Научный архив: статьи

Введение. В статье выполнены исследования свойств огнезащитных составов иностранного и отечественного производства, широко использующихся для обработки несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, выполненных из дерева. Подробные исследования взаимодействия составов различных производителей необходимы для последующей эксплуатации подобных объектов, так как огнезащитное покрытие необходимо выполнять с заданной периодичностью.

Методы. Для исследования взаимодействия было использовано различное оборудование, позволяющее изучить свойства огнезащитных материалов. Также был проведен натурный эксперимент по взаимодействию образцов, покрытых исследуемыми составами с водой и влиянию на них влажности.

Результаты. Химический анализ огнезащитных составов, выполненный на волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС-GVM» показал, что они отличаются в части неорганической составляющей. Термогравиметрическое исследование, выполненное на термогравиметрическом анализаторе HQG-2, выявило, что образцы ведут себя практически одинаково. В начальный период времени образцы стремительно теряют массу: потеря массы при сушке составила 14,53 % для образца «Феникс ДП» и 13,75 % для «Пирилакс»-К45. Особого влияния влажности на исследуемые образцы не выявлено. Постоянное воздействие воды приводит к разрушению покрытия практически одновременно образцов, покрытых обоими исследуемыми составами. Испытание образцов в специализированной лаборатории подтвердило работоспособность огнезащитных составов.

Обсуждение. Несмотря на то, что состав огнезащитных покрытий несколько отличается в части неорганической составляющей и при нагревании огнезащитный состав иностранного производства, очевидно, вступает в химическое взаимодействие с воздухом, либо компоненты этого состава взаимодействуют между собой, чего не наблюдается для состава отечественного производства, огнезащитные и водоотталкивающие свойства образцов одинаковые. К тому же при нагревании растворитель удаляется из составов в одинаковом диапазоне температур, что свидетельствует о том, что в одинаковых условиях скорость высыхания покрытий будет соизмерима. Проведенные испытания указывают на химическую совместимость составов. Реакция составов и их комбинации на воздействие экстремально влажной среды и прямого попадания воды, а также сохранение огнезащитных свойств в результате взаимодействия составов указывает на то, что их можно использовать при покрытии деревянных конструкций как вместе, так и по отдельности, но при соблюдении условий эксплуатации.

Введение. Контроль качества скрытых строительных работ требует применения неразрушающих методов для выявления дефектов без нарушения целостности конструкций. Среди них широкое применение получил метод анализа отклика, используемый для оценки технического состояния фундаментных плит, обделки тоннелей и других плитоподобных конструкций. С 2025 года порядок его применения регламентирован ГОСТ Р 71733-2024, в котором определена базовая последовательность работы с данными. Однако регламентированный подход не всегда обеспечивает достаточную достоверность выводов, что обусловливает необходимость совершенствования процедур обработки, анализа и интерпретации данных.

Цель. Разработка комплекса новых подходов к обработке и анализу данных метода анализа отклика, направленных на повышение достоверности выводов о техническом состоянии обследуемых конструкций.

Материалы и методы. В работе использованы экспериментальные данные, полученные при обследовании фундаментных плит. Предложенные методические приемы включают переход к энергетическому представлению спектра, удаление низкочастотных трендов сигналов, введение порогового критерия при расчете средневзвешенной частоты, робастное усреднение серий измерений с оценкой стандартной ошибки медианы, визуализацию и построение карт с учетом ошибок данных, а также статистическое выявление аномальных значений атрибутов на основе робастных критериев. Реализация процедур выполнена в виде свободно распространяемого программного обеспечения на языке Python, поддерживающего ввод данных, полученных с использованием оборудования различных производителей, и обеспечивающего полный цикл автоматизированной обработки и анализа.

Результаты. Апробация разработанных приемов на данных обследования фундаментных плит показала, что их применение позволяет получать более надежные и устойчивые оценки атрибутов и снижает влияние помех на результаты анализа. Эффективность методики подтверждена сопоставлением с данными прямых методов контроля.

Выводы. Предложенная методика повышает достоверность интерпретации данных метода анализа отклика. Она проверена на материалах натурных обследований фундаментных плит и может быть рекомендована для применения в инженерной практике.

Введение. В настоящее время актуальна задача оценки сейсмостойкости стальных каркасных зданий, учитывая различные факторы, влияющие на их поведение при землетрясениях.

Цель. Оценка влияния конструктивных особенностей стального каркасного гражданского здания на его сейсмостойкость при сейсмических воздействиях различного частотного состава и наличии в основании многолетнемерзлых грунтов.

Материалы и методы. Использовано численное моделирование для анализа сейсмостойкости стального каркасного здания. Исследование проведено с учетом варьируемых параметров: тип узловых соединений колонна-ригель, расположение ригелей в плане здания, тип основания (включая твердомерзлые и оттаявшие грунты), и преобладающая частота сейсмического воздействия.

Результаты и выводы. Установлено, что наименьшая уязвимость рассматриваемых зданий наблюдается при высокочастотных сейсмических воздействиях и при залегании твердомерзлых грунтов. Выявлено существенное влияние конструктивных особенностей каркасов (расположение несущих элементов и жесткость узловых соединений) на сейсмостойкость. Наиболее опасными для рассматриваемого типа зданий оказались средне- и низкочастотные сейсмические воздействия при наличии оттаявшего грунта под зданием. Результаты указывают на необходимость учета этих факторов при проектировании и оценке сейсмостойкости стальных каркасных зданий.

Введение. Сегодня при устройстве свайных фундаментов на многолетнемерзлых грунтах все чаще встает вопрос о необходимости сокращения сроков замерзания основания до расчетных температур, заложенных в проекте. Для выбора специальных мероприятий требуется предварительное определение времени естественного восстановления температуры. Вопрос определения времени замерзания основания также актуален для расчета несущей способности буронабивных свай, изготовленных с применением химических добавок для обеспечения набора прочности бетона в условиях отрицательной температуры основания.

Цель. Изучение закономерностей изменения времени замерзания оснований, оттаявших в процессе устройства буровых свай различных диаметров, от начальной температуры и теплофизических свойств многолетнемерзлых грунтов, и разработка методики предварительной оценки времени замерзания при проектировании фундаментов.

Материалы и методы. Теоретические исследования проведены на основе обзора и анализа современной научно-технической, нормативной и методической литературы по теплообмену между бетоном буровых свай и многолетнемерзлым грунтом. Численные расчеты выполнены с использованием сертифицированного программного комплекса.

Результаты. Приведен анализ опытных данных по изменению температуры грунтов оснований буровых свай в результате теплообмена. Описана методика выполнения численных теплотехнических расчетов распространения тепла в многолетнемерзлых грунтах с фазовыми переходами. Описаны результаты выполненных расчетов для буровых свай различных диаметров, изготовленных при различных начальных температурах и теплофизических свойствах многолетнемерзлых грунтов. Представлена нелинейная многофакторная зависимость, полученная по результатам регрессионного анализа.

Выводы. На основе анализа литературы и результатов расчетов разработана методика предварительной оценки времени замерзания оснований, оттаявших в процессе устройства буровых свай различных диаметров, от начальной температуры и теплофизических свойств многолетнемерзлых грунтов при проектировании фундаментов.

Цель. Экспериментальное исследование влияния нефтесолевого загрязнения на содержание незамерзшей воды, теплофизические свойства и температурный режим мерзлых грунтов. Объектом исследования являлись модельные грунты в ряду песок- супесь-суглинок-глина с нефтесолевым загрязнением. Исследования проводились для «чистых», засоленных и загрязненных нефтью грунтов, а также грунтов с нефтесолевым загрязнением.

Материалы и методы. Определение содержания незамерзшей воды проводилось с использованием как стандартных контактного и криоскопического методов, так и метода ядерно-магнитного резонанса. Исследование коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости осуществлялось методом монотонного разогрева–охлаждения.

Содержание незамерзшей воды и теплофизические характеристики в широком температурном диапазоне для грунтов с нефтесолевым загрязнением исследованы впервые. При исследовании получены не только закономерности изменения свойств, но также выявлены ограничения методов. Установлено, что контактный метод определения содержания незамерзшей воды не может применяться при исследовании грунтов, содержащих нефть, а метод монотонного разогрева имеет серьезные ограничения применительно к сильнозасоленным грунтам.

Результаты и выводы. Полученные результаты показали, что влияние нефтесолевого загрязнения на содержание незамерзшей воды в целом идентично влиянию засоленности. Результаты исследования теплоемкости показали, что влияние нефтесолевого загрязнения заключается в суммарном влиянии нефти и соли и приводит к повышению (до 35 %) теплоемкости в талом и мерзлом состоянии за счет замены в поровом пространстве менее теплоемкого воздуха более теплоемкой нефтью, а также за счет увеличения количества незамерзшей воды в мерзлом грунте. Влияние нефтесолевого загрязнения на коэффициент теплопроводности идентично влиянию засоления за счет дополнительной коагуляции микроагрегатов.

Оценка влияния нефтесолевого загрязнения на температурный режим мерзлых грунтов с учетом изменения характеристик грунтов слоя сезонного оттаивания и поверхностных условий показала, что происходит значительное (до 2 раз) увеличение глубины сезонного оттаивания и среднегодовой температуры грунтов (до 1,5 °С), что может способствовать снижению несущей способности грунтового основания, в том числе при сейсмических воздействиях.

Введение. В статье рассматривается применение методов дискретной математики, в частности теории графов, для формализации и оптимизации расчета железобетонных конструкций. Традиционные методы конечных элементов дополняются графовым представлением структуры, что обеспечивает автоматическую генерацию матриц жесткости и нагрузок, а также интеграцию с машинопонимаемыми стандартами.

Материалы и методы. Разработан подход, в котором узлы конструкции соответствуют вершинам графа, а элементы (балки, колонны, плиты) – ребрам. Локальные матрицы жесткости формируются по классическим формулам, после чего собираются в глобальную матрицу через преобразования, аналогичные преобразованиям для матрицы Лапласа взвешенного графа. Для анализа применяются алгоритмы поиска путей, центральности, минимальных остовных деревьев и потоковые методы.

Результаты. Показана корректность и эффективность построения графовой модели на примере рамы в одной плоскости. Полученная глобальная матрица жесткости совпадает по структуре с матрицей Лапласа графа и обеспечивает ускорение сборки расчетной модели. Алгоритмические методы позволяют выявлять критические узлы и оптимизировать структуру.

Обсуждение. Графово-дискретный подход демонстрирует высокую совместимость с BIM и GNN, облегчает автоматизацию проектирования и интеграцию с цифровыми двойниками. Дальнейшие исследования могут быть направлены на масштабирование в пространственных каркасах и адаптацию под машинное обучение для прогнозирования отказов.

Выводы. Предложен графово-дискретный подход к расчету железобетонных конструкций, обеспечивающий автоматизацию формирования расчетной модели. Структура глобальной матрицы жесткости соответствует матрице Лапласа взвешенного графа. Применение алгоритмов теории графов позволяет анализировать нагрузку, выявлять критические узлы и оптимизировать структуру. Метод совместим с BIM, GNN и машинопонимаемыми стандартами, что облегчает интеграцию в цифровое проектирование.

При проектировании и реконструкции существующих берегоукрепительных сооружений на участках рек, проходящих в предгорной зоне, возникают большие сложности с обеспечением совместной работы сооружений и береговых массивов из-за неустойчивости и легкоразмываемости грунтов русла, протекающих в аллювиальных отложениях. В результате существенно снижается надежность сооружений. От эффективности работы берегозащитных сооружений зависит устойчивость прилегающих территорий и объектов. В статье предлагается эффективное техническое решение по проектированию и строительству нового типа берегоукрепительного сооружения в виде ступенчатой габионной подпорной стенки с анкерованием каждой ступени в тело прибрежной насыпной грунтовой дамбы арматурными решетками. Особенностью предлагаемой конструкции является повышение устойчивости берегоукрепительного сооружения на легкоразмываемых грунтах путем анкерования ступеней подпорной стенки в тело прибрежной насыпной грунтовой дамбы горизонтальными арматурными решетками. Для большей эффективности анкерная решетка укладывается на уровне верха габионного ящика. В отличие от берегоукрепительных сооружений с армогрунтовыми дамбами здесь обеспечивается совместная работа подпорной стенки и берегового массива (дамбы) за счет применения решетчатых анкеров, при этом предлагаемая конструкция проще в исполнении. Тем самым обеспечивается устойчивость и надежность работы подпорных стен.

В статье рассмотрены вопросы подбора фрезерующего агрегата для добычи торфа в целях производства грунтов с наименьшими затратами и повышенными качественными показателями. Отмечено, что для удовлетворения технологических условий при выполнении фрезерования существует множество конструкций фрезерующих устройств. Указано, что в исследованиях непосредственно на полях добычи с последующими операциями сушки и уборки были использованы агрегатируемые с гусеничным трактором ДТ-75Б фрезер МТФ-14, плоскорез ПТ-09 и пассивная фреза ФПТ-09; глубина фрезерования составляла 0,02 м. Получено, что после фрезерования на поверхность залежи достаточно равномерно укладывались в слой частицы разного размера, толщина которого предопределялась коэффициентом разрыхления (у плоскореза ПТ-09 он составил 1,7 по сравнению с 1,4 у фрезера МТФ-14 и пассивной фрезы ФПТ-09). Установлено, что фракционный состав крошкообразного торфа находился в зависимости от природных свойств торфа залежи, а также от конструкции фрезы и режимa фрезерования. При этом он был неоднороден с большим количеством частиц с крупностью более 5 мм, что повысило качественные показатели (большая водоудерживающая способность и одновременно воздухопроницаемость). На основе исследований выявлено, что длительность сушки торфяной крошки зависела от процентного содержания фракций, на которое повлияли природные и технологические факторы (тип и вида торфа, степень разложения, влажность верхнего слоя залежи, тип фрезерующего агрегата, рабочая скорость). Сделан вывод, что использование плоскореза ПТ-09 для фрезерования залежи позволяет снизить производственные издержки и получить торф с повышенными качественными показателями, тем самым улучшить экономические показатели участка

Представлен обзор научных исследований и опытно-конструкторских работ, выполненных на кафедре строительных, дорожных машин и оборудования Тверского государственного технического университета для механизации дорожного строительства. Выбраны разработки, которые остаются перспективными и по которым продолжаются исследования. Отмечено, что для большинства из них проведена работа от постановки задачи до создания и испытания экспериментального образца, при этом в ходе данной работы появились новые идеи совершенствования технологий и конструкций. Приведены описания и некоторые результаты исследований или испытаний оборудования для нанесения дорожной разметки, срезки кустов и мелких деревьев в полосе отвода автомобильных дорог, проведения ямочного ремонта, приготовления сухой асфальтобетонной смеси и вибрационного уплотнения грунтов.

В статье рассмотрены вопросы уменьшения энергетических капитальных затрат при полевом производстве кускового торфа. Отмечено, что послойно-щелевым способом на основе метода механизированной экструзии сформованы цилиндрические куски непосредственно на технологических площадках добычи с последующими операциями сушки и уборки. В процессе производства кусков фрезформовочным способом установлено, что добыча является весьма энергозатратной технологией, поэтому появился вопрос о снижении расходов на его производство. Указано, что при фрезформовании существенные нагрузки воздействуют на ножи рабочего органа фрезерующего агрегата при экструзии и вызывают их деформацию, затем и разрушение, вследствие чего увеличиваются затраты мощности на формование, а тем самым снижаются производительность и надежность агрегата. Рассчитаны удельная работа и необходимые мощности на фрезерование и формование, определена минимальная мощность трактора, требуемая для выполнения операции фрезформования. Обозначено, что для улучшения технико-экономических характеристик торфяного участка по добыче кускового торфа был использован показатель комплексной оценки, позволивший выбрать маломощное оборудование, тем самым сократить эксплуатационные и капитальные затраты и повысить рентабельность и надежность производства

В статье указано, что Тверским государственным техническим университетом разработана, запатентована и создана конструкция механического стенда, оснащенного системой цифрового тензометрирования и способного развивать и фиксировать разрушающую нагрузку для испытания на прочность образцов формованной торфяной продукции. Отмечено, что его планомерное использование с целью корректировки и рационализации режимов работы машин для добычи и производства кускового торфа позволит оперативно достигать стабильного качества торфа, однако методика применения данного стенда была сформирована ранее лишь для образцов кусков круглого и прямоугольного сечения. Приведены сведения, разработанные материалы и методика, позволяющие использовать созданный стенд для всех основных форм поперечных сечений кускового торфа, получаемых как в полевых, так и в заводских (стационарных) условиях

В статье отмечено, что на основе использования методов исследования тепловых процессов при сварке был выполнен анализ зоны лазерного воздействия, образующейся во время лазерной резки быстрорежущей стали. Показано, что на размер закаленного слоя большое влияние оказывает скорость лазерной резки. Напротив, изменение мощности лазерного излучения не приводит к существенному изменению размера зоны лазерного воздействия. Результаты выполненной работы могут быть полезны при разработке новых способов изготовления и упрочнения инструмента из быстрорежущей стали