Введение. Представлен комплексный аналитический анализ потери устойчивости двутавровых колонн c линейно изменяющейся высотой стенки по длине. Решения получены в замкнутом виде с помощью аналитического метода Бубнова – Галеркина и прямого интегрирования дифференциального уравнения изогнутой оси стержня. Проверяется эффективность метода Бубнова – Галеркина для решения задачи о нахождении коэффициента расчетной длины шарнирно-опертой центрально-сжатой колонны переменной жесткости. Также предлагаются альтернативный взгляд на проблему потери устойчивости колонны переменной жесткости и дополнение решения путем пересмотра базисной функции, основанной на параметре ψ1. Такой подход решения образует независимый взгляд на анализ задачи потери устойчивости двутавровых колонн с конической стенкой. Полученные значения коэффициента расчетной длины оказываются близкими друг к другу, а средняя относительная погрешность не превышает 5 %.

Материалы и методы. Использованы аналитический метод Бубнова – Галеркина и прямое интегрирование дифференциального уравнения.

Результаты. На основе аналитических методов получены уравнения коэффициента расчетной длины двутавровой колонны переменной жесткости в замкнутой форме. Всего представлены три формулы для расчета. 

Выводы. Предлагаемые формулы коэффициента расчетной длины позволяют выполнить расчет шарнирно-опертой двутавровой колонны с линейно изменяющейся высотой стенки по длине на устойчивость. Результаты исследования также содержат дополнительную информацию о внецентренно-нагруженных двутавровых элементах с конической стенкой.

Введение. Рассмотрена задача анализа нелинейных колебаний гармонического осциллятора Дуффинга, актуальная для оценки устойчивости механических и строительных систем с упругими и демпфирующими элементами. Актуальность исследования обусловлена необходимостью описания переходов от регулярных колебаний к хаосу в элементах сейсмоизоляции и виброзащиты зданий. Новизна работы заключается в применении метода Розенштейна для количественной оценки экспонентоподобной величины e1 вместо традиционного визуального анализа, использованного в классических исследованиях Ю. Уэды (1979).

Материалы и методы. Математическая модель осциллятора описывается уравнением ẍ + kẋ + x3 = Bcos(ωt). Численное решение получено в среде MATLAB с применением пакета «+ueda». Для анализа динамики построены сечения Пуанкаре и рассчитаны экспонентоподобные величины e1 методом Розенштейна, основанном на отслеживании расхождения траекторий в реконструированном фазовом пространстве.

Результаты. Показано, что при увеличении амплитуды возбуждения B (при k = 0,10) система переходит от периодических режимов к хаотическим через квазипериодичность. При увеличении демпфирования k (при B = 12,0) наблюдается обратный процесс — постепенное подавление хаоса и возвращение к регулярным колебаниям. Построены зависимости e1(B) и e1(k), уточняющие границы переходов к хаосу по сравнению с данными Ю. Уэды. Метод Розенштейна позволил количественно подтвердить наличие критических интервалов Bc = 11,9–12,2 и kc = 0,26–0,30.

Выводы. Результаты исследования подтвердили применимость метода Розенштейна для количественной идентификации хаотических режимов в системах Дуффинга. Полученные данные уточняют границы переходов, согласуясь с классическими работами, и могут быть использованы при проектировании сейсмоизоляторов и вибродемпфирующих устройств, где необходимо избегать хаотических колебаний.

Введение. Сооружение объектов на береговых линиях является дорогостоящей задачей, пользующейся ограниченным спросом. При разработке проектных решений возведения данных объектов требуется учитывать ряд дополнительных задач, например, таких как разработка мероприятий по укреплению склонов и защите грунтового массива от эрозии. В процессе выполнения проектных работ следует дополнительно принимать во внимание технические и технологические возможности реализации проекта в условиях опасных склоновых процессов.

Материалы и методы. Разнообразие условий возведения проектируемых на береговой линии объектов обуславливает ограниченность применения типовых решений, в результате чего возникает необходимость разработки индивидуального комплекса решений для каждого объекта, начиная с принципиального выбора технологических и конструктивных решений. Рассмотрены геотехнические аспекты проектирования инженерной защиты склона береговой линии р. Волги в районе д. Черкасово в рамках реализации проекта по благоустройству с учетом технологических и конструктивных особенностей территории.

Результаты. Выполнено численное моделирование производства работ на существующей площадке проектирования с оценкой устойчивости склона при условии проведения защитных мероприятий. Получены результаты оценки устойчивости грунтового массива.

Выводы. Проанализированы и представлены наиболее значимые факторы, влияющие на определение оптимальных конструктивных решений, предложены возможные варианты отдельных геотехнических решений.

Введение. Погружение заводских железобетонных свай методом статического вдавливания принято считать щадящей технологией, однако при массовом устройстве в водонасыщенных глинистых грунтах наблюдается значительный подъем как окружающего грунтового массива, так и зданий существующей застройки. Представлена инженерная методика, с помощью которой можно предварительно оценить ожидаемую зону влияния и прогнозируемую деформацию соседних сооружений.

Материалы и методы. Предлагаемый подход основан на аналитическом решении задачи консолидации грунта вокруг сваи, использующем модель радиального потока поровой воды. Однородное свайное поле принимается в виде эквивалентной полости, объем которой равен объему вытесняемого грунта. Радиус зоны влияния ограничивается расстоянием, за пределами которого избыточное поровое давление равно нулю. Подъем окружающего грунтового массива предлагается осуществлять методом послойного суммирования.

Результаты. Для оценки возможности применения методики выполнено сопоставление результатов аналитического решения с данными геотехнического мониторинга. Прогнозируемые значения показали достаточную сходимость с натурными показаниями. Оценена возможность применения корреляционных зависимостей по определению недренированной прочности грунта для предлагаемого подхода.

Выводы. Разработанная методика оценки деформаций грунтового массива и зоны влияния при погружении свай вдавливания верифицирована данными натурных наблюдений в Санкт-Петербурге, что подтверждает ее пригодность для инженерных расчетов на предварительных этапах. Ключевым условием достоверности прогноза является использование параметров недренированной прочности грунта, определенных лабораторными трехосными испытаниями. Для обеспечения надежности и учета специфики сложных инженерно-геологических условий конечные рекомендации следует вырабатывать на основе численного моделирования.

Введение. С увеличением производства пластмасс и ростом объемов пластиковых отходов проблема их переработки приобретает все большую актуальность. Использование вторичных полимеров в строительной отрасли способствует более рациональному потреблению природных ресурсов, а также снижению затрат на производство строительных материалов. Проведен обзор с целью исследования изменений физико-механических характеристик композиционного бетона с применением отходов полипропилена (ПП) и полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) в качестве мелкого и крупного заполнителя.

Материалы и методы. Выполнены анализ, обобщение и систематизация данных из открытых отечественных и зарубежных источников. Изучен практический опыт использования вторичных полимеров в производстве композиционного бетона для оценки влияния уровня замены традиционного заполнителя отходами ПП и ПЭВП на прочностные свойства бетона.

Результаты. Систематизированы сведения о характеристиках используемых пластиковых отходов, технологиях изготовления композиционного бетона и его свойствах. Осуществлен сравнительный анализ изменения прочностных характеристик бетона в зависимости от параметров замещения природного заполнителя вторичными ПП и ПЭВП.

Выводы. Анализ научной литературы, посвященной вопросам применения пластиковых отходов в производстве бетона, демонстрирует значительный потенциал данной области исследований. Наибольшую целесообразность имеет использование вторичных ПЭВП и ПП ввиду их широкой распространенности и простоты переработки. При введении данных отходов в состав бетонной смеси наблюдается общая тенденция к снижению прочности материала при увеличении их количества, однако в отдельных случаях может происходить улучшение этого показателя по сравнению с контрольными образцами. Актуальным представляется дальнейшее изучение физико-механических характеристик бетона с использованием смеси отходов ПП и ПЭВП, а также определение оптимальных пропорций компонентов и технологии производства.

Введение. Размыв берегов рек представляет собой сложный многомерный процесс, формирующий речные ландшафты, определяющий транспорт наносов и устойчивость экосистем. Он оказывает существенное воздействие на инфраструктуру и условия жизни населения, особенно в прибрежных и дельтовых районах. В условиях глобальных изменений окружающей среды значение данной проблемы возрастает.

Материалы и методы. Обзор основан на синтезе более чем 40-летнего междисциплинарного исследования процессов размыва берегов. Проведен систематический поиск литературы по семи тематическим направлениям: механизмы размыва, методы измерений, моделирование, растительность, климат, антропогенное влияние и социально-экономические последствия. Применялись современные методы, включая дистанционное зондирование высокого разрешения, моделирование (BSTEM) и седиментологический анализ источников наносов.

Результаты. Установлено, что размыв обусловлен взаимодействием гидравлических сил, свойств почвы, характеристик растительности, климатических колебаний и антропогенных вмешательств. Несмотря на достижения в области мониторинга и моделирования, сохраняются проблемы стандартизации и интеграции данных. Социально-экономические последствия, такие как утрата инфраструктуры и переселение, слабо представлены в моделях.

Выводы. Обозначены важнейшие научные пробелы, включая влияние изменения климата, инвазивной растительности и комплексного антропогенного давления. Подчеркивается необходимость системного междисциплинарного подхода для повышения точности прогнозирования и формирования устойчивых стратегий управления речными берегами.

Введение. В средствах массовой информации регулярно появляется информация о затоплениях улиц городов, являющихся следствием климатических изменений, несоответствия пропускной способности систем водоотведения возникающим расходам дождевого стока или полного их отсутствия. Предмет исследования — процессы управления поверхностным стоком: сбор, регулирование отведения в централизованные системы канализации, очистка и возврат в водные объекты. Цель исследования состоит в оптимизации процессов обращения с поверхностным стоком в условиях городской среды посредством устройства биоинженерных сооружений.

Материалы и методы. Проведен аналитический обзор нормативных документов, результатов научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок (отечественных и зарубежных) по проблеме управления поверхностным стоком, формирующимся в условиях городской среды. Проанализированы сведения об эффективности очистки стока на биоинженерных сооружениях с целью оценки возможности выпуска очищенного стока в водные объекты.

Результаты. К основным типам биоинженерных сооружений для управления поверхностным стоком относят: дождевые сады, озелененные кровли, гидроботанические площадки, биодренажные канавы. Объем вмещаемого стока такими сооружениями зависит от толщины почвогрунта, его состава, наличия или отсутствия дренажа. Эффективность очистки поверхностного стока в биоинженерных сооружениях по взвешенным веществам может составлять от 70 до 100 %,
эффективность снижения показателей БПК — от 67 до 98 %, ХПК — от 70 до 92 %, нефтепродуктов — от 40 до 100 %. Задействование поверхностного стока для непитьевого водоснабжения города позволяет сократить потребление воды из централизованной системы водоснабжения на 30–60 %.

Выводы. Следует принимать во внимание, что оценка эффективности биоинженерных сооружений в вопросах аккумулирования и очистки поверхностного стока должна устанавливаться индивидуально для каждого проектного решения для предотвращения негативного воздействия на окружающую среду.

Введение. Системы водоснабжения — стратегически важные, энергозатратные, капиталоемкие и инерционные системы. Все эти свойства приводят к практически полному отсутствию адаптационных механизмов для оптимизации условий эксплуатации данных систем. Причиной нарушения водоснабжения являются непредсказуемость развития систем и отсутствие алгоритмов определения вероятности миграции населения, уровня удельного водопотребления и аварийности. К ярким примерам таких ошибок можно отнести групповые водопроводы, построенные более 60 лет назад. В связи с оттоком населения и индустриализацией большое количество водопроводов продолжает оставаться «в земле», но не эксплуатируются, так как нет потребителей. Одновременно с этим существуют перегруженные системы больших городов и мегаполисов из-за активной точечной застройки, приводящей к несбалансированности инженерных систем. Парадоксально, но статистика за последние 20 лет показывает понижение уровня удельного водопотребления почти в два раза.

Материалы и методы. Предлагается при разработке перспективных схем водоснабжения учитывать неопределенность потребления воды, удельную стоимость электроэнергии в будущих периодах строительства систем водоснабжения и выбирать траектории их развития с минимальными экономическими и технологическими рисками.

Результаты. С помощью составления матрицы критериев принятия решения можно выбрать параметры перспективной системы водоснабжения в условиях неопределенности численности населения, удельных нагрузок водоснабжения, удельной стоимости электроэнергии и др.

Выводы. Следует переходить к многовариантному проектированию и рассматривать водопотребление, численность населения, стоимость электроэнергии как нечеткие и неопределенные значения и выбирать из них те, которые обеспечивают минимальные риски по стоимости их жизненного цикла.

Введение. Роль портов в поддержке экономического роста, развития глобальных цепочек создания добавленной стоимости и логистических потоков неоспорима. В то время как неэффективные порты тормозят торговлю, нарушают транспортные потоки и повышают затраты, инфраструктура, готовая к будущему, привлекает инвестиции и поддерживает экономическое развитие. Однако строительство портов является дорогостоящим элементом и включает в себя длительные периоды планирования, консультаций и строительства. Эксплуатация и управление портами также требуют специализированной рабочей силы и опыта. Цель исследования заключается в рассмотрении подходов к оптимизации параметров технологических процессов и систем организации строительства портовых объектов.

Материалы и методы. Исследование основано на системном и синтетическом подходах, включающих теоретический анализ литературы, обобщение существующих моделей и подходов к строительству портовых объектов, а также математическое моделирование. Использовались методы стохастической и адаптивной оптимизации, обес-печивающие учет неопределенности технологических, логистических и природных факторов в процессе возведения портовых объектов.

Результаты. Предложена интеллектуально-адаптивная модель многокритериальной оптимизации организационно-технологических систем строительства портовых объектов. Авторская модель обеспечивает робастное, адаптивное и самообучающееся управление строительством портовых объектов, минимизируя отклонения от плана, повышая эффективность использования ресурсов, сокращая сроки и риски, а также интегрируя многокритериальные цели в условиях высокой стохастичности и ограниченных пространственных ресурсов.

Выводы. Предложенная модель позволяет перейти от статического планирования строительных работ к адаптивному управлению, устойчивому к фактическим технологическим отклонениям. Применение на практике этой модели предоставит возможность не просто корректировать график, но и накапливать верифицированные данные для обновления стандартов и развития будущих практик строительства портовых объектов.

Введение. Рассматривается актуальный вопрос влияния решений проекта организации строительства (ПОС), проекта организации работ (ПОР) на организационно-технологическую надежность строительства (ОТН). Исследуется связь нормативных требований к содержанию организационно-технологической схемы (ОТС) в составе ПОС (ПОР) с рациональностью принимаемых организационно-технологических решений и ее влияние на ОТН.

Материалы и методы. Выполнен анализ ключевых положений нормативно-правовой и проектной документации на предмет содержащихся в них неопределенностей, касающихся организации строительства. Уточнены определения понятий «организационно-технологическая надежность», «организационно-технологическая схема», «методы производства работ», «снос», «демонтаж», а также порядок применения терминов в составе нормативно-правовой и проектной документации. Подробно изложен подход к обоснованию ОТС в составе ПОС (ПОР) как к установлению рационального и безопасного метода производства работ, повышающего ОТН строительства. На двух примерах обоснованы рациональные варианты методов производства работ, а также их оформления в составе ОТС.

Результаты. Преодолены неопределенности в применении понятий нормативно-правовой и проектной документации, снижающие ОТН строительства в период проектной подготовки. Предложенный подход и рассмотренные примеры позволили установить структуру ОТС, установить и использовать для разработки ОТС возведения/демонтажа (части) сооружения специфические исходные данные и рациональные формы текстово-графического представления ОТС в составе организационно-технологической документации.

Выводы. Предложенные подходы к обоснованию и оформлению ОТС в составе ПОС (ПОР), а также полученные результаты анализа рассмотренных положений нормативно-методической базы организационно-технологического проектирования, выполненного в комплексе с интерпретацией ключевых положений теории ОТН, являются теоретическим обоснованием повышения ОТН строительного производства.

Введение. Рассматривается задача оптимизации размещения зданий на земельных участках сложной формы на ранних стадиях проектирования, когда исходные данные ограничены, а требования задаются системой геометрических ограничений и целевых показателей качества. Актуальность обусловлена высокой трудоемкостью ручной проработки вариантов и необходимостью объективного сравнения компоновочных решений при нерегулярной геометрии границ участка. Научная новизна состоит в формализации постановки задачи и сравнительном исследовании эвристических и интеллектуальных методов в едином вычислительном протоколе.

Материалы и методы. Экспериментальная база включает 79 объектов и сравнение 18 методов ИИ генерации и селекции планировочных решений. Для отбора вариантов применены регрессионные модели, обученные и проверенные с группировкой по объектам. Участки сложной формы моделировались синтетическими конфигурациями. Оценка решений выполнялась по интегральной целевой функции и системе штрафов за нарушения ограничений.

Результаты. Выделены модели ИИ, оптимальные для ранжирования вариантов при фиксированном вычислительном бюджете, которые обеспечивают устойчивое упорядочивание решений; для Random Forest достигнуты значения R² порядка 0,995–0,999. Выявлен практический компромисс между оптимальностью и допустимостью: доля допустимых решений существенно зависит от метода и режима селекции (в отдельных сценариях — около 39 против 99 %).

Выводы. Найдены оптимальные модели ИИ, предоставляющие возможность реализовывать генерацию вариантов планировочных решений для формирования массинг-моделей, расчет показателей качества и допустимости, а также сопоставление методов по единым правилам оценивания, позволяющее решать задачи управления показателями инвестиционно-строительного проекта на ранних этапах жизненного цикла объекта.

Введение. Высокие темпы автомобилизации в мегаполисах в сочетании с постоянным дефицитом парковочных пространств обусловливают необходимость реализации крупномасштабных проектов в сфере парковочной инфраструктуры. Реализация таких проектов сопряжена с существенными нормативно-правовыми, инвестиционными и градостроительными рисками, что требует совершенствования подходов к их оценке. Ввиду того, что указанные виды рисков взаимосвязаны и оказывают совокупное воздействие на конечные результаты проектов, возникает потребность в интегральной оценке рисков, позволяющей учитывать их во взаимодействии. Цель исследования — разработка подхода к интегральной оценке рисков проектов формирования парковочных пространств в мегаполисе.

Материалы и методы. Материалами исследования послужили данные международной и российской практики, нормативно-техническая документация, научная литература. Применены методы систематизации, анализа, декомпозиции, сравнительного анализа, целевого анализа и матричного анализа. С использованием данных методов разработана классификация рисков, определены этапы жизненного цикла (ЖЦ), целевые параметры и матрица рисков.

Результаты. Разработан четырехэтапный интегральный подход к количественной оценке рисков проектов формирования парковочных пространств в мегаполисе. Предложенный подход включает: стандартизацию и стратегическое взвешивание исходных экспертных оценок влияния рисков на целевые параметры проекта; расчет интегрального показателя риска на основе вероятности наступления риска, стратегически взвешенного влияния и управляемости; агрегацию рисков по этапам ЖЦ с формированием сводных показателей этапов и итогового риска проекта; группировку рисков по целевым параметрам проекта с расчетом интегральных показателей риска по каждому параметру. Отличительная особенность подхода состоит в одновременном учете двух взаимодополняющих измерений агрегации рисков — по этапам ЖЦ и целевым параметрам проекта, что позволяет дифференцировать тактический и стратегический уровни управления.

Выводы. Разработанный подход дает возможность количественно оценивать риски, обеспечивая агрегацию рисков по этапам ЖЦ и целевым параметрам. В отличие от дискретного анализа отдельных рисков, подход формирует систему показателей для тактического распределения ресурсов и стратегического определения приоритетов. Результаты могут быть использованы для обоснования управленческих решений и внедрены в практику управления проектами формирования парковочных пространств в мегаполисах.