Введение. Метод предельных состояний является основным инструментом в отечественной и зарубежной практике проектирования, однако его «полувероятностная» природа не позволяет явно учитывать распределения случайных величин. В то же время использование вероятностных методов, таких как First-Order Reliability Method (FORM), обес-печивает более объективную оценку безопасности. Особое внимание уделено отсутствию в отечественной нормативной базе четкой количественной характеристики целевого уровня индекса надежности β, что затрудняет оценку безопасности принятых проектных решений.

Материалы и методы. Исследование выполнено на примере расчета стальной балки, работающей в составе перекрытия офисного здания. Для анализа использованы два современных метода: метод предельных состояний (уровень I) и вероятностный метод надежности первого порядка FORM (уровень II). Исходные данные включали геометрические характеристики балки, плотности материалов и статистические свойства нагрузок.

Результаты. Расчеты по методу предельных состояний показали выполнение условий прочности при коэффициенте использования, близком к единице. Применение FORM позволило определить статистические параметры предельной функции, вероятность отказа и безотказной работы и соответствующий им индекс надежности β = 2,332. Сравнение с расчетами по европейским нормам выявило более высокие требования: при учете статистических характеристик нагрузок по JCSS требуемый момент сопротивления увеличивается на 27 %, а индекс надежности достигает значения β ≈ 2,943. Ни один из подходов не обеспечил нормативный уровень β = 3,8, установленный EN 1990 для конструкций класса RC2.

Выводы. Выявлена существенная расходимость оценок надежности при расчетах детерминистическим методом предельных состояний по российским и европейским нормам, также отмечены причины расхождений (модели распределений, параметры нагрузок и коэффициенты норм). Отмечена необходимость совершенствования национальных подходов к обеспечению надежности. Перспективными направлениями дальнейших исследований являются уточнение моделей распределения прочностных характеристик и нагрузок, а также разработка упрощенных инженерных методик применения вероятностных методов в проектировании.

Введение. Моделирование геотехнических систем сопряжено с проблемой неточности и неполноты данных о моделируемой системе. Существующие детерминистические методы расчета оснований не позволяют количественно оценить риски, связанные с пространственной изменчивостью свойств грунтов. Цель исследования — демонстрация применения стохастического подхода на основе рандомизированного метода конечных элементов (МКЭ) для оценки надежности и риска превышения допустимых осадок фундаментов храмового комплекса в Москве.

Материалы и методы. Использованы результаты инженерно-геологических изысканий на основе данных электроконтактного динамического зондирования (ЭДЗ), в ходе которого была проанализирована неоднородность механических свойств грунта в пространстве. Для прогнозирования конечной осадки основания применялись два подхода: детерминированный расчет по методу послойного суммирования и численное моделирование методом конечных элементов в OPTUM G2. Стохастический анализ проведен с применением метода случайных конечных элементов (Random Finite Element Method — RFEM), в котором пространственная изменчивость параметров грунта задается с помощью теории случайного поля. Заданы вертикальные и горизонтальные корреляционные расстояния, коэффициенты вариации деформационных характеристик грунта для каждого инженерно-геологического элемента (ИГЭ).

Результаты. Детерминированные расчеты методом послойного суммирования показали осадки в пределах 22–51 мм, не превышающие допустимых значений. Однако численное моделирование с помощью МКЭ выявило значительно большие осадки (56–118 мм в зависимости от принятого модуля деформации насыпных грунтов). Вероятностный анализ продемонстрировал, что при модуле деформации насыпных грунтов 5 МПа вероятность превышения предельной осадки для фундамента I составляет 61 %, для фундамента II — 23 %. Установлена высокая вероятность (около 9 %) возникновения недопустимой неравномерности осадки между фундаментами II и III.

Выводы. Показано, что традиционные детерминистические методы расчета могут не выявлять потенциально опасные сценарии работы основания. Применение стохастической методологии (RFEM) позволяет количественно оценить надежность основания и риски превышения предельных деформаций. Для внедрения современных методов расчета требуется уточнение нормативной базы, в частности, методики определения глубины зоны влияния и обработки данных полевых исследований с учетом пространственной изменчивости свойств грунтов.

Введение. В комбинированных арочных системах опоры часто выполняют шарнирными для исключения передачи момента на нижележащие конструкции. Среди шарнирных опор для арочных комбинированных систем рассматривают либо шарнирно-неподвижные опоры с обеих сторон, либо шарнирно-подвижную с одной стороны и нижнюю затяжку для восприятия распора. Рассмотрены преимущества и особенности применения обоих вариантов опор на примере анализа напряженно-деформированного состояния арки с лучевыми затяжками.

Материалы и методы. Сравнение проведено с помощью предварительного теоретического исследования и последующих численных расчетов. Расчетные модели реализованы в программном конечно-элементном комплексе SCAD с учетом геометрически нелинейного характера работы конструкции. Подбор усилий натяжения в затяжках выполнен по ранее опубликованному алгоритму.

Результаты. На основе анализа проведенных исследований и численных расчетов определены напряжения и перемещения в сечениях арки, а также установлены силы предварительного напряжения в стяжках для достижения минимального расхода металла. Наглядно продемонстрировано влияние шарнирной и жесткой опоры с одной стороны арки на напряжения, деформации и расход металла.

Выводы. По результатам сравнения комбинированной арочной системы с двумя неподвижными шарнирными опорами и арочной системы с одной шарнирно-подвижной опорой и нижней затяжкой выявлено, что в арке с подвижной опорой горизонтальные и вертикальные перемещения пояса арки выше. После подбора и перераспределения усилий преднапряжения в затяжках возникающие продольные и поперечные усилия в поясах обеих арок сопоставимы, однако изгибающий момент в арке с подвижной опорой вдвое меньше. По металлоемкости пояса обе арки имеют практически одинаковый расход стали, а по металлоемкости материала на затяжки в арке с подвижной опорой требуется в полтора раза больше количества материала на затяжки, так как необходимо больше усилия натяжения затяжек. Если нижняя затяжка отсутствует, если распор от арки воспринимается другими опорными конструкциями, то целесообразно использовать арки с неподвижными опорами. В случае отсутствия такой возможности следует применять арку с нижней затяжкой и с одной подвижной опорой.

Введение. Предмет исследования — определение параметров физически нелинейной расчетной модели стале-фибробетона (СФБ) для применения в численном анализе напряженного состояния блоков сборной тоннельной обделки при воздействии щитовых домкратов при продвижении тоннелепроходческого механизированного комплекса. Актуальность исследования обусловлена необходимостью учета характера работы СФБ после образования трещин при воздействии локальных нагрузок от щитовых домкратов. При наличии нормативно определяемых показателей остаточной прочности на растяжение по испытаниям на изгиб R0,5 и R2,5 (ГОСТ Р 59535, EN 14651) отсутствует методика перехода от этих показателей к параметрам нелинейных расчетных моделей. Цель исследования — разработка методики определения предельной прочности при растяжении ft и удельной энергии разрушения при растяжении Gt для модели Concrete Plastic Damage Model (CPDM) по результатам стандартных испытаний.

Материалы и методы. Использованы результаты испытаний образцов-призм с надрезом на изгиб с контролем раскрытия трещины, характеризуемые остаточными прочностями R0,5 и R2,5. Применен обратный численный анализ: моделирование испытаний выполнено в ПК ZSoil с использованием модели CPDM, проведена серия параметрических расчетов при варьировании ft и Gt и выполнен регрессионный анализ для установления функциональных связей между параметрами модели и остаточными прочностями СФБ на растяжение.

Результаты. Установлены закономерности влияния параметров ft и Gt на значения R0,5 и R2,5, получены регрессионные зависимости и построены номограммы для определения параметров модели CPDM по данным испытаний. Выполнены верификация методики и расчет блока тоннельной обделки при локальном нагружении щитовыми домкратами, подтвердившие адекватное воспроизведение процесса трещинообразования с учетом остаточной несущей способности СФБ на растяжение.

Выводы. Разработанный подход обеспечивает практическое определение параметров нелинейной модели CPDM по нормативным испытаниям СФБ и может применяться при проектировании и расчетах блоков тоннельной обделки, воспринимающих локальные сосредоточенные нагрузки от щитовых домкратов.

Введение. С помощью линейно-спектрального метода (ЛСМ) исследуется сейсмостойкость зданий повышенной этажности. Рассматриваются шесть зданий различной этажности рамно-связевой каркасной системы. Приведены собственные частоты и формы колебаний, проведена оценка изменения динамических характеристик сооружений при увеличении этажности и различной жесткости основания. Получены мозаики усилий и перемещений, а также изополя армирования. Выполнен анализ изменения напряженно-деформированного состояния основных несущих элементов здания в зависимости от этажности и условий опирания. Представлено предельное значение этажности для здания рассматриваемой конструктивной схемы при сейсмическом воздействии интенсивностью 9 баллов по шкале MSK-64.

Материалы и методы. Объектами исследования являются шесть монолитных железобетонных зданий различной этажности рамно-связевой конструктивной схемы с различными условиями опирания. Исследование производится с помощью ЛСМ. Расчет выполняется в соответствии с действующими нормативными требованиями к проектированию зданий в сейсмических районах.

Результаты. Результаты исследования позволили получить количественную оценку рациональности использования рамно-связевой конструктивной схемы для зданий рассматриваемой этажности. Установлено влияние этажности и жесткости основания на распределение усилий, перемещений и требуемого армирования вертикальных несущих элементов.

Выводы. Полученные результаты могут быть использованы при формировании рекомендаций по выбору конструктивной схемы, определению рациональных сечений вертикальных несущих элементов и оценке допустимой этажности зданий повышенной этажности, возводимых в сейсмических районах.

Введение. В настоящее время эксплуатируется большое количество кирпичных зданий, штукатурные фасады которых требуют периодического ремонта. Рассматривается проблема недостаточной долговечности фасадной отделки, так как ее выход из работоспособного состояния зачастую происходит значительно раньше истечения предусмотренных межремонтных сроков. Одной из ключевых причин преждевременного разрушения отделки является несовместимость технических свойств кирпичной кладки, штукатурного и красочного слоев, что проявляется в композиционной неустойчивости системы материалов, под влиянием циклических климатических факторов. Реализация комплексного подхода при формировании требований к отделке, определяющих работу фасадных материалов и основания как единой системы, представляется одним из важнейших направлений решения указанной проблемы. Цель исследования заключается в обосновании критериев и метода выбора систем отделки на основе обеспечения химической и физико-механической совместимости материалов с учетом воздействия на них эксплуатационных факторов. Представлен первый этап исследований, заключающийся в экспериментальном определении степени влияния вида вяжущего штукатурных растворов, а также наличия в системе грунтовочных и окрасочных составов на один из основных критериев выбора отделочной системы — паропроницаемость.

Материалы и методы. Критически важным критерием совместимости отделки и основания представляется сопоставимость величин паропроницаемости. Приведены результаты исследования паропроницаемости штукатурных систем отделки, отличающихся видом вяжущего, а также используемыми способами выравнивания под окраску.

Результаты. Показано, что применение накрывочных штукатурных слоев взамен шпаклевочных способствует повышению паропроницаемости и достижению значений, присущих кирпичной кладке. Выявлено, что применение гидрофобизатора в составе силикатной краски не оказывает значительного влияния на паропроницаемость, что может быть использовано при необходимости для систем с водоотталкивающими свойствами.

Выводы. Предложен подход к выбору материалов для штукатурной отделки фасадов кирпичных зданий на основе комплексной оценки совместимости. Разработаны предварительные рекомендации по подбору отделочных систем по критерию паропроницаемости, направленные на увеличение надежности эксплуатации фасадов и снижение затрат на ремонтные работы.

Введение. Исследование направлено на разработку и оптимизацию состава четырехкомпонентного вяжущего с использованием местного сырья Ирака. Целью являлось создание математической модели, описывающей влияние переменных факторов — соотношений компонентов добавок — на ключевые выходные параметры: прочность на сжатие и изгиб в возрасте 28 сут.

Материалы и методы. Материалами служили портландцемент ЦЕМ I 52,5Н, метакаолин (МК), зола-уноса (ЗУ) кирпичного производства и зола от сжигания финиковых косточек (ЗФК). Последний компонент представляет особый интерес для утилизации отходов в регионе. Образцы-балочки изготавливали из раствора по стандартной методике. Для оптимизации состава был применен метод рототабельного центрального композиционного планирования, позволивший построить уравнения множественной регрессии второго порядка.

Результаты. Получены адекватные регрессионные модели, связывающие прочности при изгибе Rизг и на сжатие Rсж с двумя факторами: соотношениями ЗУ/МК и ЗФК/МК. Анализ показал, что максимальная прочность достигается при частичной замене цемента (10 % массы) смесью активных минеральных добавок. Оптимальное соотношение компонентов в этой смеси составляет МК:ЗУ:ЗФК = (55–60):10:(30–35).

Выводы. Установлено, что наилучшие механические свойства (прочность на сжатие 72,4 МПа и на изгиб 7,58 МПа) демонстрирует состав: 90 % портландцемента, 6 % метакаолина, 1 % золы-уноса и 3 % золы финиковых косточек. Таким образом, работа подтверждает возможность эффективного использования местных промышленных и аграрных отходов Ирака для создания высокопрочного многокомпонентного вяжущего.

Введение. В большинстве городов и поселений России отмечается износ, а зачастую и отсутствие централизованной системы отвода и очистки поверхностных сточных вод (ПСВ). Это определяет актуальность рассмотренной проблемы повышения технологической надежности конструкций локальных очистных сооружений ПСВ.

Материалы и методы. Проведены анализ проектных и паспортных данных и практики эксплуатации ряда локальных очистных сооружений ПСВ в г. Москве, исследование и моделирование процесса очистки ПСВ фильтрационно-сорбционным методом на лабораторной и опытно-промышленной установке (ОПУ) при загрузке различными фильтрующими материалами в различных режимах и динамических условиях на реальных ПСВ, формирующихся на селитебных территориях, автомагистралях и промзонах г. Москвы.

Результаты. Натурные и экспериментальные исследования показали, что технологические решения и конструкции подобных установок имеют ряд существенных недостатков. Заявляемая степень очистки ПСВ по остаточному содержанию только трех показателей загрязнения является недостаточной для получения разрешения природоохранных органов на сброс очищенных сточных вод в водные объекты. Разработана усовершенствованная технологическая схема очистки ПСВ, в которой применена новая установка предварительной механической очистки ПСВ проточного типа из стеклокомпозитных материалов, на которую получен патент на полезную модель RU № 207418U1 «Устройство для очистки поверхностных сточных вод».

Выводы. Принимаемые в настоящее время к проектированию локальные проточные системы очистки ПСВ не соответствуют нормам проектирования, действующим в РФ, и не обеспечивают нормативные требования к степени очистки ПСВ, установленные природоохранным и водным законодательствами. Выполненные исследования на ОПУ подтвердили работоспособность лабораторной установки и выбор загрузок и реагентов, и продемонстрировали, что концентрация ПСВ после доочистки на фильтрах с различными фильтрующими загрузками соответствует предельно допустимым концентрациям загрязнений водного объекта рыбохозяйственного значения, а также
СанПин 1.2.3685–21.

Введение. Представлены результаты исследования модифицированных полимерных ультрафильтрационных мембран, применяемых для разделения стабильной эмульсии технологических вод оборотных циклов водоснабжения, трубоэлектросварочных цехов, тепловыделяющей сборки металлургического предприятия.

Материалы и методы. Эксперименты по фильтрации сточных вод с содержанием коллоидно-растворенных и взвешенных примесей нефтепродуктов проводили при поддержании постоянного давления фильтрации 0,2 МПа. Режим фильтрации тупиковый. Перед каждой серией экспериментов в эмульсию вводили коагулянт в установленных дозах. Процесс фильтрации выполняли с использованием лабораторной фильтрационной ячейки. В качестве фильтрующего элемента применяли половолоконную ультрафильтрационную мембрану из поливинилиденфторида. Для повышения гидрофильности поверхность мембраны подвергали двухступенчатой модификации с последовательной обработкой растворами таниновой кислоты и перманганата калия в буферных растворах с различным значением pH.

Результаты. Установлено, что модифицированные мембраны обеспечивают высокую степень удаления нефтепродуктов и органических соединений, определяющих химическое потребление кислорода (ХПК). Определена оптимальная доза коагулянта — 20–25 мг/дм3 по Fe3+, при которой достигается минимальное содержание нефтепродуктов (до 0,2 мг/дм3) и ХПК (до 190 мг/дм3) в фильтрате. Удельная производительность мембран составила 17–12 л/(ч·м2)
при дозах коагулянта 5–25 мг/дм3. Дальнейшее увеличение дозы коагулянта нецелесообразно из-за отсутствия значимого улучшения эффективности очистки и роста затрат на реагенты.

Выводы. Полученные результаты подтверждают перспективность применения модифицированных ультрафильтрационных мембран для удаления эмульгированных нефтепродуктов при очистке и доочистке сточных вод.

Введение. Наиболее перспективной из быстроразвивающихся энергосберегающих технологий, используемой в системах жизнеобеспечения, является регулирование производительности вентиляционной установки в зависимости от качества внутреннего воздуха в обслуживаемых помещениях. В процессе регулирования происходят переходные процессы, сопровождающиеся колебаниями параметров воздуха в помещении. Изучение закономерностей развития переходных процессов в потоке воздуха необходимо для конструирования энергоэффективных элементов климатических систем, разработки адаптивных алгоритмов управления микроклиматом. Представлены и проанализированы экспериментальные данные об изменениях параметров воздушного потока и теплоты в системе «воздухонагреватель – вентилятор – помещение» при ступенчато-последовательном регулировании производительности вентилятора.

Материалы и методы. Метод изучения процесса теплообмена между воздухом, климатической установкой и обслуживаемым помещением основан на натурном эксперименте, осуществленном в реально эксплуатируемом здании. Параметры воздушного потока в исследуемой системе регистрировались как для системы с сосредоточенными параметрами.

Результаты. При различных временных интервалах между скачками изменения производительности вентилятора и для разных режимов работы воздухонагревателя экспериментально исследованы переходные процессы изменения параметров воздушного потока.

Выводы. Минимальная продолжительность переходного процесса изменений параметров воздушного потока, проходящего через климатическую установку, достигается при некоторой оптимальной величине временного интервала между скачками производительности вентилятора.

Введение. Отмечена актуальность концепции детерминированной модели (ДМ) организационно-технологической надежности строительства (ОТН) для развития и освоения Арктического региона России. Изложены методы разработки ДМ ОТН. В том числе даны инженерные формулировки определений ключевых понятий, цели разработки ДМ ОТН, показано применение метода описания ОТН с позиций общей теории систем, выполнено структурирование ДМ ОТН на математическую и инженерную части, рассмотрена связь ДМ ОТН с информационными технологиями.

Материалы и методы. При описании ОТН как системы в явном виде показано ее влияние на результат строительного периода инвестиционного проекта. Инженерная часть ДМ ОТН представлена как метод координирования исполнителей организации и управления строительным производством при решении технологически и организационно связанных задач выполнения технологических процессов в проектных отметках объекта капитального строительства и их ресурсного обеспечения. Практической основой инженерной части ДМ ОТН показана штатная схема координирования исполнителей, алгоритмически связанная с математической частью ДМ ОТН.

Результаты. Результаты исследования приведены в виде системы символьных выражений характеристик системы ОТН, анализа свойств специальных сферических функций высшего математического анализа применительно к теме исследования, в виде таблицы штатной схемы координирования решения производственных задач, соответствующей ей имитационной модели функционирования инженерной части ДМ ОТН, в свою очередь, параметрически связанной с математической частью модели, а также в виде таблицы сравнения эксплуатационных характеристик различных платформ разработки специального программного и коммуникационного обеспечения функционирования ДМ ОТН.

Выводы. Применение ДМ ОТН позволит своевременно прогнозировать и устранять неблагоприятные тенденции производства. Разработка ДМ ОТН является перспективной, со среднесрочной продолжительностью, комплексной, выполняемой специалистами различных специальностей: технологии возведения зданий и сооружений, организации строительного производства, управления строительным производством, управления производственной деятельностью предприятия, а также IT-специалистами.

Введение. Приведены результаты исследования жизненного цикла (ЖЦ) многофункциональных объектов строительства с учетом их функциональной специфики. Научная проблема исследования заключается в несоответствии существующих способов управления проектами строительства многофункциональных объектов современным требованиям к качеству и эффективности их реализации в рамках теории управления ЖЦ. Объектом исследования являются организационно-технологические решения (ОТР), реализуемые в рамках сквозных процессов через этапы проектирования, строительства и эксплуатации в ходе ЖЦ. Предмет исследования — комплекс критериев оценки качества принимаемых решений: стоимости, надежности, технологичности и функциональности. Цель исследования — разработка многокритериальной системы оценки комплекса ОТР для управления ключевыми сквозными процессами ЖЦ многофункционального объекта.

Материалы и методы. В качестве материалов исследования предложена база данных ОТР, привязанных к этапу ЖЦ строительного объекта и виду сквозного процесса. Разработанная математическая модель выбора и оценки проектных решений на основе матричного метода обработки данных позволяет проводить комплексный анализ эффективности проекта строительства в течение ЖЦ многофункционального объекта.

Результаты. Представлены: база данных ОТР для сквозных процессов на протяжении ЖЦ многофункционального объекта строительства, математическая модель выбора и комплексной оценки проектных решений, практический инструмент управления ЖЦ на основе сравнения различных сценариев организации этапов жизненного цикла и выбора оптимального по критерию стоимости и технологическим характеристикам решений.

Выводы. Область применения инструмента оценки лежит в постановке задачи оптимизации стоимостных и технических характеристик сценария управления ЖЦ многофункционального объекта. Оптимальный выбор технологий, материалов и планировочных решений дает возможность снизить затраты на строительство и эксплуатацию, повысить долговечность и комфортность зданий.

Введение. Актуальность исследуемой темы определяется тем, что транспортная логистика принимает непосредственное участие в обеспечении предприятий, в том числе инвестиционно-строительной сферы (ИСС) материальными потоками, реализации готовой продукции, от эффективности и сбалансированности этого вида логистики зависит экономический рост, обороноспособность страны и качество жизни населения. Цель исследования заключается в анализе текущих проблем и характеристики логистической транспортной системы России в контексте действующих санкций и выявлении возможных путей их решения.

Материалы и методы. В исследовании анализа контейнерных перевозок в портах России использовались данные из официальных статистических отчетов и публикаций в области логистики и транспорта. В качестве методов исследования применены количественный анализ, сравнительный анализ динамики грузопотоков по различным маршрутам и видам транспортировки.

Результаты. Рассматриваются основные виды санкций, их влияние на транспортную систему страны и последствия для экономики, определены новые тренды в логистической деятельности, предлагаются меры по снижению негативного влияния антироссийских санкций, такие как оптимизация транспортной инфраструктуры, активная поддержка частных инициатив и развитие новых моделей логистического взаимодействия. Особое внимание уделено переориентации логистической деятельности с западного на восточное и южное направления. Также сделан акцент на дальнейшем развитии отечественного программного обеспечения и интеграции новых технологий для повышения эффективности логистики.

Выводы. Потребность в создании надежной логистической системы для обеспечения экономического роста страны и ее ИСС становится критически важной, особенно в контексте переориентации грузопотоков на Восток. Новая логистика подразумевает использование прокси-государств и прокси-покупателей, что создает новые экономические вызовы и возможности.