Введение. На примере Вологодско-Архангельской железной дороги, построенной в конце XIX в. в незаселенной ранее местности, рассматриваются историко-градостроительные аспекты особенностей и закономерностей формирования и развития поселений при станциях железных дорог, создающие новую систему расселения регионов. Целью настоящего исследования является выявление историко-культурной ценности станций-поселений Вологодско-Архангельской железной дороги, а также факторов, влияющих на их развитие и интеграцию в исторический каркас расселения региона как узловых элементов.

Материалы и методы. В историко-архитектурном исследовании как основной применен историко-ретроспективный метод, базирующийся на выявлении, изучении и обобщении источников периода формирования пристанционных поселений вдоль Вологодско-Архангельской железной дороги в начале ХХ в. Другой блок анализируемых материалов относится к современным исследованиям различных аспектов темы, включая исторические, социально-экономические, архитектурные и градостроительные. Данный метод позволяет сформировать исходную доказательную базу для дальнейших исследований и оценить динамику процесса и ключевые принципы формирования новой системы расселения в зоне влияния железной дороги от возникновения до настоящего времени. Текущее состояние застройки вдоль железной дороги изучено автором в результате натурных исследований.

Результаты. Выявлен и введен в научный оборот блок архивных материалов конца XIX – начала XX в. по сооружению станций-поселений железной дороги от Вологды до Архангельска и аналитических исследований этого периода по развитию прилегающих к ним территорий. Определены главные особенности сооружения железной дороги и развития ее пристанционных поселений, на основании чего установлены факторы, определившие формирование новой системы расселения региона, подчиненной эксплуатационным требованиям железной дороги и игнорирующей существующие населенные пункты. Установлены основные факторы формирования опорного каркаса расселения в зоне влияния железной дороги путем сращивания новой планировочной оси в узловых точках с историческим каркасом. Проанализированы устойчивые тенденции развития его узловых элементов — пристанционных поселков. Показано, что тенденции развития поселений в этих узловых точках напрямую зависят от наличия других путей сообщения, включающих их в исторический планировочный каркас региона.

Выводы. Выявленные основные факторы формирования опорного каркаса расселения в зоне влияния железной дороги и устойчивые тенденции развития его узловых элементов — пристанционных поселений могут быть применены в исследованиях и решениях проблем современного пространственного развития региона и стать опорой в реализации актуальных в настоящее время идей дезурбанизации. Историко-культурное значение архитектурного ансамбля железной дороги служит основанием постановки их элементов — исторических станций — на охрану как объектов культурного наследия, а также разработки градостроительных регламентов, обеспечивающих сохранение их идентичности.

Введение. Подкрановые балки для кранов тяжелого режима работы испытывают многократные знакопеременные нагрузки от колес кранов, создающие в верхней зоне стенки местные напряжения. В результате происходит прежде­временное усталостное разрушение балок в виде развития трещин в верхней зоне стенки, что фиксируется при проведении обследований. Одной из причин раннего исчерпания ресурса балок может быть неправильная оценка напряжений в стенке балки при проектировании. Анализ и уточнение инженерных методик расчета напряжений в стенке — актуальная задача, рассмотренная в статье.

Материалы и методы. Представлены результаты теоретического исследования напряженно-деформированного состояния верхней зоны стенки сварных подкрановых балок на основе конечно-элементного моделирования. Приведено сопоставление результатов конечно-элементных расчетов с данными экспериментальных испытаний подкрановых балок, проведенных в 1959 г. А.А. Апалько. Выполнено аналитическое определение напряжений в стенке сварных балок по различным методикам, в том числе по методикам российских и европейских норм.

Результаты. Определены составляющие местных напряжений в стенке подкрановых балок. Изучено влияние способа крепления рельса (болтовое или сварное) на распределение напряжений в стенке. Получено, что российские нормы СП 16.13330.2017 занижают напряжения в стенке от местного крутящего момента от 28 до 68 %. Такая недо­оценка напряжений приводит к сокращению срока службы подкрановых балок вследствие развития усталостных трещин в стенке. Хорошую сходимость с конечно-элементным расчетом дает расчет напряжений по формуле А.А. Апалько и по европейским нормам EN 1993-6:2007.

Выводы. Необходимо уточнение нормативной методики СП 16.13330.2017 определения нормальных напряжений в верхней зоне стенки сварных подкрановых балок. Требуется разработка нормативных рекомендаций по расчету напряжений в стенках балок с фрикционным поясным соединением, обладающих повышенным эксплуатационным ресурсом по сравнению со сварными балками. Отсутствие методик расчета ограничивает применение таких балок.

Введение. Ежегодно на восстановление бетонных конструкций затрачивают миллиарды рублей: традиционные методы вызывают необходимость повторных укреплений в среднем каждые три года. Исследуется потенциал применения спор бактерий Bacillus pseudofirmus и грибов Trichoderma, способных в процессе метаболизма осаждать карбонат кальция (CaCO3) и «залечивать» трещины в бетоне. Однако методы инкапсуляции микроорганизмов для поддержания их жизнеспособности в щелочной среде материала ограничивают внедрение данных подходов. Цель исследования — разработка технологии карбонатной биоминерализации с применением спор гриба Trichoderma для самовосстановления и укрепления существующих бетонных конструкций.

Материалы и методы. Использованы теоретические методы для анализа микроорганизмов, способствующих биоминерализации CaCO3, и эмпирические для разработки питательного субстрата, обеспечивающего развитие мицелия при pH 11–13, а также апробации метода его применения для усиления бетона.

Результаты. Разработана технология карбонатной биоминерализации, способствующая самовосстановлению бетона методом его погружения в субстрат на основе кокосового грунта, древесных опилок, голубой глины, древесной золы, доломитовой муки и спор гриба Trichoderma harzianum в соотношении, %, 40:40:5:5:5:5. Он продемонстрировал высокую адгезию к поверхности образцов, обеспечил формирование устойчивого «каркаса» из известняка и мицелия, что позволило достичь двукратного повышения прочности бетона на сжатие с 21 до 42 МПа за 28 дней без внешнего технологического вмешательства.

Выводы. Технология представляет перспективную альтернативу традиционным методам инъектирования и ремонта полимерными составами, позволяя в будущем предотвратить преждевременные разрушения бетонных конструкций и способствуя развитию экологически безопасных методов восстановления инфраструктуры.

Введение. Представлены результаты изучения свойств цементных композитов на основе портландцемента, полученных с применением комплексной биодобавки, состоящей из двух штаммов рода Bacillus. Применение специальных биодобавок с уреазными микроорганизмами позволяет улучшить ряд свойств цементных композитов за счет образования в порах композита карбоната кальция.

Материалы и методы. В качестве вяжущего использовали портландцемент следующих марок: ЦЕМ I 32,5 Н, ЦЕМ II/В-Ш 32,5 Н, ЦЕМ III/A 32,5 Н. В качестве активного агента в биодобавке выступали смесь штаммов Bacillus licheniformis и Bacillus subtilis. Комбинированную биодобавку изготавливали с применением метода «включения в гель» с помощью 1 %-ного раствора альгината кальция. Гранулы готовой биодобавки высушивали и хранили при температуре не более 30 °С и влажности не более 50 %.

Результаты. Разработаны оптимальные составы бетонных смесей, модифицированных комплексной биодобавкой, проведена оценка физико-механических свойств полученных цементных композитов по следующим показателям: удобоукладываемость, водонепроницаемость, прочность, морозостойкость. Установлено, что применение комплексной биодобавки положительно влияет на физико-технические свойства модифицированных бетонов. Прочность модифицированного бетона увеличилась на 10–12 % на 28-й день, на 25–26 % на 56-й день и 36–38 % на 112-й день твердения соответственно (по сравнению с контрольными образцами того же возраста).

Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при использовании комплексной биодобавки строительно-технические свойства бетонов, изготовленных с применением различных марок портландцемента по сравнению с контрольными образцами, существенно улучшаются: для модифицированных образцов повышаются прочность образцов на сжатие и морозостойкость (F500 и выше) и коэффициент фильтрации снижается более чем на 15 %.

Введение. Исследуются цифровизация отрасли и безопасность строительства. В городское хозяйство входят системы, например водоснабжения и водоотведения, теплоснабжения и вентиляции (ТГВ) и другие, надежность и устойчивость которых тесно связаны с уровнем кибербезопасности. В условиях цифровизации и широкого внедрения технологий информационного моделирования и автоматизированных систем управления технологическими процессами (ТИМ и АСУ ТП) уровень их подверженности киберугрозам существенно возрастает. Традиционные подходы к обеспечению безопасности недостаточно эффективны. Практическое применение квантовых коммуникаций и методов искусственного интеллекта (ИИ) в сфере кибербезопасности остается недостаточно изученным. Целью настоящего исследования являются анализ потенциала использования квантовых технологий и методов ИИ для повышения уровня кибербезопасности технологий ТИМ и АСУ ТП, а также оценка перспектив внедрения решений для защиты критической инфраструктуры.

Материалы и методы. Применены методы системного анализа, моделирования архитектур кибербезопасности, а также методы машинного обучения для выявления аномалий в сетевом трафике и телеметрии технологий ТИМ и АСУ ТП. В качестве криптографической основы рассматривается технология квантового распределения ключей, обеспечивающая физически гарантированную конфиденциальность каналов связи.

Результаты. Предложена гибридная архитектура киберзащиты технологий ТИМ, АСУ ТП, объединяющая квантовые технологии для защиты коммуникаций и интеллектуальный мониторинг на основе машинного обучения для обнаружения аномального поведения. Показано, что интеграция квантовых сетей с ИИ позволяет существенно повысить устойчивость системы, а также сократить время обнаружения инцидентов.

Выводы. Результаты исследования подтверждают перспективность совместного использования квантовых коммуникаций и ИИ для защиты ТИМ, АСУ ТП. Предложенный подход может быть применен при проектировании систем кибербезопасности и служит основой для дальнейших исследований в данной области.

Введение. Развивающиеся восточные регионы России располагаются преимущественно в криолитозоне, характеризующейся суровыми климатическими условиями. В таких условиях эксплуатируется и строится множество гидротехнических сооружений для обеспечения электроэнергией и водными ресурсами предприятий и населенных пунктов региона. Помимо этого, большое количество предприятий горнорудной, металлургической промышленности требуют создания накопителей отходов, обеспечивающих необходимые экологические требования. Эти задачи решаются в том числе путем возведения грунтовых гидротехнических сооружений: грунтовых плотин, защитных дамб, дамб накопителей вторичных материальных ресурсов. Практика эксплуатации таких сооружений в криолитозоне показывает, что возникновение аварийных ситуаций вызвано чаще всего нарушением температурно-фильтрационного режима, прогноз которого является сложной задачей, а используемые методы требуют дальнейшего совершенствования.

Материалы и методы. Рассматриваются результаты численных исследований формирования температурного режима однородной грунтовой плотины при отрицательных температурах воздуха. Решается температурно-фильтрационная задача для четырех вариантов постановки в зависимости от учета действующих физических процессов: воздействия фильтрации в теле плотины, фазовых переходов воды, функции изменения температуры во времени. Численные исследования проведены на основе метода конечных элементов с использованием программного комплекса PLAXIS 2D. Анализируется влияние каждого из влияющих факторов.

Результаты. Получены картины распределения температурной функции в расчетной области «грунтовая плотина – основание». Построенные графики изменения температуры в рассмотренных точках профиля плотины выявили степень влияния фильтрации и фазовых переходов воды на температурный режим сооружения.

Выводы. Движение фильтрующей воды в порах грунта в значительной степени влияет на скорость проникновения тепла внутрь конструкции и величину талой зоны в верховой призме сооружения. Учет фазовых переходов воды при рассмотренных условиях замедляет процесс растепления сооружения под действием теплового потока со стороны водохранилища. Методика расчета температурно-фильтрационного режима грунтовых сооружений требует дальнейшего уточнения и развития.

Введение. Переходные процессы, происходящие при регулировании климатической установки, характеризуются изменением параметров потока воздуха во времени. Производной величиной от этих параметров является теплота, поглощаемая элементами системы из потока или выделяемая ими в поток. Для интерпретации и общего анализа экспериментальных данных в качестве основного параметра предложена относительная избыточная теплота, показывающая динамику ее изменения относительно некоего ранее установившегося теплового баланса. Выполнен анализ изменения относительной избыточной теплоты при постоянной теплопроизводительности воздухонагревателя от двух ступенчато-последовательных изменений производительности вентилятора.

Материалы и методы. Метод исследования переходных процессов в потоке влажного воздуха основан на проведении эксперимента в натурных условиях. Регистрация изменения параметров воздухонагревателя и вентилятора в процессе регулирования производилась через одну секунду. Исследуемая система рассматривалась как система с сосредоточенными параметрами.

Результаты. Представлены результаты идентификации переходных процессов, основанные на использовании относительной избыточной теплоты.

Выводы. Установлено, что система «воздухонагреватель – вентилятор – помещение» при двух ступенчато-последовательных изменениях производительности вентилятора является линейной системой, для которой выполняются условия гомогенности, аддитивности, инвариантности и гармонической верности.

Введение. Прогнозирование температуры внутреннего воздуха здания в холодный период года при аварийном нарушении работы систем централизованного теплоснабжения напрямую связано с безопасностью жизни людей и строительных конструкций. Актуальность исследования заключается в разработке нового уравнения остывания, которое позволяет рассматривать остывание внутреннего воздуха помещения отдельно от ограждений, в то время как существующие формулы расчета рассматривают процесс остывания помещения регулярным на всем интервале времени, а воздух и ограждения помещения как единое целое. В качестве исследуемого помещения принято рядовое помещение типового этажа в многоквартирном жилом доме.

Материалы и методы. Результаты задачи остывания помещения после аварийного прекращения подачи теплоты получены тремя способами: с применением численного метода расчета с использованием уравнений нестационарной теплопроводности и нестационарного теплового баланса воздуха помещения; с помощью классического экспоненциального уравнения остывания Е.Я. Соколова и В.Н. Богословского; и с помощью новой разработанной формулы авторами.

Результаты. Разработана и верифицирована новая формула расчета остывания внутреннего воздуха помещения отдельно от ограждающих конструкций. Исследован процесс «блокирования» аккумулированной теплоты во внутренних ограждениях помещения на начальном этапе остывания при различной величине безынерционных тепловых потерь, что подтверждает необходимость в учете радиационной температуры помещения в классическом уравнении остывания. Проведен сравнительный анализ результатов времени остывания, полученных тремя методами расчета. Приведены графики изменения температуры внутреннего воздуха исследуемого помещения на интервале остывания до 2 и до 54 ч.

Выводы. Погрешность полученной методики относительно численного решения и классического уравнения остывания по модулю составляет менее 1 °C как на коротком промежутке остывания до 2 ч, так и на длительном до 54 ч.

Введение. Рассматривается проблема учета комплексного климатического воздействия при определении эффективной температуры наружного воздуха в Арктических регионах в зимний период. Проведен сравнительный анализ климатических факторов ряда населенных пунктов, расположенных на территории Крайнего Севера. Показано, что традиционные подходы расчета тепловой защиты зданий могут быть недостаточными для экстремальных климатических условий Арктики. Предложено учитывать комплексные климатические факторы — продолжительность низкотемпературных периодов и ветрового воздействия при определении эффективной температуры наружного воздуха в зимний период.

Материалы и методы. Применялись действующие нормативные документы, регламентирующие требования к тепловой защите ограждающих конструкций зданий и сооружений. Для анализа климатических параметров городов Крайнего Севера использовались официальные данные метеостанций.

Результаты. Проведенный анализ показал, что в отдельных Арктических регионах значения эффективной температуры наружного воздуха могут быть на 6–8 °C ниже, чем нормируемые значения «холодной пятидневки» t50,92. Наибольшее расхождение наблюдается в районах с высокой скоростью ветра (Анадырь, Норильск), где средняя скорость ветра в зимний период превышает 7 м/с, а количество дней в году с продолжительным ветровым воздействием составляет 120 дней и более. В городах, находящихся в зоне влияния сибирского антициклона (Якутск, Верхоянск), влияние ветра незначительно.

Выводы. Основным ограничением традиционной методики расчета при проектировании тепловой защиты зданий является отсутствие учета комбинированного климатического воздействия. Возникает необходимость в осуществлении перехода к многопараметрической модели для отдельных регионов, учитывающей комбинированное воздействие отрицательной температуры и скорости ветра при проектировании тепловой защиты зданий и сооружений, а также разработке региональных норм, учитывающих особенности ключевых климатических параметров территории Крайнего Севера.

Введение. Повышение энергоэффективности промышленных предприятий является одним из ключевых драйверов их технологического развития. Существующая практика нормирования удельных энергозатрат сталкивается с ограничениями: отсутствует унифицированный методический инструментарий, учитывающий технологическую динамику, экономическую волатильность и институциональные изменения. Цель исследования заключается в разработке и апробации комплекса экономико-математических моделей для расчета научно обоснованных нормативов энергоэффективности, дифференцированных по однородным отраслевым группам.

Материалы и методы. Теоретическую базу составили труды в области управления энергосбережением, методы прикладной статистики и эконометрического моделирования. Информационную основу — гипотетические данные для апробации инструментария. Применены три модели: статистическая (на основе нормального распределения и Z-оценок), робастная (на основе квартилей и межквартильного размаха) и регрессионная (множественный регрессионный анализ с учетом факторов-предикторов).

Результаты. Обоснован выбор удельных энергозатрат в качестве нормируемого показателя. Разработана последовательность этапов нормирования: сбор и очистка данных от выбросов, группировка предприятий по кодам ОКВЭД-2, применение математических моделей, систематизация и утверждение нормативов. На примере гипотетических сведений двадцати нефтеперерабатывающих заводов проведена апробация моделей. Сравнительный
анализ подтвердил, что выбор конкретного метода нормирования должен определяться целями регулирования, объемом выборки и доступностью факторных признаков.

Выводы. Предложенный комплекс моделей обеспечивает объективную дифференциацию нормативов в зависимости от целей регулирования, объема и качества информации. Статистическая модель применима на начальных этапах, робастная устойчива к выбросам, регрессионная позволяет индивидуализировать нормативы. Практическая значимость заключается в создании основы для ранжирования предприятий, обоснованного выбора приоритетов инвестирования и системной модернизации промышленности. Перспективным направлением является адаптация подхода к методам машинного обучения.

Введение. Рассматривается эволюция бережливого строительства с акцентом на его организационно-экономическое содержание и значение для повышения эффективности строительных организаций. Актуальность темы обусловлена ростом издержек, дефицитом сроковой дисциплины, потребностью в повышении производительности труда и качества управления строительными проектами. Особое внимание уделено дискуссионному вопросу о том, следует ли рассматривать lean construction как набор локальных инструментов или как целостную систему управления затратами, сроками и созданием ценности в строительстве.

Материалы и методы. Методологическую основу составили системный, историографический, сравнительный и контент-анализ, дополненные организационно-экономической интерпретацией результатов внедрения lean-подходов
по показателям потерь, производительности, сроков, качества и использования ресурсов. Проанализированы труды классиков бережливого производства и современные исследования в области экономики и управления строительством.

Результаты. Выделены этапы эволюции бережливого строительства, уточнено его содержание как организационно-экономической модели управления строительным производством, предложена классификация подходов по доминирующему механизму влияния на экономические результаты строительных организаций. Показано, что внедрение lean construction обеспечивает снижение трансакционных и производственных потерь, рост производительности труда, повышение предсказуемости сроков и улучшение качества проектной реализации.

Выводы. Обосновано, что бережливое строительство соответствует проблематике экономики и управления в строительстве, поскольку выступает инструментом повышения отраслевой эффективности, конкурентоспособности и инвестиционной устойчивости строительных организаций. Практическая ценность исследования состоит в возможности применения предложенной периодизации и классификации при разработке программ организационного развития и повышения производительности труда в строительстве.