№ 4 (2023)
- Год: 2023
- Статей: 10
- URL: https://journals.rcsi.science/2782-232X/issue/view/21313
- DOI: https://doi.org/10.31660/2782-232X-2023-4
Весь выпуск
СТРОИТЕЛЬСТВО
Температурные деформации покрытия здания из алюминиевого сплава, эксплуатируемого на открытом воздухе
Аннотация
Целью проведенных численно-аналитических исследований являлся анализ годовых температурных деформаций большепролетного покрытия здания ледового Дворца спорта в г. Тюмени. Конструкция покрытия выполнена из алюминиевого сплава марки 1915 и эксплуатируется на открытом воздухе. Перепады температур наружного воздуха в течение года привели к значительным температурным деформациям покрытия в поперечном направлении. Сопоставление полученных расчетных значений температурных деформаций ферм покрытия с нормативными предельными величинами позволило сделать вывод о неудачной с точки зрения восприятия климатических воздействий несущей структуре покрытия. Применение классических подходов к проектированию покрытий здания внутри теплового контура позволяет значительно снизить риски возникновения дефектов и повреждений конструкций при их длительной эксплуатации.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):6-16
6-16
Отдельностоящий фундамент со ступенчатой подошвой: результаты натурного эксперимента
Аннотация
Несмотря на значительное число существующих решений, вопрос оптимизации геометрии отдельностоящих фундаментов мелкого заложения остается актуальным и недостаточно изученным. Объектом настоящего исследования являются фундаменты со ступенчатой подошвой, для подтверждения эффективности которых были проведены три различных эксперимента: цифровое моделирование, лабораторные испытания, натурный эксперимент. В первую очередь основания сравнивались по показателю абсолютной осадки, в каждом из экспериментов фундамент со ступенчатой подошвой продемонстрировал себя более эффективным по сравнению с аналогом с плоской подошвой (приблизительно на 30 %). В ходе проведения натурного эксперимента при итоговом давлении под подошвой фундамента 18 т/м2 осадка фундамента с плоской подошвой составила 70.67 мм, в то время как фундамент со ступенчатой подошвой сел на 49.32 мм. Натурный эксперимент подтвердил результаты предыдущих опытов, фундамент со ступенчатой подошвой продемонстрировал осадку существенно меньше, чем аналог с плоской подошвой. В будущих исследованиях планируется более подробно изучить работу ленточных фундаментов со ступенчатой подошвой, определить внутренние усилия, появляющиеся в теле фундаментов, а также необходимость в армировании фундаментов со ступенчатой подошвой.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):17-25
17-25
Методика определения механических характеристик вязкоупругих грунтов
Аннотация
Экспериментальные исследования процессов в грунтовом основании под нагрузкой показывают, что грунты проявляют вязкоупругие свойства. Представлена методика определения механических характеристик вязкоупругого грунта. Из экспериментальных данных испытания образца на ползучесть получена функция ползучести грунта. Далее численно-аналитическим методом ломаных определена функция релаксации грунта. Представление функции ползучести в виде ломаной линии позволило получить функцию релаксации (обратную функцию к функции ползучести в изображениях по Лапласу – Карсону) как решение задачи вязкоупругости. На основании известного изображения искомого оригинала функции релаксации в виде ломаной линии осуществлен переход от изображения к оригиналу по методу ломаных, который сведен к системе линейных алгебраических уравнений относительно искомых параметров функции релаксации. Для определения функции релаксации по данной методике нет необходимости ставить эксперимент с образцом грунта на релаксацию, что позволяет экономить на проведении лабораторного эксперимента. Предложенный алгоритм представляет интерес при проектировании объектов строительства на слабых грунтовых основаниях с учетом вязкоупругих свойств грунта.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):26-33
26-33
Дифференциация применения методов дистанционного исследования дорожного движения
Аннотация
Существующие агломерационные тренды выдвигают новые требования к транспортной инфраструктуре современных городов. Планирование городского развития должно базироваться на репрезентативной информации о дорожном движении. Для снижения ресурсных затрат на сетевое исследование транспортных потоков выбран метод дистанционного зондирования движения по критериям площади и конфигурации улично-дорожной сети урбанизированной территории, предполагающий применение современных спутниковых систем. Наиболее подходящими для данной цели в России являются спутники «Ресурс-П» и «Канопус-В», лучшими за рубежом по соотношению качества съемки и регулярности обновления ресурсов можно назвать The Landsat Program и Maxar (США). Установлена корреляция пространственного разрешения спутниковых снимков и масштаба дешифрируемого изображения с техническими возможностями спутниковых систем; критическое пространственное разрешение в 1/14.8 м/мм достигается при масштабе 1:450. Авторы разработали и рассмотрели на примере 14 городских российских и зарубежных агломераций алгоритм выбора рационального метода дистанционного зондирования движения для различных пространственных городских структур на микро-, мезои макроуровнях. Приведено технико-экономическое обоснование применения дистанционного исследования по критерию «стоимость единицы точности». Его значения составили от 0.08 до 1393.94 тыс. руб. в зависимости от выбранного метода мониторинга и площади пространственных структур изучаемых объектов. Приоритетным по стоимости единицы точности оказался метод дистанционного спутникового зондирования. С учетом полученных данных планируется создание программного продукта по автоматизации дешифровочных алгоритмов определения параметров дорожного движения.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):34-47
34-47
Эффективность маломощных твердотопливных водогрейных котлов
Аннотация
Сжигание топлива в больших количествах при использовании водогрейных котлов приводит к определенным потерям, что снижает КПД котла. Поэтому для сжигания топлива были разработаны малогабаритные энергосберегающие печи. Автор предложил использовать малогабаритный котел с топкой с вертикальной колосниковой решеткой. Малогабаритный котел с водонагревателем с регулируемой колосниковой решеткой мощностью 50 кВт был установлен в здании школы-интерната. Сжигание любого топлива в такой топке привело к следующим результатам: а) производительность котлоагрегата увеличилась до 79–81 %; б) потери тепла сократились в2 раза, а вредные выбросы в атмосферу – в 1.5 раза. Затраты на обеспечение тепловой энергией по сравнению с другими действующими котельными составили 14 400 сомони (1 200 долл.). Это на 18 % меньше затрат предыдущего отопительного сезона без использования предлагаемого котла. Эффективность тепловых процессов в котле оценивалась в течение одного отопительного сезона.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):48-54
48-54
Особенности расчета величины фактора обновления поверхности пузырьков воздуха
Аннотация
Ресурсоемкость биологической очистки сточных вод снижается при повышении энергоэффективности применяемых в аэротенке систем пневматической аэрации. Модернизация процесса аэрации возможна при разработке адекватной математической модели, описывающей процесс массопередачи кислорода из пузырька воздуха в воду, необходимого для биологического окисления загрязнений сточных вод. Анализ существующих теоретических моделей, описывающих процесс массопередачи кислорода воздуха в воду, а именно – двухпленочной теории Льюиса – Уитмена, теории пенетрации Хигби, теории обновления деформированной поверхности пузырька П. В. Данквертса, – показал особенности их применения для газожидкостных систем. Большое значение для описания процессов массопередачи кислорода воздуха в воду при использовании пневматической системы аэрации в аэротенках имеет фактор обновления деформированной поверхности пузырьков воздуха. В турбулентном потоке при непрерывном обновлении межфазной поверхности, создаваемой пузырьками воздуха, происходит интенсификация процесса массопередачи за счет турбулентной диффузии, что отражается в расчетных математических зависимостях. Использование математических зависимостей, определяющих скорость массопередачи кислорода воздуха в воду через деформируемую поверхность пузырьков, формирующихся в аэрационном объеме аэротенка, позволит учесть изменение их формы, что повысит точность определения значений технологических характеристик систем пневматической аэрации.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):55–63
55–63
Об актуальности разработки справочных пособий по гидравлическому расчету изношенных инженерных сетей городской инфраструктуры
Аннотация
При проектировании и реконструкции инженерных сетей городской инфраструктуры проектные организации для гидравлического расчета трубопроводов используют набор классических формул, которые не учитывают изменения гидравлического потенциала в процессе эксплуатации, что приводит к значительным погрешностям. Этим обоснована необходимость разработки и уточнения справочных пособий по гидравлическому расчету изношенных металлических водопроводных, канализационных и тепловых сетей городской инфраструктуры. На конкретном примере графически продемонстрировано влияние толщины слоя внутренних отложений на точность гидравлического расчета труб, то есть на определение параметров их гидравлического потенциала. На основе предлагаемых методик гидравлического расчета труб доказана актуальность доработки специальных справочных пособий, учитывающих фактические изменения значений гидравлических характеристик металлических трубопроводов в процессе их эксплуатации, в частности, значение коэффициента гидравлической эффективности трубопровода.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):64-70
64-70
ТРАНСПОРТ
Управление мобильностью при развитии в городах сервисов краткосрочной аренды электросамокатов
Аннотация
На основе результатов макромоделирования рассматривается развитие сервисов краткосрочной аренды электросамокатов и их влияние на структуру подвижности населения города. Цель исследования – оценка изменения структуры подвижности населения крупного города, не имеющего внеуличного транспорта, при развитии велодорожек и изменении тарифов на краткосрочную аренду электросамокатов. Исследование показало, что при снижении стоимости аренды электросамоката и увеличении протяженности велодорожек растет число пользователей электросамокатов и снижается количество и доля передвижений на индивидуальном и общественном транспорте. Стоимость аренды электросамокатов влияет также на среднее расстояние поездки, а следовательно, на бизнес-модель данного сервиса. Изменение стоимости аренды электросамокатов является одним из мероприятий по управлению мобильностью жителей городов. Такое мероприятие может изменять загрузку улично-дорожной сети города и транспорта общего пользования.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):71–79
71–79
Распределение еженедельного рабочего времени водителей грузовых автомобилей в городской логистике
Аннотация
Рассматриваются перевозки грузов небольшими партиями в городских условиях. Выявлено, что недельная нагрузка водителей грузовых автомобилей не всегда распределяется равномерно. Это становится причиной неудовлетворенности среди водителей, а также может привести к совершению ошибок или возникновению проблем со здоровьем. Для решения проблемы предлагается частично целочисленная нелинейная математическая модель. Ее применение позволяет сделать разницу между временем, затраченным водителем, проработавшим больше всех, и водителем, проработавшим меньше всех, минимальной, а нагрузку на водителей – равномерной. Предлагается два возможных варианта решения этой задачи (пример основан на реальной ситуации из практики). В первом случае это принцип ротации, при котором трое взаимозаменяемых рабочих в течение трех дней меняют виды работ. Во втором случае семь рабочих выполняют шесть видов работ в течение одной недели, при этом точно определено, кто из рабочих какой вид работ должен выполнять. В результате расчетов было найдено решение, при котором разница между минимальным и максимальным временем составляет 1.7 часа за пять рабочих дней (время работы варьируется от 33.7 до 35.4 ч). Здесь также может быть применен принцип ротации, чтобы рабочие были загружены равномерно. Эти варианты не исключают поиска других решений, удовлетворяющих поставленной задаче.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):80-89
80-89
Машиностроение
Определение затрат энергии на перемещение лезвия ножа бульдозера в начале прохода
Аннотация
Для удаления камней, кустов, деревьев с полосы отвода будущей дороги целесообразно использовать агрегаты с бульдозерным оборудованием. Хотя теоретические основы разработки грунта весьма подробно рассмотрены, основываясь на них, сложно выявить и сопоставить частные затраты энергии воздействия на грунт элементов технических средств. Не зная величины частных затрат энергии при работе каждого элемента рабочего органа, осмысленно его совершенствовать не представляется возможным. Целью предлагаемого теоретического исследования является подробный анализ взаимодействия с грунтом лезвия ножа существующего бульдозерного отвала для последующего совершенствования бульдозерного оборудования, объект исследования – процесс взаимодействия с грунтом лезвия ножа.В предлагаемой схеме резание грунта осуществляется с микросдвигами. В зависимости от свойств грунта и скорости агрегата в грунте будет преобладать деформация псевдосдвига, объемного сжатия, смятия. Для определения силы, необходимой для смятия, сжатия и псевдосдвига грунта в наклонной поверхности, используем условный обобщенный предел прочности грунта на смятие. Определив силу, необходимую для псевдосдвига грунта в наклонной поверхности, определяем затраты энергии на первичное смятие и псевдосдвиг одного кубического метра грунта. Затем определяем усилие первичного сдвига грунта краем ножа бульдозера и соответствующие затраты энергии. Вычисляем общие затраты энергии, мощность на перемещение лезвия ножа бульдозера.На основе разработанной методики определены затраты энергии: на первичное смятие и псевдосдвиг одного кубического метра грунта, на сдвиг грунта в продольно-вертикальной плоскости краем ножа, общие затраты энергии, мощность на перемещение лезвия ножа бульдозера при различном его заглублении. Построены и аппроксимированы соответствующие зависимости. Расчет затрат энергии на перемещение лезвия ножа бульдозера позволит в дальнейшем определить общие затраты энергии с целью модернизации бульдозерного оборудования, направленной на уменьшение этих затрат.
Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):90-103
90-103