Введение. Линейные градостроительные системы (ГС) из-за своей пространственной организации требуют особого подхода к формированию водно-зеленого каркаса (ВЗК), который играет ключевую роль в обеспечении их экологической устойчивости, улучшении микроклимата и качества среды. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки модели, позволяющей не только описывать, но и количественно оценивать и прогнозировать устойчивость структуры ВЗК. Научная новизна работы заключается в разработке методологии, интегрирующей теоретическое моделирование, математическую формализацию и оценку устойчивости, а также в апробации предложенной модели на примере Волгограда с расчетом интегрального показателя устойчивости водно-зеленого каркаса.

Материалы и методы. Исследование базируется на синтезе системного, комплексного и программно-целевого подходов. Методология включает три этапа: аналитический (пространственное зонирование, идентификация элементов ВЗК, комплексная оценка с использованием ГИС-анализа; концептуальное моделирование (разработка идеализированной модели ВЗК)); математическое моделирование и оценка. Для оценки устойчивости узлов применялся метод главных компонент, для определения весовых коэффициентов в интегральной модели — метод анализа иерархий.

Результаты. Предложена теоретическая модель структуры ВЗК для линейной ГС. Разработана и апробирована на примере Волгограда комплексная методология формирования и оценки модели ВЗК. Разработан интегральный показатель устойчивости УВЗК, агрегирующий нормализованные индексы продольных поясов (JП), поперечных коридоров (JК) и узлов (JУ). Определены весовые коэффициенты вклада каждого элемента структуры ВЗК в ее устойчивость.

Выводы. Практическая значимость работы состоит в предложении инструментария для количественной оценки и стратегического планирования развития ВЗК линейных ГС. Предложенная методология позволяет не только констатировать проблемы, но и выявлять их структурные причины, определяя приоритетность воздействия на системообразующие (продольные пояса) и связующие (поперечные коридоры) элементы. Результаты исследования могут быть применены в градостроительном проектировании и территориальном планировании для линейных градостроительных систем.

Введение. На данный момент применение композитной полимерной арматуры в несущих конструкциях зданий в основном сводится к фундаментам, что обусловлено физико-механическими свойствами композитов. С целью расширения области применения композитной арматуры предлагается рассмотреть возможность использования ее в качестве верхнего армирования плит перекрытий монолитных каркасов, подлежащих расчету на устойчивость к прогрессирующему обрушению.

Материалы и методы. Объектом численного исследования принято 10-этажное здание с каркасно-стеновой (смешанной) конструктивной системой. Для сравнения рассматривалось два варианта армирования плит перекрытий — сетками в нижней и верхней зонах: 1 — нижнее и верхнее армирование из арматурных стержней класса А500 ГОСТ 34028–2016; 2 — нижнее армирование из арматурных стержней класса А500 ГОСТ 34028–2016, верхнее из стеклокомпозитной арматуры (АСК) по ГОСТ 31938–2022. Расчеты выполнялись на основное сочетание нагрузок и на устойчивость к прогрессирующему обрушению с использованием программного комплекса «ЛИРА» версия 10.12. В результате расчетов определялись необходимые площади армирования плиты перекрытия первого этажа.

Результаты. Требуемая площадь армирования АСК при расчете на прогрессирующее обрушение в квазистатической постановке с величиной коэффициента динамичности Kдин = 1,444 превысила площадь при расчете на основное сочетание нагрузок на 7,46 %. При этом, если при расчете на основное сочетание нагрузок площадь верхнего армирования АСК превышала площадь стальной арматуры А500 на 39,35 %, то при расчете на прогрессирующее обрушение разница сократилась до 17,68 и 15,32 % соответственно для расчетов в квазистатической постановке с величинами коэффициента динамичности Kдин = 1,444 и Kдин = 2.

Выводы. Полученные результаты показали, что предложенное комбинированное армирование плит перекрытий с учетом выполнения расчетов на устойчивость к прогрессирующему обрушению позволяет более эффективно использовать композитную арматуру.

Введение. Современная практика строительства в районах с многолетнемерзлыми грунтами (ММГ) показывает, что наиболее рациональным принципом возведения оснований для автомобильных дорог (АД) в зоне перспективного развития территорий арктической зоны является сохранение грунтов в мерзлом состоянии (так называемый I принцип проектирования). Это объясняется, прежде всего, экономическими соображениями, так как оттаивание грунтов затратная технология и ее использование в какой-то степени оправдано только в зоне островного залегания вечномерзлых грунтов.

Материалы и методы. Чтобы обеспечить нормативные требования к прочности и деформациям дорожного покрытия в районах ММГ, необходимо выполнить совместный расчет трех физических полей — термического, гидравлического и механического, т.е. термогидромеханический (TГM) расчет. Такие расчеты требуются для проектирования и оценки соответствия нормативным требованиям при строительстве дорог в районах вечной мерзлоты. Сейчас на практике применяются отдельные методики расчета теплового состояния дорог на ММГ, после которого используются обычные приемы расчета механики многослойных дорожных конструкций. Для осуществления совместных TГM расчетов использовали широко распространенный для расчетов строительных конструкций конечно-элементный (КЭ) программный пакет Plaxis 2D.

Результаты. На основе проведенных исследований разработаны рекомендуемые КЭ модели для совместного TГM расчета насыпей АД в районах ММГ. Данные КЭ модели позволяют также изучать поля деформаций и поля скоростей фильтрации воды в процессе размораживания конструкции насыпь – основание.

Выводы. Продемонстрированы возможности разработки КЭ моделей для совместного TГM расчета насыпей АД в районах ММГ с помощью пакета программ Plaxis 2D. На конкретных примерах показано, что эти модели позволяют, в частности, определить оптимальную конструкцию насыпи автодороги в районах вечной мерзлоты при наличии ММГ и использовании для термостабилизации теплоизолирующих плит типа XPS в теле насыпи. Проведенные исследования на разработанных КЭ моделях показали, что эти модели позволяют также изучать поля деформаций и поля скоростей фильтрации воды в процессе размораживания конструкции насыпь – основание, что дает возможность проведения исследований различных дорожных конструкций, проектируемых для работы в арктических зонах на ММГ.

Введение. Длительная эксплуатация стальных ферм в агрессивных средах сопровождается коррозионной деградацией стержневых элементов, что приводит к снижению несущей способности и росту вероятности отказа. Детерминированные подходы к оценке ресурса часто дают избыточно консервативные прогнозы и не учитывают случайный характер развития повреждений. Цель исследования — разработка и верификация вероятностной методики оценки состояния и остаточного ресурса стальной ферменной конструкции с учетом пространственно-неоднородной коррозии.

Материалы и методы. Использована конечно-элементная модель типовой фермы в ANSYS Mechanical (элементы SHELL181) с сегментацией стенок профилей для имитации локальной деградации. Коррозионный процесс описан дискретными состояниями поврежденности в рамках марковской модели; переходы между состояниями моделировались по вероятностным законам с применением метода Монте-Карло. Алгоритм реализован специализированным Python-скриптом, интегрированным в расчетный контур ANSYS, с поэтапным обновлением геометрии, регенерацией сетки и пересчетом НДС.

Результаты. Для временного горизонта 70 лет получены: коэффициент запаса прочности 2,8, вероятность отказа менее 10–4 и остаточный ресурс более 25 лет. Показано, что учет вероятностной природы переходов и пространственной вариативности коррозии существенно влияет на распределение напряжений и оценки надежности по сравнению с упрощенными детерминированными схемами.

Выводы. Предложенная методика обеспечивает количественно обоснованный прогноз деградации и может применяться для планирования мониторинга, сроков ремонта и мероприятий по обеспечению безопасности стальных ферменных систем.

Введение. Развитие методологии исследований, направленной на управление структурообразованием цементных композитов, является актуальной задачей современной технологии бетонов, включающих многокомпонентные смеси и добавки. Решение данной задачи предусматривает применение методов количественной оценки структуры и свойств на различных масштабных уровнях и этапах структурообразования. Цель работы — развитие методологии исследований на основе анализа и установления закономерностей формирования структуры и свойств на различных масштабных уровнях и этапах структурообразования, направленной на повышение эффективности технологии цементных композитов и бетонов.

Материалы и методы. Анализ структурообразования дисперсных систем и цементных композитов проводили на основе модели фрактальных кластеров и теории протекания (перколяции). Применяли физико-химические методы — оптическую и электронную микроскопию, вискозиметрию, определение активности; компьютерное и математическое моделирование; физико-механические испытания.

Результаты. Обоснованы направления развития методологии исследований на основе системного подхода, отличающегося применением модели фрактальных кластеров, для установления количественных показателей на различных масштабных уровнях и этапах структурообразования. Структурно-феноменологический анализ дисперсных систем и композитов позволил уточнить и дополнить представления о механизме их структурообразования. Установлены количественные зависимости между фрактально-кластерными процессами на микроуровне и свойствами с учетом дисперсности, природы и характеристик поверхности минеральных компонентов в составе цементных композитов. На базе метода исследования структурообразования на мезо- и макроуровнях, базирующегося на геометрическом моделировании плотных упаковок, скорректирован гранулометрический состав заполнителей для получения более плотной структуры бетона.

Выводы. Методология исследований расширяет возможности управления структурообразованием и прогнозирования формирующихся структур цементных композитов. На основе системных исследований от микро- до макро-уровня с оценкой эффективности минеральных компонентов в составе органоминеральных добавок, а также оптимизации гранулометрического состава заполнителей получены цементные бетоны с улучшенными физико-механическими свойствами.

Введение. Утилизация отходов производства с получением полезного продукта — один из базовых постулатов концепции устойчивого развития. В связи с этим актуальной задачей являются исследования получения вяжущих веществ и строительных изделий на их основе из отходов металлургических производств, твердеющих в среде углекислого газа за счет его поглощения, приобретая при этом необходимые физико-механические свойства.

Материалы и методы. Основным сырьевым компонентом стал нефелиновый шлам (НФШ) — вторичное сырье, образующееся из нефелиновых концентратов Кольского полуострова при производстве глинозема щелочным способом. Кристаллические фазы анализировали по измерению дифракции рентгеновских лучей (XRD) на дифракто-
метре Europe 600 (GNR). Термический анализ проводили с помощью анализатора STA 8000 (Perkin Elmer). Дисперсный состав нефелинового шлама определяли методом лазерной дифракции на лазерном анализаторе размеров частиц Partica LA-960 (Horiba). Изменение пористости осуществлялось на Automated Standard Porosimeter 3.2 (MPM&P Research Inc). Механические характеристики опытных образцов определяли на автоматической сервогидравлической консоли управления МСС8 в комплекте с программным обеспечением.

Результаты. НФШ состоит не менее чем на 85 % мас. из белита (β-С2S). Выявлено, что процесс активного поглощения СО2 нефелиновым шламом наблюдается в первые 120 мин карбонизации. Прочность при сжатии получаемого материала достигает 58 МПа, а после последующей гидратации прочность возрастает до 69 МПа. Рост прочности обусловлен образованием карбоната кальция в карбонизирующейся системе. При последующей гидратации образуются гелеобразные продукты гидратации белита, дополнительно упрочняющие карбонизированный материал. С помощью метода эталонной контактной порометрии установлено, что в результате принудительной карбонизации материал уплотняется, общая пористость опытных образцов существенно уменьшается. Определено, что эффективные радиусы пор карбонизированных образцов смещаются в сторону меньших значений, в сравнении с образцами, не подверженными карбонизации, при этом данный процесс протекает в области макропор (0,1–16 мкм).

Выводы. На основе НФШ возможно получение строительных изделий, твердеющих в среде углекислого газа за счет его связывания и последующего процесса гидратации оставшегося белита, с получением материала, обладающего высокими физико-механическими свойствами.

Введение. Цель исследования — разработка инновационного строительного материала с пассивной терморегуляцией на основе высокопрочного легкого бетона на полых микросферах с применением термоаккумулирующих материалов (ТАМ), стабилизированных в углеродном носителе (активированных углях). Исследователями решена задача обеспечения функционирования ТАМ в среде с низкой теплопроводностью (в высокопрочном легком бетоне D1400) при сохранении прочностных свойств.

Материалы и методы. Применялся высокопрочный легкий бетон плотностью 1400 кг/м3 на полых алюмосиликатных микросферах. В качестве ТАМ использовались кокосовое масло и полиэтиленгликоль (ПЭГ) 600. Стабилизация ТАМ проводилась в углеродных носителях — активированных углях трех марок УГ1, УГ2 и УГ3.

Результаты. Сорбционная способность исследуемых активированных углей составила 80 % для ПЭГ и 50 % для кокосового масла. Плотность образцов снизилась до 1320–1390 кг/м3 при концентрациях до 2,5 %, при этом теплопроводность образцов с УГ2 и УГ3 увеличилась до 0,58–0,60 Вт/(м·K). Также использование УГ2 + ПЭГ, УГ2 + масло и УГ3 + ПЭГ позволяет сохранить физико-механические характеристики бетона — прочность при изгибе и сжатии — более 4,3 и 41,8 МПа соответственно.

Выводы. Применение УГ2 для стабилизации кокосового масла и ПЭГ, а также УГ3 для стабилизации ПЭГ в концентрациях до 2,5 % обеспечивает эффективную работу ТАМ в среде с низкой теплопроводностью (легком бетоне), позволяет сорбировать до 80 % ПЭГ и до 50 % кокосового масла, что значительно превышает сорбирующие способности широко распространенных носителей для ТАМ. Также одним из основных преимуществ выбранных носителей является сохранение высоких значений прочности легкого бетона при изгибе и сжатии.

Введение. В технологии строительной 3D-печати при больших объемах бетонирования требуется обеспечение технологических перерывов и разделение объекта на захватки, при этом растворная смесь должна успевать обрести несущую способность материала в ходе наращивания высоты вертикальных элементов. Из-за особенности ведения работ с применением этой технологии строительства возникают проблемы образования «холодных» швов, связанные с обеспечением прочности сцепления граничащих слоев при одновременном обеспечении регулирования требуемых реологических и технологических показателей материалов для 3D-печати. Рассмотрены основные направления исследования модификаторов реологических свойств растворной смеси, применяемых на строительном рынке, а также способы повышения межслойной адгезии мелкозернистых бетонов для аддитивного строительного производства (АСП). Активные минеральные добавки используются для регулирования реологических свойств растворной смеси. Органические добавки могут повышать прочность сцепления и адгезию, но требуют совместимости с другими группами добавок. Для этого необходимо изучение влияния органической модифицирующей добавки и гидро-
фобизатора на адгезионную прочность с бетонным основанием.

Материалы и методы. Приготовление растворной смеси и водного раствора органической полифункциональной добавки проводилось по установленному режиму с учетом полного диспергирования модифицирующего компонента в воде при последующем изготовлении и хранении образцов испытаний в соответствии с методикой, регламентированной нормативными документами.

Результаты. Результаты испытания показывают снижение адгезии материала к бетону при добавлении модификатора вязкости при совместном использовании с гидрофобизатором, поскольку при взаимодействии на границе раздела растворной смеси с бетоном не обеспечивается протекание процессов образования физико-химической связи. Также при введении гидрофобного компонента с состав растворной смеси наблюдается пластифицирующее действие с увеличением проникающей способности во внутренние слои бетона, на что указывает изменение преимущественно когезионного характера разрушения образцов на адгезионный с появлением участков с видом отрыва по материалу основания.

Выводы. Обоснована и подтверждена важность обеспечения совместимости органического модификатора и гидрофобизатора для обеспечения адгезионной прочности материала в АСП. Актуальность темы дальнейшей работы заключается в установлении рационального соотношения гидрофобизатора и органической добавки для обеспечения высоких значений адгезионной прочности и проникающей способности растворной смеси.

Введение. Рассматривается возможность замены всех вариантов заполнителей в структуре тяжелого бетона на бой керамогранитной плиты (КГП). Исследование выполняется в рамках сотрудничества с предприятием ООО «Самарский Стройфарфор». Актуальность задачи состоит в использовании данного материала в качестве компонента бетонной смеси, что, в свою очередь, поможет освободить площади на территории предприятия и приведет к возвращению отхода производства в повторный оборот в качестве востребованного товара. Основная цель — исследовать и выявить, как использование боя КГП скажется на физико-механических характеристиках бетона по сравнению с «классическими» заполнителями.

Материалы и методы. В качестве основных материалов применялись: песок речной волжский с модулем крупности 1,4; бой КГП с модулем крупности 2,1; щебень из плотных горных пород фракции 5–20; щебень осадочного происхождения фракции 5–20 мм; бой КГП фракции 5–10 мм; портландцемент ЦЕМ II/В-Ш 42,5Н; вода водопроводная.

Результаты. Для оценки возможности применения боя КГП в качестве заполнителя для бетонов проведено несколько экспериментальных исследований. Результат этой работы предполагал изучение основных физико-механических характеристик бетонов, таких как плотность и прочность при сжатии на образцах-кубах. Прочность при сжатии образцов определялась в промежуточном возрасте — 7 суток и проектном возрасте — 28 суток. В результате выявлены оптимальные соотношения заполнителей в составах бетонов.

Выводы. Полученные результаты продемонстрировали возможность использования боя КГП в составах тяжелых бетонов без ухудшения их физико-механических характеристик, в отдельных случаях даже их улучшение. Применение боя КГП в чистом виде нецелесообразно. В смеси с обычным мелким песком или щебнем из плотных горных пород производство бетонов на предприятиях строительной индустрии может быть налажено в полном объеме.

Введение. В Российской Федерации в эксплуатации находятся 1,5 млн твердотопливных котлов индивидуальных систем теплоснабжения. С учетом плотности населения, экономических факторов использование твердого топлива для индивидуальных домов в ряде регионов будет продолжаться длительное время. Недостатки эксплуатации твердо-топливных котлов, связанные с необходимостью ручной загрузки топлива, большого места для хранения топлива, избыточной мощностью и другими проблемами, могут быть частично или полностью решены с помощью гибридных систем теплоснабжения с твердотопливным и электрическим генераторами тепловой энергии. Цель исследования — определение энергетической эффективности, описание алгоритма работы гибридной системы и автоматического переключения тепловых генераторов, оценка эмиссии парниковых газов, экономический анализ затрат на эксплуатацию.

Материалы и методы. Исследования коэффициентов энергетической эффективности проводились на испытательном стенде завода «АРДЕРИЯ» с электрическим тепловым генератором Ардерия ЕС 12. Натурные испытания тепловых потерь дровяных котлов в режиме ожидания выполнялись в Московской области на реальном объекте, оснащенном дровяным пиролизным котлом Rojek KTP20 с номинальной мощностью 20 кВт·ч.

Результаты. Показатели энергетической эффективности твердотопливных тепловых генераторов, рассчитанные для реальных значений тепловой нагрузки в отопительный период, и реального топлива значительно отличаются от лабораторных, декларируемых производителями котлов, и для схем теплоснабжения без тепловых аккумуляторов составляют 50–65 %. Статические потери твердотопливных котлов в режиме ожидания без горения топлива доходят до 1,5 кВт·ч.

Выводы. Применение гибридных схем теплоснабжения индивидуальных домов с системой переключения потоков теплоносителя решает негативные вопросы генерации тепла, характерные для твердотопливных котлов. Экономические затраты при использовании твердого топлива и электричества соизмеримы. Величина углеродоемкости тепловой энергии при применении электрических тепловых генераторов значительно ниже твердотопливных.

Введение. Исследование направлено на оценку эффективности доведения Волжско-Камского каскада до проектных уровней. Актуальность обусловлена необходимостью обоснования для принятия управленческих решений, нацеленных на отраслевые эффекты. Научная новизна заключается в применении комплексного сравнения между различными отраслями проекта. Цель исследования — определение целесообразности доведения уровней воды в Чебоксарском и Нижнекамском водохранилищах до проектных отметок. Рассмотрена эффективность проекта в 
ержек с их количественной оценкой по сценариям.

Материалы и методы. В качестве исходных материалов использованы данные технико-экономической оценки завершения строительства Чебоксарской ГЭС, официальные сведения о функционировании Волжско-Камского каскада, а также нормативно-правовые и стратегические документы. Применены методы экономической оценки инвестиционных проектов, сценарного анализа и дисконтирования.

Результаты. Показано, что доведение уровней воды до проектных отметок приводит к увеличению выработки и располагаемой мощности гидроэлектростанций, устранению ограничений судоходства на Единой глубоководной системе, снижению эксплуатационных затрат на дноуглубительные работы и улучшению гидрологического и экологического состояния водохранилищ. Для всех рассмотренных сценариев получен положительный интегральный межотраслевой эффект, существенно превышающий показатели при сохранении непроектных уровней.

Выводы. Результаты исследования свидетельствуют о положительных межотраслевых эффектах доведения водохранилищ до проектных отметок. Проект целесообразен и подлежит практической реализации.

Введение. Несмотря на достигнутые успехи в производственной деятельности строительных организаций дальнейшее ускорение их развития связано с трансформацией корпоративной культуры с учетом современных возможностей цифровизации, обеспечением технологического суверенитета, формированием конкурентных преимуществ. Это определяет актуальность решения задачи выбора направления совершенствования корпоративной культуры, адаптированной к требованиям рассматриваемого периода времени, на основе разработки методического подхода к управлению трансформацией корпоративной культуры с учетом факторов внешней и внутренней среды и разработки системы количественных показателей для оценки готовности строительных организаций к трансформации корпоративной культуры.

Материалы и методы. Решение поставленной задачи осуществлялось на основе применения таких методов исследования, как анкетирование и интегративный системный подход, сочетающий количественные и качественные методы анализа данных. Анализ открытых информационных источников и сбор информации через структурированное анкетирование персонала с использованием специально разработанного опросника позволили систематизировать практический опыт взаимодействия в коллективе строительных организаций в зависимости от специфики производственной деятельности.

Результаты. Определены проблемные области в современном состоянии корпоративной культуры строительных организаций. Это позволило наметить направление трансформации корпоративной культуры с учетом стратегических целей развития строительных организаций и предложить методические решения по ее реализации. На основе интегративного системного подхода, сочетающего количественные и качественные методы анализа данных, решена задача по формированию системы количественных показателей для оценки готовности строительных организаций к трансформации корпоративной культуры.

Выводы. Реализация выбранного направления трансформации корпоративной культуры строительных организаций с учетом факторов внешней и внутренней среды дает возможность обеспечить достижение стратегических целей строительных организаций, а предложенная система показателей оценки их готовности к трансформации корпоративной культуры обеспечит объективную оценку состояния корпоративной культуры, что позволит принимать обоснованные управленческие решения с пониманием масштаба и последовательности мероприятий по ее трансформации.

Введение. Исполнительная документация (ИД), в том числе акты освидетельствования скрытых работ (АОСР), является ключевым элементом строительного контроля, обеспечивающим подтверждение качества и соответствия выполненных работ проектной и нормативной документации. В условиях цифровизации строительной отрасли и внедрения технологий информационного моделирования актуальной становится задача снижения трудоемкости и ошибок при подготовке исполнительных документов. Несмотря на развитие информационного моделирования, практические решения по автоматическому формированию содержания актов на основе цифровой информационной модели (ЦИМ) остаются недостаточно разработанными. Цель исследования — разработка и экспериментальная проверка подхода к автоматизации формирования АОСР на основе ЦИМ, связанной с календарно-сетевым планом (КСП) (4D-ЦИМ).

Материалы и методы. В качестве исходных данных использованы ЦИМ здания в формате IFC, КСП строительства и спецификации материалов в табличном виде. Применены методы анализа данных информационной модели, логического сопоставления элементов ЦИМ и работ календарного плана, а также алгоритмическая обработка сведений с использованием языка Python и открытых форматов обмена.

Результаты. Разработаны модель данных и алгоритм автоматического заполнения ключевых полей АОСР. Реализован программный прототип генератора актов, проведена его апробация на пилотных объектах. Получены количественные показатели эффективности, демонстрирующие сокращение времени подготовки одного акта в 3–4 раза, снижение числа ошибок до единичных случаев и достижение уровня автозаполнения порядка 90 % по сравнению с традиционными и специализированными программными подходами.

Выводы. Результаты подтверждают целесообразность использования 4D-ЦИМ для автоматизации формирования ИД. Предложенный подход повышает достоверность и прозрачность актов, снижает влияние человеческого фактора и может быть рекомендован для внедрения в практику строительного контроля и в среды общих данных строительных проектов.