Введение. Оптимальный аэрационный режим и гигиенические нормативы содержания выбросов автомобилей в воздухе жилых зон городов обеспечиваются путем выбора рациональных решений по направлению трассы, планировке, застройке и озеленению транспортных коммуникаций. Цель исследования — изучение закономерностей рассеяния отработавших газов автомобильного транспорта на городских улицах с разработкой градостроительных мероприятий по повышению качества воздуха и обеспечению комфортного аэрационного режима в пешеходных зонах и общественных пространствах.

Материалы и методы. Проведены отбор и химический анализ проб воздуха на содержание токсичных ингредиентов и анемометрические съемки на магистральных дорогах и улицах крупного города, моделирование процесса рассеяния выбросов автомобильного транспорта полосами озеленения на экспериментальном полигоне.

Результаты. Установлено влияние приемов планировки и застройки на аэрационный режим и качество атмосферного воздуха городских улиц. Определена газозащитная эффективность полос зеленых насаждений разной конструкции. Предложены формулы для расчета снижения концентрации оксида углерода полосами озеленения в зонах пешеходного движения на городских дорогах и улицах.

Выводы. На участках городских дорог, не связанных с застройкой, наиболее эффективными по газозащитным свойствам являются полосы озеленения плотной конструкции. На застроенных участках городских дорог и улиц максимальное снижение концентрации ингредиентов в тротуарной части наблюдается при высоте полос зеленых насаждений на уровне средних этажей зданий. При плотной застройке городских улиц наиболее высокое качество воздуха в пешеходных зонах и общественных пространствах обеспечивают полосы древесных растений с высоким штамбом и открытым подкроновым пространством. В городах с низкими среднегодовыми скоростями ветра для снижения загазованности уличные пространства раскрываются с наветренной стороны путем использования приемов торцовой, точечной и свободной застройки.

Введение. Расчет частоты собственных колебаний входит в основу исследования динамики конструкций и базируется, как правило, на численных методах. В тех случаях, когда конструкция статически определима и имеет периодическую структуру, для оценки первой собственной частоты возможны и аналитические решения. Наиболее известны метод Рэлея для оценки частоты сверху и метод Донкерлея, дающий приближенную оценку снизу. Выводятся простые аналитические оценки зависимостей первых частот колебаний плоской фермы от числа панелей и параметров конструкции.

Материалы и методы. Балочная статически определимая ферма имеет подъем в средней части. Для аналитического расчета первой частоты собственных колебаний используется упрощенный вариант метода Донкерлея. Усилия в стержнях, входящие в формулу, рассчитываются в символьной форме методом вырезания узлов с применением стандартных операторов системы компьютерной математики Maple. Для установления жесткости конструкции применяется формула Максвелла – Мора. Предполагается, что масса фермы равномерно распределена по всем ее узлам. С целью обобщения последовательности отдельных решений для ферм различного порядка на произвольное число панелей используется метод индукции. Формула для второй собственной частоты получается методом трехточечной коллокации, исходя из условия подобия кривой зависимости первой частоты от числа панелей.

Результаты. Выведены формулы для двух первых частот собственных колебаний фермы. Аналитические решения сравниваются с численными, полученными для всего спектра частот. Показано, что с увеличением числа панелей точность аналитических решений растет.

Выводы. Аналитический метод оценки первой и второй частоты применим для решения задач о регулярных конструкциях. Преимущество метода состоит в независимости его точности от порядка регулярности конструкции. Простая форма результата позволяет использовать разработанный метод для выбора оптимальных параметров объекта без трудоемких компьютерных вычислений.

Введение. В условиях реконструкции зданий с освоением подземного пространства контроль деформаций фундаментов имеет ключевое значение. Традиционные критерии, основанные только на величинах осадки и относительной ее неравномерности, не позволяют в полной мере учитывать пространственное распределение деформаций и взаимосвязь с инженерно-геологическими и конструктивными факторами.

Материалы и методы. Применена цифровая методика прогнозирования деформаций оснований реконструируемых зданий, базирующаяся на аппроксимации осадки кубическими сплайнами и последующем анализе ее производных функций (угла наклона и кривизны). Методика включает: формализацию алгоритма построения непрерывных профилей осадки и вычисления ее производных по данным геодезического мониторинга; проверку корректности методики на выборке объектов реконструкции в Москве и Санкт-Петербурге с различными параметрами котлованов, протяженностью и ориентацией стен, а также инженерно-геологическими условиями; использование методов машинного обучения (МО) для выявления связей между геометрическими параметрами котлованов, характеристиками грунтов и наблюдаемыми деформациями.

Результаты. Построенные поля осадки и ее производных позволили локализовать зоны максимальных деформаций между марками и зафиксировать случаи превышения предельных значений, установленных нормативами. Методы МО продемонстрировали возможность прогнозирования параметров деформаций (C′, D′) по внешним данным о геометрии и грунтовых характеристиках, обеспечив приемлемую точность на ограниченной выборке.

Выводы. Применение кубической сплайн-аппроксимации осадок основания, реконструируемых с устройством подземной части зданий и вычисления углов наклона и кривизны подошвы фундамента, расширяет традиционный инструментарий анализа, позволяя выявлять локальные зоны деформаций, недоступные при линейном приближении. Интеграция с алгоритмами МО открывает перспективу использования методики для прогноза поведения оснований в новых проектах реконструкции с освоением подземного пространства в условиях плотной городской застройки.

Введение. Рассматриваются гармонические продольные волны в полубесконечных дискретно-неоднородных вязко-упругих стержнях, составленных из произвольного числа вязкоупругих слоев. Цель исследования — разработка аналитического решения, а также изучение влияния свойств слоистых материалов и моделей вязкоупругости на дисперсию и затухание волн, что важно для колебательных процессов.

Материалы и методы. Метод основан на спектральном представлении уравнений движения и применяется к классическим моделям Кельвина – Фойгта, Максвелла и стандартного линейного твердого тела. Получены явные комплексные дисперсионные соотношения, выражения для коэффициента затухания и критерии резкого роста амплитуды при переходе волны через границу слоев.

Результаты. Выявлены зависимости демпфирования от модуля упругости, плотности и времен релаксации/ретардации.

Выводы. Предложенный аналитический подход обеспечивает надежную основу для целенаправленного конструирования виброизолирующих метаматериалов и сейсмических барьеров с заданными частотными свойствами.

Введение. Исследуются деревокомпозитные стеновые панели, работающие под действием сдвигающей нагрузки, сдвиговая жесткость которых обусловлена включением обшивок за счет соединения их с каркасом упругоподатливыми связями сдвига. Предложена численная методика расчета прочности элементов каркаса, определена величина перемещений и приведенного модуля сдвига панели с учетом изменения коэффициента жесткости в зависимости от направления результирующего вектора деформации сдвиговых связей относительно направления волокон деревянных ребер каркаса.

Материалы и методы. Метод решения задачи базируется на вариационном принципе строительной механики, а именно — минимуме общей потенциальной энергии системы в деформированном состоянии. Деформация системы описывается двумя независимыми параметрами: углами поворота граней обшивки относительно оси горизонтальных и вертикальных ребер. Через данные параметры выражается потенциальная энергия деформации коннекторов, изгиба деревянных ребер каркаса и работа внешней сдвигающей силы, приложенной в уровне верхней обвязки. Сумма данных углов и угла сдвига обшивок дает угол наклона стоек к вертикальной оси, через который определяется величина деформации сдвига панели.

Результаты. Представлен расчет трехслойной деревокомпозитной стеновой панели. Рассматривается симметричная относительно срединной плоскости стеновая панель 1,5 × 3 м с двухсторонней обшивкой из листов фанеры конструкционной толщиной 12 мм, крепление которой к деревянным ребрам выполняется податливыми механическими связями. Показано применение итерационного подхода для определения реальных коэффициентов жесткости коннекторов. Установлено, что величина сдвига в значительной мере зависит от жесткости связей и практически не зависит от размеров поперечного сечения деревянных ребер каркаса.

Выводы. Стеновые панели с достаточно жесткими часто установленными связями сдвига могут обладать значительной сдвиговой жесткостью и использоваться в качестве вертикальных диафрагм как альтернатива массивным и дорогостоящим панелям из перекрестно-клееной древесины (Cross-Laminated Timber — CLT) и массивным деревянным панелям (Massiv-Holz-Mauer — MHM) при строительстве зданий малой и средней этажности.

Введение. В соответствии с широкой номенклатурой асфальтобетонных смесей, предусмотренной обновленной нормативной базой, содержание органической и минеральной части может быть различным и их влияние на капсулы, добавленные в стандартную органоминеральную систему, также может быть неодинаковым. Исследование направлено на установление граничных условий применения модификатора в виде капсул с восстанавливающим агентом в составе асфальтобетонных смесей с различным гранулометрическим составом и количеством битумного вяжущего.

Материалы и методы. Изучались зерновые составы минерального остова в соответствии с требованиями для щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей по ГОСТ 31015–2002, ГОСТ Р 58406.1–2020 и ГОСТ Р 58401.2–2019, а также горячих асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128–2013, ГОСТ Р 58406.2–2020 и ГОСТ Р 58401.1–2019.

Результаты. Предложен подход, который может быть использован для оценки пригодности асфальтобетонных смесей на этапе проектирования состава минеральной части с учетом геометрических размеров применяемого капсулированного модификатора. Количество капсул зависит от остаточной пористости проектируемых асфальтобетонов, что следует учитывать при подборе состава и уплотнении асфальтобетонной смеси.

Выводы. Необходимой структурой минерального каркаса для применения модификатора для самовосстановления в виде капсул с диаметром 1,1 мм обладают смеси на основе минерального остова с максимальной крупностью не менее 10 мм. К таким смесям относятся щебеночно-мастичные асфальтобетоны ЩМА-20 и ЩМА-15, отвечающие требованиям ГОСТ 31015; ЩМА-22, ЩМА-16 и ЩМА-11, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58406.1; SMA-22 и SMA-16, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58401.2; а также асфальтобетоны из горячих смесей А22Вт и А16Вт, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58406.2, SP-32, SP-22 и SP-16, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58401.1. При некоторых зерновых составах вблизи максимально допустимой границы могут формироваться пустоты в каркасах с достаточным объемом для размещения капсул в смесях типа А, Б, В, А11Вт и SP-11.

Введение. В гражданских зданиях существуют проблемы вентиляции, связанные с нарушением требуемого воздухо-обмена и высокими потерями теплоты. Одним из решений таких проблем является применение децентрализованных компактных реверсивных вентиляционных устройств с функцией утилизации теплоты вытяжного воздуха. К подобным устройствам относятся стационарные переключающиеся регенеративные теплоутилизаторы (СПРТ). Они дают высокую степень энергосбережения при небольших расходах воздуха. При применении СПРТ важен вопрос эффективности воздухообмена и воздухораспределения в помещении. Проведено исследование по оценке подвижности воздуха в помещениях типовых квартир при использовании данных устройств при различных характерных расходах воздуха.

Материалы и методы. Применен метод вычислительной гидродинамики (CFD-моделирование) работы механической приточно-вытяжной вентиляции на основе компактного регенератора в двухкомнатной квартире. Для моделирования использован программный комплекс Ansys Fluent. Рассмотрена изотермическая постановка задачи. Модель турбулентности принята k–omega (k–ω).

Результаты. Приведены поля распределения скорости движения воздуха в плане помещений на различной высоте при различных характерных расходах воздуха. Показаны увеличение подвижности воздуха в помещениях при увеличении производительности вентиляции; совместное действие механической децентрализованной вентиляции и естественной централизованной вытяжной вентиляции жилых зданий.

Выводы. По результатам моделирования определено, что при применении вентиляционных устройств типа СПРТ возможно обеспечение требуемой подвижности воздуха в помещениях, что способствует эффективному воздухо-обмену. Выявлено, что допустимая подвижность воздуха в помещениях устанавливается для расходов воздуха в диапазоне 50–100 м3/ч. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании механических систем вентиляции жилых многоквартирных зданий на основе компактных установок типа СПРТ, а также при сочетании естественной и механической вентиляции. В дальнейшем необходимо провести исследование воздухораспределения для других видов и типов квартир, что позволит расширить базу данных для выработки рекомендаций и создания методики проектирования систем вентиляции на основе компактных реверсивных устройств. Также требуется подтверждение моделирования экспериментом.

Введение. В современном строительстве все большее предпочтение отдается системам вентиляции с механическим побуждением. С учетом высоких потерь давления в фасонных элементах системы вентиляции необходимо совершенствование геометрии их конструкции. Особенно это касается тройников приточной системы вентиляции, в которых происходит разделение потока, приводящее к большим потерям энергии при деформации потока. Цель исследования — численное моделирование течения воздуха в симметричном приточном тройнике квадратного сечения для установления коэффициента местного сопротивления, определение очертаний вихревых зон в месте разделения потока воздуха и коэффициента местного сопротивления оптимизированного приточного тройника, построенного с учетом очертания вихревой зоны в области деформации потока.

Материалы и методы. Определение коэффициента местного сопротивления стандартного симметричного приточного тройника, очертания вихревых зон в месте разделения потока, коэффициента местного сопротивления оптимизированного тройника проводилось с использованием методов вычислительной гидродинамики в программном комплексе COMSOL Multiphysics 5.6. Для численного решения уравнений неразрывности и Навье – Стокса, осредненных по Рейнольдсу, применялась «стандартная» k–ε модель турбулентности с пристеночными функциями.

Результаты. Установлено значение коэффициентов местного сопротивления стандартного тройника, которое хорошо согласуется с известными данными. По очертаниям вихревой зоны в области деформации потока выполнялись оптимизация геометрии конструкции тройника путем скругления стенки и последующее численное исследование.

Выводы. Выявлено, что изменение конструкции стандартного приточного тройника посредством скругления стенки в области деформации потока позволяет снизить гидравлическое сопротивление на 11,9 %. Результаты исследования представляют научный и практический интерес при разработке оптимизированной конструкции тройника.

Введение. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности технического заказчика на этапе ввода строительного объекта в эксплуатацию. Предыдущее исследование продемонстрировало возможность применения параметрической нейросетевой модели оценки эффективности, однако остается нерешенной проблема детальной регламентации управленческих процессов и четкого определения функций технического заказчика на различных этапах жизненного цикла. Современные строительные проекты требуют координации множества участников в условиях жестких временных и бюджетных ограничений, что предъявляет высокие требования к качеству управленческих решений, принимаемых техническим заказчиком при подготовке и введении объектов в эксплуатацию. Методология бизнес-анализа и процессного моделирования позволяет преодолеть эту проблему через систематизацию и оптимизацию управленческих процессов, выявление «узких» мест и дублирование функций, обеспечивая своевременное введение объекта в эксплуатацию. В то время как существуют разработки, направленные на структурирование отдельных этапов строительного производства, менее освещенным остается вопрос комплексного описания и оптимизации всего цикла управленческих решений технического заказчика с применением современного инструментария цифровой трансформации.

Материалы и методы. Использованы системный анализ, сравнительный анализ, синтез, параметрическое моделирование, метод аналогии.

Результаты. Разработана детализированная BPMN-модель процесса (Business Process Model and Notation — стандартизированный графический язык для моделирования бизнес-процессов) принятия управленческих решений с идентификацией ролей участников, точек принятия решений и обратных связей для цикличной корректировки показателей. Предложены механизмы интеграции процессной модели с параметрической нейросетевой моделью и возможность подключения BIM-данных для автоматизации.

Выводы. Применение методов реинжиниринга BPMN 2.0 систематизирует деятельность технического заказчика, обес-печивает прозрачность процессов, четкое распределение ответственности и возможность регулярной оптимизации через внедрение корректирующих организационных предложений. Использование моделей управления в качестве основы для разработки информационных систем способствует устранению пробелов между процессным проектированием и практической реализацией. Интеграция BPMN-моделей с искусственными нейронными сетями и BIM-системами открывает перспективы полной автоматизации процессов контроля и регламентации в строительстве.

Введение. Высокий износ объектов коммунальной инфраструктуры обусловлен неэффективным управлением жизненным циклом (ЖЦ), в частности устаревшими подходами к планированию эксплуатационных мероприятий. Исследование направлено на решение проблем существующей на текущий момент разобщенности информационных систем, изолированности эксплуатационного процесса от прочих этапов ЖЦ. Предметом исследования является цифровое мастер-планирование (ЦМП) как инструмент создания единой цифровой платформы (ЕЦП) для поддержки принятия решений на всех этапах ЖЦ коммунальной инфраструктуры. В задачи исследования входили сравнительный анализ систем управления технической эксплуатацией коммунальных сетей, составление перечня ключевых атрибутов, необходимых для создания реестра данных и имеющих первоочередное значение для предикативного планирования эксплуатации.

Материалы и методы. Исследование основано на системном анализе актуальных нормативных документов и научных публикаций в области цифровизации эксплуатационных процессов. На основе метода SWOT-анализа проведено комплексное изучение проблем, преимуществ, рисков и перспектив применения ЦМП для основных участников — субъектов этапов ЖЦ объектов коммунальной инфраструктуры. Предложено оценивать эффективность применения ЕЦП на основе метода линейной свертки.

Результаты. Разработана система критериев для многокритериальной оценки эффективности использования ЦМП на этапе эксплуатации коммунальной инфраструктуры. Создана блок-схема ЕЦП управления ЖЦ объектов и сформулированы рекомендации по ее внедрению.

Выводы. Значимость предложенной схемы ЕЦП заключается в устранении разрыва в системе управления ЖЦ коммунальной инфраструктуры. Предлагаемое решение позволит систематизировать большие потоки данных, поступающих в режиме реального времени, расширит возможности аналитики и прогнозирования технического состояния. В результате ожидается сокращение времени выявления и устранения эксплуатационных нарушений, повышение надежности функционирования коммунальной инфраструктуры, снижение потерь ресурсов и обеспечение их качества.