Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура @vestnik-susu-building
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура
Все статьи: 686
Высокопрочное доломитовое вяжущее
Статья научная
Рассмотрена возможность получения качественного высокопрочного вяжущего из различных доломитовых пород. Исследованы процессы, протекающие в доломите при обжиге. Установлено, что в производстве доломитового вяжущего эффективно применение интенсификаторов обжига.
Бесплатно
Вычисление средней температуры n-слойной стенки
Краткое сообщение
Рассмотрена задача вычисления средней температуры n-слойной ограждающей конструкции. С использованием метода математической индукции найдена формула, позволяющая определять среднюю температуру стенки по температурам ее внутренней и внешней поверхностей, а также по толщинам ее слоев и их термическим сопротивлениям теплопроводности. Формула рекомендуется для использования при построении математических моделей теплового режима зданий.
Бесплатно
Газоотводящие стволы из полимерных композитов в дымовых трубах большой энергетики
Статья научная
Дымовые газы на крупных энергетических предприятиях России отводятся в основном через монолитные железобетонные трубы высотой 100…370 м и их количество превышает 800 шт. Изменение структуры топливного баланса, современные тенденции в энерго- и ресурсосбережении, а также требования экологии изменяют условия эксплуатации труб и ведут к ускоренному их износу. Кардинальный путь повышения ресурса железобетонных дымовых труб в большой энергетике - установка внутренних газоотводящих стволов из полимерных композитов, главным образом стеклопластиков. По сравнению со стальными стволами применение стеклопластиков позволяет получать более долговечные, легкие и быстро монтируемые газоотводящие стволы, собираемые из получаемых намоткой бесшовных элементов (царг), что дает ярко выраженный экономический эффект. Приводимые в статье и опробованные технические решения по укрупнительной сборке стеклопластиковых царг позволяют существенно удешевить конструкцию подвесов и ствола и сократить сроки монтажа. Предлагаемая разработанная и внедренная конструкция лепесткового конфузора, элементы которого изготавливаются намоткой (переход от нижней части газоотводящего тракта дымовой трубы к стеклопластиковому стволу) является простым и экономически эффективным техническим решением по сравнению с традиционными конструкциями конфузоров. Наибольший эффект может дать изготовление внутренних стволов из полимерных композитов вертикальной намоткой с подращиванием и с размещением намоточного устройства непосредственно внутри дымовой трубы, что позволит исключить операции кантовки царг и их укрупнительной сборки. Приведена оценка эффективности предлагаемого варианта по сравнению с установкой металлического газоотводящего ствола.
Бесплатно
Геометрическая квазидискретная модель группового преследования одиночной цели
Статья научная
В статье представлена геометрическая модель процесса преследования одиночной цели группой преследователей. Квазидискретная модель группового преследования цели основана на том, что каждый из преследователей в расчетное время, соответствующее его шагу, проектирует прогнозируемую траекторию движения, согласно его цели и стратегии. Движение происходит на плоскости, но при необходимости данную модель можно перенести на поверхность, заданную в явном виде. Скорости движения всех участников, как преследователей, так и цели, постоянны по модулю. Цели и стратегии каждого из преследователей, несмотря на различие траекторий, объединяет один критерий: они стремятся подойти к точке пространства, связанной с преследуемым объектом, под заданным направлением, соблюдая ограничения по кривизне траектории. Цель и стратегия объекта преследования определяется поведением того преследователя, который, достигнув определенного расстояния до цели, переходит на движение с ее скоростью («стратегия погони»). Два других преследователя нацелены на точки, движущиеся курсом, параллельным курсу цели. Достигнув целевых точек, преследователи переходят на курс, параллельный курсу цели, со скоростью, равной скорости движения цели. Еще один преследователь в качестве цели имеет точку, расположенную впереди цели. Этот преследователь стремится подойти к данной точке под прямым углом к траектории цели.
Бесплатно
Геометрическая модель физического сплайна
Статья научная
Физическим сплайном называют упругий стержень, размеры поперечного сечения которого весьма малы по сравнению с длиной и радиусом кривизны его оси. Пример физического сплайна - тонкая металлическая линейка. Такая линейка, проходя через заданные точки, естественным образом приобретает «природоподобную» форму, характеризующуюся минимальной энергией внутренних напряжений и минимальной средней кривизной. Поиск уравнения упругой линии представляет собой сложную математическую задачу, не имеющую элементарного решения. В статье рассматриваются полиномиальные и параметрические способы геометрического моделирования физического сплайна, проходящего через наперед заданные точки. Упругая линия физического сплайна получена экспериментально. Показано, что полиномиальная модель заметно отличается от экспериментально полученного физического сплайна, что ставит под сомнение возможность использования кубических полиномов для моделирования упругой линии с большими прогибами. Параметризованная модель на основе кривых Фергюсона дает высокую точность аппроксимации, если в базисных точках заданы касательные к упругой линии физического сплайна. Рассмотрены примеры моделирования физического сплайна со свободными и защемленными концами. В случае свободного сплайна погрешность параметрической модели составила 0,4 %, для сплайна с защемленными концами получена погрешность менее 1,5 %. Вычисления выполнены с помощью программного средства SMath Studio.
Бесплатно
Геометрическая оптимизация аэродинамики высотного здания с интегрированными ветрогенераторами
Статья научная
В статье рассматривается влияние изменения геометрии здания на вовлеченность ветрового потока в рабочую зону ветрогенераторов. Потоки воздушных масс являются одним из альтернативных источников энергии, а геометрия окружающих форм напрямую влияет на эффективность применения ветрогенераторов, интеграция которых в тело здания приобретает в последнее время большую популярность. В качестве метода исследования применялось численное моделирование здания в программном комплексе Ansys CFX. Была выведена геометрическая зависимость длины фасада от других параметров здания. Было рассмотрено шесть форм зданий, имеющих одинаковую площадь этажа в плане. Для более объективной оценки исследование проводилось при различных углах атаки ветрового потока. Для выбора оптимальной геометрической формы применялся коэффициент, показывающий изменение скорости потока внутри рабочей области ветрогенератора по отношению к первоначальной. По результатам было определено, что наиболее оптимальной является форма с небольшим уклоном фасада. Данная форма позволяет направлять воздушную массу в рабочую область ветрогенератора с достаточно высокой скоростью и практически при любом направлении ветра.
Бесплатно
Геометрический критерий потери несущей способности сталежелезобетонных стержней
Статья научная
В статье приводится математическая модель процесса деформирования коротких сталебетонных стержней и геометрический критерий потери несущей способности. Для исследования поведения сталебетонных элементов под действием кратковременной сжимающей нагрузки были изготовлены лабораторные образцы из стальных труб с бетонным сердечником. Приведены диаграммы продольного деформирования, построенные по экспериментальным данным, а также инженерная модель, позволяющая получить зависимость P - ∆ для трубобетонных элементов при помощи масштабирования известной диаграммы для стальной трубы, оценен вклад бетонного сердечника в работу составного сечения. Предложена кусочно-заданная монотонно возрастающая функция, аналитически описывающая деформирование композитных стержней. Разработан геометрический критерий потери несущей способности при монотонно возрастающей кривой деформирования, позволяющий однозначно определить критическое значение продольной силы. Результат исследования может быть заложен в алгоритм работы программно-вычислительных комплексов, используемых при автоматизированном расчете и проектировании конструкций и конструктивных систем.
Бесплатно
Геометрическое конструирование оболочек способом выхода в четырехмерное пространство
Статья научная
Изложен конструктивный графический алгоритм построения архитектурной оболочки, проходящей через пространственный замкнутый контур, образованный плоскими кривыми. Для реализации алгоритма используются методы начертательной геометрии четырехмерного пространства в сочетании со средствами трехмерной компьютерной графики.
Бесплатно
Статья научная
В статье кратко изложены основные результаты развития и применения метода ин-интерполяции по коэффициенту формы к решению задач технической теории пластинок, связанных с параллелограммной областью. Показано, что, используя известные решения для параллелограммных пластинок (включая прямомольные и ромбические) с однородными граничными условиями, приводимые в научной и справочной литературе, можно найти значения интегральных характеристик для любой параллелограммной пластинки.
Бесплатно
Статья научная
В теоретических исследованиях по проектированию автомобильных дорог ось дороги принимается в качестве базового элемента, определяющего пространственные формы других элементов дороги: проезжей части, обочины, откосов. Исходя из этого принципа формообразования элементов дороги, в настоящей работе предложены математические модели формообразования, основанные на циклографическом методе моделирования пространства и его объектов. Формообразование поверхностных форм элементов дороги на её переходном (отгонном) участке и на вираже существенно отличается от формообразования на прямолинейном участке рядом специфических особенностей, затрудняющих и усложняющих процесс теоретического и практического формообразования. В работе показана возможность построения математических моделей формообразования для отгонного участка на основе циклографического отображения оси дороги. Приведён пример, в котором выполнен подробный разбор с визуализацией каждого этапа формообразования. Результаты работы могут быть использованы для разработки современных специализированных САПР автомобильных дорог.
Бесплатно
Геометрическое построение оптимальной конструкции стального спирального каната
Статья научная
Представлено теоретическое обоснование геометрического построения оптимальной конструкции стального спирального каната с линейным касанием проволок. Рассмотрена корреляция стальных спиральных канатов и составных винтовых пружин по принципу оптимального конструирования. Сформулирован канонический закон геометрического построения поперечного сечения стального спирального каната.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты натурного полевого эксперимента исследования несущей способности и осадочной деформации зернистых грунтов основания набивной сваи в грунтовытесненной пробитой скважине. Разработана методология расчетного исследования с показом теории и методов расчетного определения напряжений пяти зон состояний предельных равновесий грунтов в основании по боковой поверхности кругового конуса и ствола рассматриваемой сваи. Дано обоснование выбора зон состояний предельных равновесий грунта, задействованных экспериментально набивной сваей в основании. Представлен расчет предельной несущей способности грунтов основания и осадки набивной сваи в пробитой скважине с построением расчетного графика зависимости осадки сваи от нагрузки. Результаты исследований обобщены в выводах.
Бесплатно
Геотехника устройства висячей буронабивной трубчато-заполненной сваи-опоры глубокого заложения
Статья научная
Представлены результаты комплексного экспериментально-расчетного и теоретического исследования геотехники проектирования и строительства одиночных висячих буронабивных трубчато-заполненных свай-опор глубокого заложения. Разработка связана с проблемой глубинного освоения подземного пространства и отсутствием достоверных методов расчета несущей способности и деформируемости оснований таких опор. Исследование проводится новыми методами аналитической нелинейной механики грунтов. Результатом разработки является достижение высокой достоверности расчета, сопоставимой с экспериментальной действительностью.
Бесплатно
Статья научная
Представлены данные натурного эксперимента полевого испытания зернистых грунтов основания взрывофугасной сваи в грунтовытесненной скважине на несущую способность и осадочную деформацию. Создана методология расчетного исследования с представлением теорий, методик и методов расчетного получения значений напряжений пяти зон состояний предельных равновесий грунтов зернистых сред оснований по боковым поверхностям кругового конуса и ствола изучаемой сваи. Сделано обоснование выбора зон состояний предельных равновесий грунтов зернистых сред, задействованных экспериментально взрывофугасной сваей в основании. Осуществлен расчет предельной несущей способности грунтов основания и осадки взрывофугасной сваи. Разработана методика теоретического построения расчетного графика зависимости осадки сваи от нагрузки. Показаны основные выводы представляемой научной работы.
Бесплатно
Статья научная
На основе глиноземистого цемента, шлака алюминотермической выплавки ферротитана и добавок суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов (РСЕ) разработано модифицированное глиноземистое вяжущее. Изучены методами физико-химического анализа особенности гидратации вяжущего в присутствии данных добавок. Показано, что в начальные сроки твердения (3-7 сут) скорость гидратации алюминатов кальция в различной степени снижается под действием суперпластификаторов на основе РСЕ. Выявлены добавки, в наименьшей степени замедляющие твердение, установлены их оптимальные дозировки. Исследовано влияние данных добавок на свойства вяжущего. Получено модифицированное вяжущее с повышенной огнеупорностью (1520-1550 °С). Показано, что применение суперпластификаторов на основе РСЕ обеспечивает вяжущему, содержащему шлак алюминотермической выплавки ферротитана, высокие прочностные показатели. На основе разработанного вяжущего, шамотного и огнеупорного заполнителя получены жаростойкие ячеистые бетоны с температурой применения до 1300 °С.
Бесплатно
Горелые породы как активная минеральная добавка в бетон
Статья научная
Представлены результаты исследования возможности применения горелых пород шахтных терриконов в качестве активной минеральной добавки в бетон. Показано, что применение горелых пород целесообразно для получения вибропрессованных мелкозернистых бетонов.
Бесплатно
Градостроительная стратегия развития и условия безопасности приграничных территорий
Статья научная
В работе анализируются возможности градостроительных программ развития приграничных территорий. В качестве основы таких программ предложена градостроительная стратегия планировочной организации трансграничных территорий
Бесплатно
Статья научная
В данной работе устанавливается зависимость между видами функционального использования территории водосбора и качеством воды в водных объектах с целью управления качеством воды на этапе территориального планирования.
Бесплатно
Гранулированная горячая асфальтобетонная смесь для ремонта дорожных покрытий
Статья научная
Приведён способ получения гранулированных асфальтобетонных смесей путём их охлаждения непрерывным рыхлением. Рассмотрен процесс стеклования вязкого битума в определенных температурных интервалах. Исследовано влияние различных температур воздуха на процесс разжижения битума.
Бесплатно
Графическое моделирование ограждающих строительных конструкций на основе BIM-технологий
Статья научная
В современном строительстве ограждающих конструкций зданий и сооружений перспективным направлением является применение пустотелых бетонных камней. Они обладают заметными преимуществами по весу, расходу строительных материалов, модульности структуры, быстрого возведения при сохранении прочности и несущей способности. Однако, в отличие от зарубежных аналогов, российские строительные нормы и правила СП 333.1325800.2020 предъявляют дополнительные требования к ограждающим конструкциям по морозостойкости, водонепроницаемости, особому физико-химическому составу бетонной смеси с различными добавками и др. Это ведет к удорожанию проектов и продлению сроков строительства. В данной работе рассмотрены пути повышения эффективности графического моделирования и автоматизированного проектирования ограждающих строительных конструкций из пустотелых бетонных камней. Для этого использованы современные технологии моделирования в строительстве Building Information Modeling (BIM) и широко известные программные системы, такие как AutoDesk Revit и AutoCAD. Процесс графического моделирования построен по модульному принципу, что позволяет повысить уровень автоматизации в масштабе предприятия, ускорить создание новых строительных проектов, улучшить их качество, а также помимо геометрической составляющей определить эффективный состав бетонной смеси и других материалов в каждом конкретном случае практической реализации. При этом большое значение имеет проверочный расчет принятых решений в автоматизированной системе. В данной работе приведен пример графической 3D-модели наружной стены и расчетного проектирования в автоматизированных системах Revit и AutoCAD. Результаты исследования полезны для дальнейшего развития BIM-методов и их практического применения в различных строительных организациях.
Бесплатно
