Введение. Рассматривается главное здание усадьбы Мусиных-Пушкиных на Спартаковской улице в Москве. Статья в некотором роде является продолжением затронутой ранее темы, освещенной в работе «Дом Д.А. Шепелева в составе главного дома усадьбы Мусиных-Пушкиных по материалам историко-архитектурных исследований» (Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. Вып. 6). В указанной публикации подробно раскрывались история первых этапов формирования главного дома и выявление его первоначального облика. Однако было бы несправедливо не осветить и последующие этапы существования домовладения и его главной постройки, в частности. Цель работы — рассмотрение раскрытого предшествующим исследованием первоначального «барочного» объема в контексте более поздних, в том числе и ценных напластований. И, как следствие, формирование концепции реставрации столь сложной многосоставной постройки.

Материалы и методы. Использован сравнительно-исторический метод, позволивший рассмотреть материалы исследования в кругу стилистически и типологически близких примеров. Также проанализированы примеры реставрационных работ прошлых лет, примененные в отношении аналогичных многосоставных построек с богатой строительной историей. Произведен анализ примененных на данных постройках методов реставрации и сохранения более древних фрагментов.

Результаты. Выявлена строительная периодизация памятника, датирована существующая объемно-планировочная структура, обнаружены и изучены первоначальные элементы постройки и выделены более поздние напластования. Все это позволило предложить проект реставрации главного дома усадьбы с выполнением архитектурных раскрытий более древних участков.

Выводы. Предложенный проект реставрации является результатом комплексных исследований и дает возможность выразить исторический облик здания с раскрытием более ранних его объемов. Так, главный дом усадьбы обогатит фактуру и украсит историческое пространство одного из интереснейших усадебных ансамблей Москвы.

Введение. На значительные по площади морские пространства распространяется суверенитет России, а достаточно большой состав видов хозяйственной деятельности, которые формируются на морских акваториях, нуждается в пространственном планировании и правовом регулировании. В основе методологии исследования применены пространственный и нормативно-правовой подходы. Представлены методология и структура морского комплексного плана, предложена система взаимосвязанных документов территориального и морского планирования, рассмотрены принципы развития приморских территорий и прибрежных акваторий морей как взаимосвязанных объектов планирования. Для разграничения морской акватории по функциональному использованию для различных субъектов морской деятельности предлагается применение градостроительных методов и подходов территориального планирования. Территориальное и морское пространственное планирование (МПП) объединяет прибрежные акватории и приморские территории в единый объект управления. Данное положение рассмотрено на примере приморских регионов, для комплексного развития которых необходима разработка комплексных морских планов.

Материалы и методы. Проведен анализ отечественных исследований и международной практики в области МПП, сопоставлены инструменты морского и территориального планирования, варианты реализации инструментария МПП.

Результаты. Обоснована и предложена структура документов МПП, содержание морских комплексных планов и их связь с документами территориального планирования.

Выводы. Реализация МПП на национальном и региональном уровне позволит дополнительно усилить позиции страны в новых геополитических раскладах освоения Арктики, акваторий Тихого и Атлантического океанов. Морское пространственное планирование имеет также большое значение для исключения межотраслевой несогласованности субъектов морской деятельности и уполномоченных контрольных органов.

Введение. Ствольно-подвесные здания обладают рядом важных конструктивных особенностей, заключающихся в повышенной гибкости их несущих элементов. Это может быть использовано для снижения сейсмической нагрузки на конструкции высотных зданий. Однако технические сложности возведения, а также методы расчета, не позволявшие получить данные о поведении подвесных конструкций при сейсмическом воздействии, послужили препятствием для применения ствольно-подвесной системы при строительстве высотных зданий. Другим подходом к обеспечению сейсмической защиты высотных зданий является устройство динамических гасителей колебаний. Подвесные конструкции в зданиях с несущим стволом потенциально могут выполнять роль динамических гасителей колебания. Современные методы расчета математических моделей дают возможность проверить это предположение. Представлено новое конструктивное решение ствольно-подвесного здания, а также дана оценка влияния инженерных параметров подвешенной части здания на его сейсмостойкость.

Материалы и методы. Численное моделирование зданий с предлагаемым конструктивным решением в условиях сейсмического воздействия выполнено в программном комплексе ЛИРА во временной области в шаговой нелинейной постановке. Эффективность применения рассматриваемого конструктивного решения здания оценивается на основе данных о перемещениях и ускорениях несущих конструкций при сейсмическом воздействии.

Результаты. Обнаружены закономерности влияния величины продольной жесткости упругих связей и массы верхнего подвешенного блока этажей на перемещения и ускорения несущих конструкций здания. На основе сравнительного анализа сведений о деформированном состоянии сооружения в ходе сейсмического воздействия определены оптимальные параметры подвешенных конструкций, позволяющие снизить колебания всего здания.

Выводы. Изменение массы подвешенных этажей и жесткости связей между элементами ствольно-подвесного здания может привести к снижению перемещений и ускорений несущих конструкций, гашению колебаний системы. Дальнейшие исследования могут быть посвящены аналитическому определению оптимальных параметров подвешенных конструкций, обеспечивающих восприятие и рассеивание колебательной энергии сейсмического воздействия.

Введение. Ветроэнергетика играет ключевую роль в развитии возобновляемых источников энергии, особенно в удаленных районах Арктики с автономными энергосистемами. Обеспечение надежности и долговечности опорных конструкций ветроэнергетических установок (ВЭУ) в арктической зоне Российской Федерации является важной научно-технической задачей. Уникальные климатические условия, включающие низкую температуру, сильные ветровые нагрузки, снег и обледенение, значительно усложняют проектирование таких объектов. Цель исследования — разработка комплексной методики аэросервоупругого моделирования ВЭУ для оценки несущей способности опорных конструкций и оптимизации несущей конструктивной системы ВЭУ.

Материалы и методы. На примере ВЭУ мощностью 100 кВт высотой 30 м используется импульсно-лопастный анализ и аэросервоупругое моделирование в программном комплексе (ПК) QBlade, для расчета напряженно-деформированного состояния несущей конструктивной системы применяется конечно-элементный ПК FEA NX. Рассмотрены расчетные режимы работы ВЭУ с различными условиями ветра и обледенения. Моделирование охватывает как рабочие, так и экстремальные режимы эксплуатации, включая анализ динамических нагрузок и влияние резонансных эффектов.

Результаты. Разработана методика аэросервоупругого моделирования, позволяющая учитывать сложные эксплуатационные и климатические воздействия на элементы ВЭУ. Определены нагрузки на элементы ВЭУ, в том числе в различных режимах работы и при обледенении ветроколеса, выявлены их экстремальные сочетания. Выполнен анализ прочности и устойчивости опорных конструкций. Предложены конструктивные мероприятия для повышения несущей способности конструктивной системы. Сформулированы рекомендации по дальнейшей оптимизации конструкции ВЭУ для эксплуатации в арктических условиях.

Выводы. Методика позволяет учитывать климатические факторы Арктики для оценки несущей способности опорных конструкций ВЭУ. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании арктических ВЭУ класса S, а также при разработке методических рекомендаций по расчету ветроэнергетических установок, для повышения надежности и эффективности конструкций ВЭУ, используемых в арктической зоне РФ.

Введение. Практика проектирования металлоконструкций показывает, что действительная работа конструкций узловых сопряжений практически никогда не является «чистым» шарниром и не существует «абсолютно жесткого» соединения элементов. В EN 1993-1-8 узлы металлических конструкций классифицируются как жесткие, номинально-шарнирные и полужесткие в зависимости от соотношения начальной вращательной жесткости узла и редуцируемой погонной жесткости. Актуальность исследования заключается в уточнении критериев отнесения баз внецентренно сжатых колонн к жестким, что позволит использовать методику EN 1993-1-8 в отечественной практике проектирования.

Материалы и методы. Применен сравнительный анализ типовых решений баз внецентренно сжатых колонн и произведена оценка их жесткости по EN 1993-1-8. Выполнен анализ влияния податливости баз внецентренно сжатых колонн одноэтажных промышленных зданий со смещаемой рамой на расчетную длину колонны и коэффициент снижения расчетного сопротивления (прочности) по пределу текучести.

Результаты. Приведена классификация узлов стальных конструкций с точки зрения конструктивной работы в соответствии с отечественной практикой проектирования стальных конструкций, базирующейся на СНиП II-23 (СП 16.13330). Представлены отличия в классификации узлов в зависимости от их вращательной жесткости по EN 1993-1-8. Проведена оценка жесткости баз типовых колонн и разработаны рекомендации по изменению критерия их классификации.

Выводы. Выполнена оценка жесткости типовых внецентренно нагруженных баз колонн. Установлено, что более 50 % типовых баз колонн попадают в разряд полужестких, что в соответствии с требованиями EN 1993-1-8 недопустимо. На жесткость баз колонн толщина плиты и класс прочности бетона фундамента влияют в меньшей степени. Жесткость на 60 % зависит от марки (класса) стали и диаметра анкерных болтов и высоты колонны. На основании этого рекомендуется пересмотр конструктивных решений, принятых в типовых решениях, или критериев отнесения типа базы колонны к жесткой.

Введение. Проблема обеспечения механической безопасности зданий и сооружений при аварийных воздействиях силового и средового характера сопряжена с необходимостью оценки их живучести. Свойство живучести объектов проявляется после наступления аварийной ситуации и тесно связано с процессом оценки устойчивости конструктивной системы к прогрессирующему разрушению. В настоящее время существуют предложения по оценке живучести в концептуальном виде и в виде общих аналитических выражений, требующих адаптации к конкретной конструктивной системе. Предлагаются методика и пример одного из вероятностных показателей расчета живучести.

Материалы и методы. Вероятностный показатель вычисляется на основе классической теории надежности с модификацией формулы для индекса надежности, в которую входят значения случайных величин изгибающих моментов, воспринимаемых сечением, и моментов, вызванных внешней нагрузкой. Показатель вычисляется для схемы разрушения, не предполагающей образование вантового механизма, т.е. прогрессирующее разрушение локализуется путем образования нескольких пластических шарниров с учетом работы бетона в предельном состоянии. Для моделирования случайных величин используется метод статистических испытаний с учетом экспериментальных данных о разбросах нагрузок и механических характеристик материалов.

Результаты. Рассмотрен пример двух сценариев аварийных воздействий на монолитную раму многоэтажного здания, превентивно спроектированную с учетом возможности восприятия аварийных воздействий. Смоделированы разбросы предельных изгибающих моментов, вычислены характеристики надежности элементов, вероятности безотказной работы системы с учетом локализации прогрессирующего разрушения, вероятностный показатель живучести для каждой аварийной ситуации.

Выводы. Предложена методика количественной оценки живучести на основе вероятностного показателя, учитывающего возможность безотказной работы части конструктивных элементов системы и отказа отдельных элементов в зоне локализации аварийного воздействия. Показана работоспособность предлагаемой методики на конкретных примерах, что позволит оценивать живучесть как проектируемых, так и восстанавливаемых конструктивных систем.

Введение. В современных многоэтажных зданиях, строящихся из различных материалов, все больше применяется стальной каркас, который обеспечивает гибкость планировочных решений и сокращает сроки строительства. Различные типы перекрытий, такие как монолитные железобетонные плиты и сборные многопустотные плиты, позволяют ускорить монтаж и повысить прочность конструкции, а также обеспечивают передачу горизонтальных нагрузок. Для оптимального проектирования перекрытий из сборных плит, особенно опирающихся на нижнюю полку стальных балок, необходимо использовать численное моделирование методом конечных элементов, чтобы точно учесть особенности работы конструкций и повысить их эффективность.

Материалы и методы. При формировании конечно-элементной модели использованы стержневые элементы для колонн и балок, а также конечные оболочечные элементы для плит перекрытия, что дает возможность точно моделировать их жесткость и поведение под нагрузками. Для учета особенностей работы сборных железобетонных плит рассмотрено несколько подходов: применение жестких вставок и триангуляция контура, а также создание шарниров с расшивкой узлов для моделирования соединений и совместной работы элементов. В расчетах использовались численные параметры жесткости и закрепления, а также учтены особенности опирания и эксцентриситетов, что повышает точность моделирования и позволяет оценить усилия и прогибы в конструкции.

Результаты. Определены максимальные вертикальные перемещения балок для обоих рассмотренных вариантов численного моделирования. Получены изгибающие моменты в балках и выполнено сравнение полученных значений для численного и теоретического расчетов.

Выводы. Численные исследования показали, что вариант с моделированием сборных железобетонных плит с помощью триангуляции контура (без использования жестких вставок) более точно отражает характер работы конструкции перекрытия. Усилия в балках, полученные при этом способе моделирования, оказываются больше, чем при использовании в модели жестких вставок.

Введение. Проектирование свайных фундаментов на просадочных (лёссовых) грунтах представляет одну из наиболее актуальных задач в геотехнике. Широкое распространение таких грунтов и их высокая чувствительность к увлажнению создают риски значительных осадок и деформаций зданий. В связи с этим важно использование современных расчетных методов и моделей, которые позволяют более точно прогнозировать поведение оснований при различных эксплуатационных условиях.

Материалы и методы. Для анализа несущей способности свайных фундаментов применены два подхода: расчеты по нормативной документации и численное моделирование в программном комплексе PLAXIS 2D. В качестве расчетной модели грунта выбрана Hardening Soil, учитывающая упругие и пластические свойства, а также влияние замачивания и уплотнения. Моделировались буронабивные сваи с уширенной пятой, что дает возможность более реалистично оценивать взаимодействие свай с грунтом.

Результаты. Численные расчеты показали, что при замачивании грунтов максимальная осадка увеличивается с 6,38 до 14,58 см, а при учете собственного веса грунта — до 15,21 см, что приближается к предельно допустимым значениям по СП 22.13330.2016. Использование свай с уширением позволило добиться более равномерного распределения нагрузок и уменьшения деформаций. Дополнительно рассмотрены методы снижения просадочности, включая предварительное замачивание, упрочнение грунтов и дренажные мероприятия.

Выводы. Результаты моделирования подтвердили эффективность применения модели Hardening Soil для анализа осадок на просадочных грунтах. Использование буронабивных свай с уширенной пятой и инженерных мероприятий по упрочнению основания способствуют уменьшению осадок до нормативных значений, обеспечивая надежность и долговечность сооружений. Исследование подчеркивает актуальность комплексного подхода при проектировании фундаментов на сложных грунтах.

Введение. Динамическое давление измеряется во многих сферах жизнедеятельности человека. Разместить датчик непосредственно в точке приемника давления часто не представляется возможным. Приходится использовать соединительные трубки. Рассматривается диагностика измерительной системы для получения динамических характеристик потока в модели водосбросного тракта гидротурбины. Цель исследования — определение оптимальной длины соединительной трассы и проверка передаточных характеристик используемой измерительной системы.

Материалы и методы. Для диагностики измерительной системы создан специальный стенд. Программное обеспечение для обработки сигналов реализовано в среде графического программирования LabVIEW. Алгоритмом преобразования сигналов датчиков из области времени в область частот являлось дискретное преобразование Фурье. В измерительной системе применялись датчики давления XGZP6857A. Использовался аналого-цифровой преобразователь NI USB 6225. Калибровка выполнялась стандартным методом путем проведения «эталонных» экспериментов в аэродинамической установке AeroLab. Эталонным прибором стал дифференциальный цифровой манометр ЭКО-ИНТЕХ ДМЦ-01М.

Результаты. По итогам проведенных опытов получены значения пульсаций давления при шести различных длинах соединительных трубок. В экспериментах использовались соединительные трубки следующих длин: 20, 40, 70, 150, 400, 900 мм. Пульсации давления записывались в диапазоне от 0 до 70 Гц с шагом 10 Гц. При дальнейшем анализе сигналов были получены спектры пульсаций давления и зависимости амплитуды пульсаций давления от длины соединительной трубки.

Выводы. Описанный стенд может применяться для динамической калибровки датчиков давления в диапазоне частот до 70 Гц при различной длине соединительных трубок. Измерительная система, рассмотренная в статье, может быть использована для получения динамических характеристик потока в модели водосбросного тракта гидротурбины при применении медных соединительных трубок до 400 мм длиной.

Введение. Электрические водяные котлы — один из вариантов тепловых генераторов, применяемых в автономных системах теплоснабжения. По сравнению с традиционными тепловыми генераторами на углеводородном топливе, они дешевле, проще в эксплуатации и монтаже, безопаснее. В ряде регионов страны тарифы на электрическую энергию позволяют им конкурировать с традиционными котлами по экономическим показателям. Цель исследования — определить и сравнить показатели энергетической эффективности электрических тепловых генераторов с разными типами камер нагрева с теплоносителями вода, антифриз; оценить возможность запуска системы теплоснабжения из переохлажденного состояния.

Материалы и методы. Исследования носят экспериментальный характер, испытания проведены на исследовательском стенде завода «Ардерия». Установлены характеристики энергетической эффективности электрических тепловых генераторов с объемной камерой нагрева с нагревательными элементами, контактирующими с теплоносителем и проточной камерой косвенного поверхностного нагрева. Выполнены испытания запуска системы в морозильной камере.

Результаты. Определены коэффициенты энергетической эффективности исследуемых образцов электрических тепловых генераторов, составившие в среднем 93,5 % для объемных камер нагрева и 0,97 % для камер проточного типа. Классифицированы составляющие тепловых потерь электрических генераторов. Применение антифризов снижает показатели энергетической эффективности тепловых генераторов на 2,1 %. Подтверждена возможность запуска системы теплоснабжения с электрическим тепловым генератором с проточной камерой нагрева из переохлажденного состояния с температурой –16 °С.

Выводы. Результаты исследования показали существенные преимущества электрических тепловых генераторов с камерой нагрева проточного типа с косвенным поверхностным нагревом над тепловыми электрическими генераторами с объемной камерой нагрева.