среде. Сохранение архитектурных традиций имеет большое значение для защиты и передачи уникальных культурных ценностей.
Новизна исследования. Систематизация и концептуализация методов формообразования, характерных для национальных строений и символов, с последующим исследованием их интеграции в архитектуре Якутска.
Цель работы – выявить особенности и преемственность в формообразовании современной архитектуры г. Якутска.
Методика заключается в интеграции исторических форм и якутской культуры в современную архитектуру. Она нацелена на изучение особенностей якутских национальных жилищ, анализ религиозных символов, их сакрального значения и применимости в архитектурном ландшафте.
Результаты исследования. В анализе национальных объектов выявлены традиционные строительные особенности и элементы, которые оказывают влияние на современные архитектурные решения. Установлено, что современная архитектура Якутска продолжает использовать традиционные материалы, символы, формы и цветовые решения якутской культуры, интегрируя при этом инновации и современную функциональность.
Актуальность. Архитектурно-пространственные качества объектов образования и науки играют важную роль в процессе формирования интеллектуальной и социально целостной личности. Автор статьи рассматривает аспект открытого образовательного публичного пространства как среду, в которой происходит взаимодействие архитектуры и ее пользователей.
Цель. Проанализировать архитектурную среду (на примере научно-образовательных центров) как пространство взаимодействия пользователей и их физического окружения и сформировать научные предпосылки к теоретическим основам организации феномена «места».
Материалы и методы. Рассматривается анализ функционального зонирования и развития пространств, феноменологический анализ, географическая концептуализация пространств.
Результаты, выводы. В результате исследования выявлено, что физическая среда влияет на ощущение места, но также является результатом человеческого восприятия, чувств, эмоций и интерпретаций. Данное заключение предоставляет дальнейшее «поле» исследования для формирования научных основ к созданию феномена «места» посредством архитектуры.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
Актуальность. Обеспечение производственной безопасности и повышение надежности газопроводных систем, в частности компрессорных станций, с помощью применения комплексного диагностирования, математического моделирования и комбинированного анализа данных позволяет своевременно определять и прогнозировать изменения в состоянии опасных производственных объектов, предотвращать отказы и деформации промышленной инфраструктуры, а также снижать риски разрушения инженерных конструкций и появления дефектов при транспортировке углеводородов.
Цель. Изучение влияния внешних нагрузок, вызванных сезонными изменениями грунта и низкочастотной вибрацией, на напряженно-деформированное состояние трубопроводной обвязки электрических газоперекачивающих агрегатов. Методы исследования. Проведение комплексного диагностирования с использованием продуктов инженерного анализа и программных средств для исследования напряженно-деформированного состояния технологической обвязки компрессорной станции.
Результаты. Приведен анализ влияния низкочастотных вибраций на техническое состояние трубопроводной обвязки компрессорной станции. Произведены геодезические измерения и оценка перемещений трубопроводов компрессорной станции вследствие воздействия на них элементов опорной системы и грунтов. Для рассмотрения нагружения трубопроводной обвязки за счет изменения высотных отметок создана численная модель в программном комплексе ANSYS Workbench для выявления потенциально опасных участков.
Актуальность. Рассмотрены исследования учета продольного изгиба в сжатых железобетонных и сталежелезобетонных стержнях. Установлено, что значительная часть исследований связана с испытаниями железобетонных конструкций с низким процентом армирования. Кроме того, испытания конструкций на устойчивость не выполнялись для новых высокопрочных бетонов. Цель работы – установить действительные значения коэффициента продольного изгиба для сталежелезобетонных стержней различной гибкости из современных бетонов.
Методы. Запроектированы и испытаны стойки различной гибкости с процентом армирования около 10 %. Созданы конечно-элементные модели конструкций, подобные испытанным.
Результаты. По результатам испытаний установлено, что коэффициенты продольного изгиба в нормах существенно завышены и не дают запас при инженерном расчете конструкций, что подтверждается и конечно-элементными моделями конструкций. Разброс по большим гибкостям сталежелезобетонных конструкций может достигать 38 %.
Выводы. Предложена новая кривая коэффициента продольного изгиба для конструкций на всем диапазоне гибкостей от 𝑙0⁄ℎ = 6 до 𝑙0⁄ℎ = 20 при кратковременном действии нагрузки. Предложенная кривая имеет нелинейный характер, что соответствует теоретическим предпосылкам.
Научная новизна. Проведены систематизированные исследования устойчивости сталежелезобетонных стержней на широком диапазоне гибкостей.
Актуальность. Разработка новых методов неразрушающего контроля особенно актуальна для таких строительных материалов, как бетон, в связи с широким его применением. Выполнен анализ результатов экспериментальных данных, полученных на основе механоэлектрических явлений в изделии из материала, содержащего пьезоэлектрические включения, и результатов математического моделирования волнового процесса в этом же изделии.
Метод основан на явлении механоэлектрических преобразований в пьезосодержащей среде при импульсном механическом воздействии. Расчеты выполнены как с помощью авторской программы, так и с использованием специального пакета программ.
Результаты. Рассмотрено два варианта: однородный образец и образец, содержащий дефекты в виде включений. На основе взаимного соответствия экспериментальных и расчетных данных сделан вывод о наличии перспектив у нового метода неразрушающего контроля изделий из материалов с пьезоэлектрическими включениями на основе механоэлектрических явлений.
В работе представлен сравнительный анализ усталостных последствий в обычных и фиброармированных цементно-матричных композитах (фиброполипропилен-армированных бетонов) в процессе немногократно повторных нагружений.
Актуальность. Учет последствий малоцикловой усталости на стадии принятия проектных решений.
Цель. Оценить усталостные изменения обычных и фиброармированных цементно-матричных композитов в процессе немногократно повторных нагружений с нулевым коэффициентом асимметрии и амплитудой 0,6–0,9. Немногократным циклическим воздействиям подвергнуты образцы двух серий: из обычного бетона и фибробетона с полипропиленовыми волокнами эквивалентным диаметром 0,8 мм и длиной 40 мм с объемным процентом армирования 1,5 %.
Методы. Использована методика автоматизированного многофакторного контроля всех деформаций и их структурно-значимых компонентов. Динамические испытания выполнялись на испытательном комплексе Instron 5989 в жестком режиме изменения нагрузки с регламентированной скоростью деформирования образца 0,04 мм/с. Измерение деформаций производилось на полной базе в двух направлениях. Фиксация контролируемых параметров велась через каждые 10 циклов воздействий – до 300 циклов. Структурный анализ деформативности проводился с учетом физических закономерностей их развития. В качестве критериальных параметров внутреннего сопротивления приняты показатели остаточных деформаций и цикловая кинетика приращений деформаций.
Выводы. Установлены повышенная демпфирующая способность фиброкомпозита, больший потенциал усталостного сопротивления при флуктуации напряженного состояния.
Эта работа является переводом оригинальной статьи, опубликованной на английском языке: Korneeva I.G., Pinus B.I. Dynamical stability of polypropylene fibre reinforced concrete // AIP Conf. Proc. 2022. V. 2434. P. 020006 с разрешения AIP Publishing. Публикация на русском языке позволит русскоязычным читателям получить новую информацию без перевода англоязычной версии статьи, при котором возможна некоторая потеря смыслового содержания текста.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Актуальность. Повышение экономической эффективности многих отраслей (энергетической, минерально-сырьевой, металлургической, химической, угольной, строительной, бумажной и т. д.) связывается с новыми материалами с необычным сочетанием физико-механических и химических свойств. Одно их первых мест занимают стеклокристаллические материалы, получающиеся при направленной кристаллизации стекла. Стекла по сравнению с кристаллическими веществами обладают повышенной внутренней энергией (скрытой энергией кристаллизации), поэтому вещество в стеклообразном состоянии метастабильно (термодинамически неустойчиво). Из-за этого обычное стекло при некоторых условиях, а иногда и самопроизвольно начинает кристаллизоваться. Этот процесс традиционно называют «зарухание» или «расстекловывание», а после открытия ситаллов – «ситаллизация». На основе развиваемых представлений о динамическом равновесии потоков энергии и вещества при фазовых переходах в неравновесных открытых системах предлагается термодинамическая модель, учитывающая термическую силу роста кристаллов ситаллов метасиликатного состава.
Результаты. Для ситаллов метасиликатного состава – М2М1[Si2O6] установлены некоторые из основных зависимостей кинетических параметров от термодинамических свойств. Рост температуры кристаллизации ситаллов происходит по мере увеличения их общей основности ∆Ζо298 на фоне относительного возрастания основности ионов в катионной подрешетке М2 и особенно в октаэдрической позиции М1.
Актуальность. Импульсная терагерцовая спектроскопия получила широкое распространение в научных исследованиях быстропротекающих процессов в различных структурах на нано-, мезо- и макроуровнях. В строительных технологиях терагерцовое излучение до самого последнего времени практически не применялось. С развитием теории и практики терагерцовой спектроскопии ее способы могут успешно дополнять классические методы физико-химического анализа строительных материалов различного технического назначения, особенно теплоизоляционных в широком диапазоне плотности и электроизоляционных свойств. Наиболее актуальны данные исследования в настоящее время в связи с разработкой составов и технологий эффективных теплоизоляционных материалов на основе отходов целлюлозно-бумажной промышленности, в том числе различных видов некондиционного сырья.
Цель работы – обосновать применение терагерцовой спектроскопии в изучении механизмов формирования структур твердения строительных материалов различной природы.
Методы. При проведении исследований для изучения механизма протекающих процессов использован метод терагерцовой спектроскопии и структурно-механические методы анализа.
Результаты. Установлено, что наиболее высокими эксплуатационными характеристиками обладает система на основе модифицированного полиуретана и бумажного наполнителя. Показано, что наиболее сильное поглощение терагерцового излучения в исследуемых образцах наблюдается в области частот выше 1–2 ТГц.
По результатам проведенных исследований сделан вывод о существовании корреляции между величиной теплопроводности и коэффициентом поглощения образца.
Актуальность. Развитие цивилизации требует постоянного поиска решений для создания новых функциональных материалов, способных удовлетворить возрастающие потребности общества. В настоящей работе представлены подходы к снижению энергозатратности, металлоемкости и повышению качества функциональных материалов посредством использования современных композиционных материалов, включающих модифицирующие и наноармированные добавки на основе волластонита. Уникальные свойства волластонита обусловлены его тонкой игольчатой структурой, высоким уровнем белизны и особым химическим составом, что делает этот материал перспективным для применения в различных отраслях промышленности.
Для успешного участия в процессе модернизации машиностроительных и строительных отраслей предлагается использовать научные достижения томских университетов в сфере экспериментальной и технической минералогии, а также материаловедения.
Результаты. Разработан метод синтеза синтетического волластонита с заданными характеристиками. Многочисленные эксперименты подтвердили превосходство волластонита над традиционными материалами, используемыми в таких областях, как производство красок, бумаги, для создания стоматологических и хирургических материалов, керамики, глазурей, ангобов и т. д.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ
Негативными последствиями глобального изменения климата и быстрой урбанизации среди прочих является необходимость борьбы с городскими наводнениями, подтоплениями, а также повышения уровня безопасности сооружений, прилегающих к водным объектам, из-за смыва в них ливневых сточных вод и городского мусора. Решение данных проблем происходит медленно и малоэффективно. Это объясняется суровыми климатическими условиями для большой части территории и ростом числа аномальных ливней, недостаточным финансированием строительства ливневых систем со стороны государства и бизнес-структур, несовершенством нормативно-правовой базы, в основе которой заложены устаревшие сведения для расчета проектов.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью совершенствования системы отведения атмосферных сточных вод с поверхности автомобильных дорог и урбанизированных зон, особенно в условиях аномального объема дождевых вод.
Цель работы ‒ оценка эколого-экономического и технологического потенциала доступных отечественных и зарубежных технологий для обеспечения эффективного ливневого водоотвода и первичной очистки поверхностных стоков.
Задачи исследования: проанализировать современное состояние и перспективы реализации лучших зарубежных практик сбора и удаления ливневых стоков с урбанизированной территории, эффективных водоотводных устройств; выявить и дать сравнительную оценку практик, наиболее приемлемых для условий континентального климата с продолжительным холодным периодом и значительным количеством осадков; предложить мероприятия, повышающие эффективность ливневого водоотвода.
Методы. В работе применены теоретические методы исследования: изучение литературных источников, теоретический анализ, междисциплинарный синтез, методы логических обобщений, патентный анализ, поисковые и статистические методы.
Результаты. Освещены зарубежные достижения и проблемы в сфере функционирования водоотвода от городских автомобильных дорог и очистки ливневых вод. Выявлен тренд повышения интереса к биофильным инженерным технологиям, предусматривающим стадии сбора и отведения поверхностной сточной воды, первичной ее очистки, а также обеспечения испарения или инфильтрации в глубокие водоносные горизонты.
Проанализировано состояние проблемы водоотвода в России. Приведены данные о современных технических средствах, способных обеспечить организацию системы дорожного водоотвода и при необходимости – очистки ливневых сточных вод. Выявлены основные причины неудовлетворительного состояния и недостаточности систем дорожного водоотвода. Предложены возможные варианты технических решений для повышения эффективности сбора и отведения ливневых вод.
Сформулированы выводы о путях выхода из кризисной ситуации на примере г. Томска (Западная Сибирь). Предложена конструкция для улучшения сбора и отведения атмосферных вод с дорожных участков.
Выводы. Систематизация и обобщение подходов к борьбе с избыточными городскими ливневыми водами служат основой для совершенствования современных российских систем водоотвода. Зарубежный опыт отвода, изолирования, утилизации ливневых вод может применяться и получить развитие в разных природно-климатических зонах России при условии учета специфики их геоэкологической обстановки.
Актуальность. Несвоевременный износ верхних слоёв дорожной одежды асфальтобетонного покрытия является повсеместной проблемой как в Российской Федерации, так и за рубежом. Настоящая работа посвящена изучению факторов, влияющих на возникновение несвоевременного износа верхних слоёв дорожного покрытия.
В статье рассматривается изменение состояния покрытия, появляющееся по полосам наката, которое повышает риск возникновения дорожно-транспортных происшествий в определённых обстоятельствах: появление эффекта аквапланирования (потеря сцепления шины автотранспортного средства с поверхностью дороги из-за слоя воды на покрытии), перестроения транспортных средств между полосами, наличие льда на покрытии и т. д.
Проанализированы основные причины образования колеи (грузонапряжённость, нагрузка от подвижного состава, постоянное торможение и старт автотранспортных средств и т. д.) и подробно рассмотрено перестроение транспортных средств как наименее изученный фактор, но являющийся существенной причиной несвоевременного появления износа дорожного покрытия. Визуально выявлены основные типы перестроений и места их наибольшего совершения.
Проведены экспериментальные исследования по сбору статистических данных по интенсивности движения, составу потока, глубине колеи, необходимых для оценки влияния фактора перестроений транспортных средств. При мониторинге улично-дорожной сети г. Тюмени выявлена величина износа асфальтобетонного покрытия.
Результаты. После проведения сравнения величины колеи установлена тенденция к повышенному износу в местах частых перестроений в сравнении с местами их отсутствия либо минимального числа.
Являясь одной из развивающихся стран мира, Мьянма переживает в настояще время значительный всплеск активности строительства мостов. Тем не менее страна сталкивается с ограниченными ресурсами в области мостостроения, что может негативно сказаться на качестве возводимых объектов. Особую озабоченность вызывает техническое состояние мостов в Мьянме, особенно старых. Некоторые мосты в Мьянме, возведенные ранее, были построены с использованием устаревших технологий и материалов, а также в условиях сжатых сроков, поэтому в настоящее время они остро нуждаются в ремонте. Хотя создание новой инфраструктуры сыграло важную роль в транспортном секторе Мьянмы, техническое обслуживание существующей мостовой инфраструктуры также необходимо для обеспечения ее дальнейшего безопасного развития.
В настоящем исследовании представлен динамичный подход к интеграции информации и параметрического моделирования для восстановления существующих стальных ферменных мостов в Мьянме. Авторами проведена оценка текущего состояния стальных ферменных мостов в старне. Для создания параметрических сценариев использован язык визуального программирования Grasshopper, а созданная модель может быть интегрирована в инструменты информационного моделирования (BIM), такие как Tekla Structures и Midas Civil, детализации конструктивных элементов и расчетов прочности.
Интеграция параметрической модели фермы в многочисленные программные пакеты повысила гибкость процесса автоматизации проектирования, сократив трудо- и временные затраты. Такой подход к проектированию позволяет использовать несколько вариантов одной модели в рамках одного файла, упрощая процесс создания такой сложной конструкции, как мост. Результаты демонстрируют значительное улучшение временных показателей, возможность выбора альтернативных вариантов проектирования и повышение эксплуатационных характеристик конструкции. Кроме того, такой подход имеет потенциал для кардинального изменения процесса проектировании мостов, способствуя созданию более эффективных и экономически выгодных конструкций, отвечающих современным требованиям транспортной инфраструктуры.
СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА
Актуальность. Изучение свойств материалов под воздействием динамических нагрузок является важным аспектом для проведения сложных инженерных расчетов. Исследования влияния динамических нагрузок на сталебетонные конструкции приведут к разработке новых методов расчета и проектирования таких конструкций.
Цель исследования – изучить влияние продольной силы на динамическое поведение сталебетонного образца при различных мощностях динамического воздействия.
В исследовании применяются методы экспериментального моделирования при помощи современных измерительных устройств и последующая аналитическая обработка полученных результатов.
Научная новизна заключается в проведении экспериментального исследования динамического поведения сталебетонного образца при действии гармонической нагрузки различной мощности и характера приложения с учетом поэтапно увеличивающейся продольной сжимающей силы.
В результате исследования определены коэффициент затухания колебаний, коэффициент неупругой работы, необходимые при расчете динамических систем в околорезонансных зонах. Также приведены графики зависимости частоты свободных колебаний и амплитуды колебаний от величины продольной сжимающей силы и мощности импульса.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования результатов исследования для разработки новых методов расчета и проектирования сталебетонных конструкций, а также оснащения баз данных программ численного моделирования информацией о свойствах сталебетона посредством натурных испытаний.
Актуальность. Оптимизация строительных конструкций является одной из приоритетных инженерных задач. Ее актуальность обусловлена расширением многообразия типов внутренней структуры неоднородных конструктивных элементов, а также необходимостью построения уточненных математических моделей, учитывающих нелинейные факторы деформирования.
Цель. Получение конечных соотношений для интегрального критерия минимума энергии деформации применительно к структурно-неоднородному нелинейно деформируемому стержню. Расчетная схема стержня Тимошенко имеет симметричную структуру, содержит структурные элементы (слои), выполненные из однородных нелинейно-упругих материалов.
Материалы и методы. Для описания закона деформирования материалов используется полиномиальная аппроксимация произвольного порядка. На ее основе получены нелинейные зависимости для внутренних усилий – как функций обобщенных деформаций осевой линии. Коэффициентами в них выступают жесткостные характеристики высших порядков.
Выводы. Выведены удобные для практического применения конечные зависимости для компонент удельной энергии деформации в зависимости от деформации, кривизны и осредненного сдвига. Их применение позволяет упростить формулировку оптимизационных задач, решаемых на основе энергетического критерия, с учетом физической нелинейности и неоднородности стержней.
ISSN 2310-0044 (Online)