Введение. Отмечено, что наибольшей несущей способностью обладают двутавровые балки. Вместе с тем из-за широкого распространения и доступности трубопроката в практике нередко используют трубчатые балки. Сравнение этих балок по несущей способности следует проводить при условии их равной массы на погонный метр. Сравнивается двутавр по ГОСТу Р 57837–2017, масса погонного метра которого составляет 194 кг, и трубу по ГОСТу 33228–2015 с показателем 194 кг/м. Несущая способность двутавровой балки почти вдвое выше, чем трубчатой. Есть информация о трубобетонных балках, в частности с преднапряженной нижней частью бетонного ядра. Стальная труба в таких балках играет роль внешней арматуры — экзоарматуры. Несущая способность трубобетонных балок весьма значительна при их невысокой себестоимости и хорошей технологичности. Целью настоящей работы является повышение несущей способности трубчатых балок, что позволит расширить ассортимент строительных изделий.

Материалы и методы. Используется методика геометрической оптимизации и мысленного эксперимента. Идея использовать жидкий наполнитель для трубчатой балки опирается на известное свойство жидкости — ее практическую несжимаемость. Геометрическое длинномерное тело, боковая поверхность которого имеет прямолинейную образующую, обладает максимальным объемом (при заданной боковой поверхности), если его поперечное сечение имеет форму круга, что соответствует круглой трубе.

Результаты исследования. Трубчатая балка с жидким наполнителем (гидравлическая балка) представляет собой заглушенную с обоих концов круглую трубу, полностью (без воздушных полостей) заполненную жидкостью. При нагружении гидравлической балки ее боковая поверхность стремится деформироваться. Следовательно, внутренний объем трубы стремится к уменьшению. Но, поскольку жидкость несжимаема, она не допускает уменьшения объема, что, в свою очередь, препятствует деформации трубы.

Обсуждение и заключение. В гидравлической балке вся нагрузка благодаря жидкости относительно равномерно распределяется по всей внутренней поверхности балки. Получена оценка, состоящая в пятикратном превышении несущей способности гидравлической балки по сравнению с двутавровой балкой и в десятикратном — по сравнению с трубчатой балкой.

Введение. Представлен исторический обзор становления и применения способов виброуплотнения бетонных смесей, а также выдающиеся современные наработки ученых в данной области. Предлагается использовать жесткие бетонные смеси, которые сокращают расход цемента в бетоне, ускоряют нарастание прочности, уменьшают усадочные деформации и тепловыделение, повышают прочность и долговечность изделий. Рассмотрены вопросы теории и практики вибрационного уплотнения бетонных смесей, исследований воздействия различных режимов колебаний виброплощадок, вопросы выбора эффективного режима вибрационных воздействий при уплотнении бетонных смесей и оптимизации их параметров. Детально изучено устройство вибростола, схема установки дебалансов вибратора для получения заданной величины вынуждающей силы, схема вибрационного модуля с направленными колебаниями. Приведены критерии продолжительности уплотнения бетонных смесей, приведена характеристика изменения параметров воздействия при уплотнении бетонной смеси, приведены технические характеристики типоразмерного ряда вибростолов. Значительное внимание в статье уделяется основным параметрам виброформовочных машин: частоте, амплитуде и ускорению рабочего органа. Для оценки эффективности вибрационного воздействия на смесь в процессе формования изделий чаще всего используют параметр интенсивности.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования была выбрана смесь, которая после уплотнения, схватывания и отвердения превращается в бетон. Были рассмотрены различные способы и параметры уплотнения бетонной смеси для получения высококачественного бетона. Исследовано влияние различных режимов вибраций на процесс уплотнения бетонных смесей, рассмотрены критерии эффективного выбора и оптимизации параметров вибрационного воздействия. В работе приведены основные параметры оценки продолжительности уплотнения бетонных смесей, и описаны изменения параметров при уплотнении бетонной смеси. Также представлены технические характеристики вибростолов разного типоразмерного ряда. Выбор режима виброуплотнения бетонной смеси является сложной задачей, включающей в себя множество значений.

Результаты исследования. После проведения исследования были получены данные о процессе уплотнения бетонной смеси под воздействием вибрационных сил. В результате происходит разрушение ее структурных связей и ослабление связей между элементами, что ведет к появлению переменного напряженно-деформированного состояния. Также было обнаружено, что при таких условиях происходит перемещение минеральных частиц и формирование более плотной упаковки.

Обсуждение и заключение. Полученный результат более плотной упаковки частиц бетонной смеси дает неоспоримое экономическое преимущество в связи с уменьшением расхода вяжущего вещества без потери прочностных характеристик бетона.

Введение. Технический эффект при возведении монолитных железобетонных конструкций из самоуплотняющихся бетонных смесей, приводящий к повышению фактической прочности бетона, можно использовать для уменьшения поперечного сечения конструкций и снижения расхода арматуры. Целью настоящей работы явилась оценка технической и экономической эффективности монолитных железобетонных конструкций повышенной прочности, изготавливаемых из самоуплотняющегося бетона с использованием строительных отходов, для решения задач в области экологического строительства.

Материалы и методы. Для оценки эффективности вариантов бетонирования монолитных конструкций готовили виброуплотняемую смесь БСТ В25 П4 и самоуплотняющуюся смесь БСТ В40 РК1 на портландцементе ЦЕМ0 42,5Н. В качестве крупного заполнителя применяли щебень фракции 5–10 мм, а в составе мелкого заполнителя использовали песок природный и песок дроблёный из строительных отходов (бетонного лома). Для обеспечения высокой текучести смесей применяли добавку Полипласт ПК — универсальный суперпластификатор на основе эфиров поликарбоксилатов. Расчет параметров железобетонных конструкций в зависимости от прочности бетона при сжатии выполняли в программном комплексе «ЛИРА». Сметную стоимость строительных работ по устройству железобетонных конструкций определяли для двух альтернативных вариантов, различающихся видом используемой бетонной смеси и способом её подачи к месту укладки и уплотнения.

Результаты исследования. Выполнен расчет параметров железобетонных конструкций, который показал, что для конструкций из бетона повышенной прочности класса В40 толщина сечения по всей высоте может быть одинаковой — 200 мм, а объём бетона на 20 % меньше, чем из бетона класса В25. Расчет параметров армирования по высоте конструкций в зависимости от прочности бетона показал, что при использовании самоуплотняющегося бетона класса В40 возможно уменьшение расчетного диаметра и сокращение расхода арматуры. Ожидаемый экономический эффект при использовании самоуплотняющегося бетона повышенной прочности, рассчитанный для бетонирования конструкций объемом 433 м 3 , может составить 1 639,5 тыс. руб.

Обсуждение и заключение. Обоснована техническая и экономическая эффективность применения самоуплотняющихся бетонов повышенной прочности для бетонирования монолитных железобетонных конструкций. В результате использования самоуплотняющейся смеси и бетононасосной технологии снижается сметная стоимость возведения конструкций, сокращаются затраты труда рабочих, уменьшаются затраты на оплату труда, а также достигается экологический эффект за счет использования строительных отходов и отказа от электрического оборудования для виброуплотнения.

Введение. Перечислены важнейшие причины актуальности поиска практических приемов снижения материалоемкости в строительстве. Отмечены приоритеты РФ в технологии пенобетонов. Выполнена краткая оценка меры достоверности ресурсов сети «Интернет», отражающих свойства дисперсно армированных пенобетонов. Цель исследования — установление связей между индивидуальными свойствами фибры, ее количеством по отношению к массе цемента и важнейшими эксплуатационными свойствами пенобетона, изготовляемого по одностадийной технологии.

Материалы и методы. Перечислены виды и свойства сырья, использованного при проведении экспериментальных исследований, методы контроля свойств смесей и затвердевших пенобетонов.

Результаты исследования. Дано краткое теоретическое обоснование взаимосвязи между скоростью фазового перехода вязкопластических свойств пенобетонных смесей в упругие и возможностью формирования качественной структуры затвердевшего пенобетона. Перечислены физические причины, влияющие на направление и скорость формирования кластеров из дисперсных частиц сырья в структуре межпоровых перегородок пенобетонных смесей, учет которых практически важен для получения прочных пенобетонов. Установлены особенности влияния вещественной природы фибры в зависимости от ее концентрации в составе бетонной смеси на скорость фазового перехода из вязкого состояния в упругое. Доказано, что синергетический эффект дисперсного армирования возникает при концентрации фибры, обеспечивающей существенное ускорение фазового перехода. Получены новые экспериментальные данные о влиянии индивидуальных свойств фибры на реологические и физикомеханические свойства пенобетона марки D500.

Обсуждение и заключения. Дано научное обоснование причин возникновения электретного эффекта на поверхности синтетической фибры. Отмечено, что зафиксированный эффект обусловлен особенностями приготовления пенобетонных смесей по одностадийной технологии. Перечислены важнейшие практические условия, соблюдение которых позволяет получать высокопрочные пенобетоны.

Введение. Алгоритмы машинного обучения обладают большими перспективами в прогнозировании несущей способности строительных конструкций. Целью настоящей статьи является построение прогнозных моделей для расчета прочности трубобетонных колонн (ТБК), которые могли бы предсказывать с высокой точностью предельную нагрузку для всего возможного диапазона параметров, влияющих на несущую способность внецентренно сжатых колонн.

Материалы и методы. В статье рассматриваются внецентренно сжатые короткие трубобетонные колонны круглого поперечного сечения. Входные параметры модели: внешний диаметр колонны, толщина стенки трубы, предел текучести стали, прочность бетона при сжатии, относительный эксцентриситет. Выходные параметры: предельная нагрузка без учета случайных эксцентриситетов и с учетом случайных эксцентриситетов. Обучение моделей выполнено на синтетических данных, сгенерированных на основе теоретических положений теории предельного равновесия. Построено 2 модели машинного обучения. При обучении первой модели предельные нагрузки определены при заданном эксцентриситете продольной силы без учета дополнительного случайного эксцентриситета. При обучении второй модели учитывается дополнительный случайный эксцентриситет. Оценка влияния признаков на предсказания моделей проводилась с помощью функции Feature Importance. Для подбора гиперпараметров использовался метод Optuna. Модели машинного обучения реализованы в среде Jupyter Notebook, использован метод обучения Gradient Boosting. Общий объем обучающей выборки составил 179 025 образцов.

Результаты исследования. Определена важность признаков, наиболее влияющих на прогнозные значения модели. Важнейшими признаками для обеих моделей являются наружный диаметр колонны и относительный эксцентриситет, что согласуется с опытом проектирования и расчета таких конструкций. Оптимизация гиперпараметров с помощью метода Grid Search позволила получить улучшенные результаты. Высокая точность прогноза подтверждена низкими метриками для модели без учета дополнительного случайного эксцентриситета: MSE = 9,024; MAE = 9,250; MAPE = 0,004; с учетом дополнительного случайного эксцентриситета: MSE = 8,673; MAE = 8,673; MAPE = 0,004.

Обсуждение и заключение. Разработанные модели Gradient Boosting для прогнозирования предельной нагрузки внецентренно сжатых коротких трубобетонных колонн круглого поперечного сечения как без учета, так и с учетом дополнительных случайных эксцентриситетов показали высокую точность и стабильность предсказаний, пригодны для практического применения для оценки прочности колонн при проектировании и строительстве, что позволит сократить время и ресурсы на физические испытания. В будущем планируется расширить данные, включив другие материалы, различные геометрии сечения колонн и параметр гибкости, что может улучшить обобщающие способности модели.

Введение. В условиях «зеленого перехода» и декарбонизации экономики в Российской Федерации для сопровождения данного процесса необходимо иметь инструмент оптимизации выбора территории с целью размещения альтернативных источников энергии как варианта гибридного децентрализованного энергоснабжения. При этом для разных видов источников альтернативной энергетики территория и ее характеристики должны различаться, соответственно, обоснованы применение системного подхода и адаптация методики комплексной оценки территории для перспективного планирования внедрения возобновляемых источников энергии в энергетический комплекс субъекта РФ.

Материалы и методы. Объектом исследования является территориально-пространственная система — субъект РФ — и ее подсистемы. В основу исследования заложен синергетический подход, сравнительный и эмпирический анализы, методы обработки статистической информации, а при интеграции исходных данных — метод линейной интерполяции и целевой функции. Основные сферы научного знания и отрасли наук, охватываемые исследованием — это градостроительство, климат и география, энергетический комплекс. В качестве инструмента пространственного анализа и визуализации данных имитационной модели используются географические информационные системы в среде QGIS.

Результаты исследования. Основным результатом реализации имитационной модели оценки влияния объектов возобновляемой энергетики на экологическое состояние субъекта РФ является перечень территорий (рейтинг районов) для размещения источников альтернативной энергии (солнечная энергия, ветроэнергетика и биотопливо). Второстепенным результатом исследования является выявление экологических проблем и последствий внедрения объектов альтернативной энергии, а также подбор мероприятий для снижения негативных последствий на окружающую среду.

Обсуждение и заключения. Теоретическая и практическая значимость разработанной авторами имитационной модели заключается в учете разнохарактерных параметров и условий субъекта РФ при перспективном и стратегическом планировании региона, его энергетической и пространственной инфраструктуры, а также в оптимизации принятия управленческих решений. Использование геоинформационных систем позволяет не только хранить и визуализировать данные о состоянии субъекта РФ, но и производить моделирование этих показателей.

Введение. Повышение качества городской среды посредством задействования механизма государственно-частного партнерства (ГЧП) — современный тренд. Создание баланса интересов бизнеса и государства в обновлении инфраструктуры позволяет активизировать инвестиционные процессы. Поэтому ГЧП как катализатор регионального, инновационного, социального развития исследуется в научной литературе достаточно давно. Многие авторы, выявляя перспективы эффективности ГЧП, отмечают необходимость периодического пересмотра методов и инструментов государственной поддержки, т. е. сложившаяся система мер со временем требует совершенствования. Особое внимание уделяется моделям финансирования ГЧП-проектов, способам возврата инвестиций. При этом возможности развития ГЧП в создании (реконструкции) парковой инфраструктуры пока не получили должного освещения.

Материалы и методы. При проведении данного исследования для выявления особенностей проектов по преобразованию парковых комплексов, которые реконструируются в форме концессий, была проведена группировка проектов по общим признакам. Затем методом сравнительного анализа были выявлены проблемы, связанные со сложностью полной компенсации инвестиционных расходов у выбранных проектов. Выдвинута гипотеза о необходимости применения бюджетного софинансирования для отдельных концессионных соглашений, ориентированных на решение различных экологических, образовательных, просветительских задач.

Результаты исследования. Отечественная практика преобразования таких общественных пространств, как парки и парковая инфраструктура, показала, что самой оптимальной формой ГЧП является концессия. Инвестор использует свои средства на проектной и строительной стадии создания (реконструкции) парковых комплексов. На стадии эксплуатации объектов частная сторона компенсирует свои затраты посредством сбора платы напрямую с потребителей. При этом важно, что ожидаемая доходность от проекта была бы в пределах 15–25 %. С учетом изменения монетарной политики такая доходность при текущей ключевой ставке вряд ли возможна, если парк имеет в своем составе разнообразные капиталоемкие здания и сооружения, призванные обеспечить не столько коммерческие, сколько социальные цели. Возникают риски недополучения ожидаемых доходов. Поэтому необходимо выработать меры по расширению методов возврата вложенных инвестиций для подобных проектов. Если парк обладает сложной инфраструктурой, среди которой есть большие стадионы, музейные, культурные, образовательные центры, объекты, по которым сложно прогнозировать высокий спрос и нецелесообразно устанавливать высокую оплату, то в этом случае целесообразно сочетать прямую плату за услуги с бюджетным софинансированием. Софинансирование реализуется через выплату капитального или операционного гранта. В зависимости от направлений деятельности парков (образовательная, культурная, спортивная) можно рассмотреть варианты грантов. Операционный грант должен возместить эксплуатационные расходы на содержание особых объектов: прилегающих набережных, маяков, мемориалов и т. д. Для парков, в составе которых имеются крытые бассейны, большие стадионы, музеи, концертные залы, целесообразно использовать капитальные гранты для компенсации капиталовложений в эти объекты.

Обсуждение и заключение. Государственно-частное партнерство в современных условиях рассматривается как альтернатива бюджетному инвестированию объектов инфраструктуры. Преобразование общественных пространств городов тоже вовлечено в этот процесс и уже есть положительные результаты. Частная сторона, благодаря инвестированию собственных капиталовложений, получает возможность использования созданного объекта, чтобы окупить свои инвестиции. Но в некоторых проектах это сделать сложно, что снижает интерес бизнеса к участию в улучшении качества городской среды. В условиях жесткой денежно-кредитной политики нужны дополнительные бюджетные меры, чтобы стимулировать частные инвестиции.

Введение. С целью обеспечения сейсмостойкости и снижения сейсмических нагрузок при проектировании жизнесберегающего многоэтажного здания принята система сейсмоизоляции в виде кинематических опор. В настоящей статье анализируются конструктивная система, расчетно-динамическая модель и результаты промежуточных натурных испытаний жизнесберегающего многоэтажного здания с кинематической системой сейсмоизоляции, возводимого в г. Грозный.

Материалы и методы. В ходе исследования были выполнены моделирование и расчет конструктивной системы здания с кинематической системой сейсмоизоляции. Для подтверждения работоспособности узлов системы сейсмоизоляции проведены натурные испытания.

Результаты исследования. Многоэтажное жизнесберегающее здание запроектировано по каркасной ствольно-стеновой конструктивной схеме, где вертикальными несущими элементами являются ствольные элементы, колонны и связи между колоннами в виде диафрагм жесткости. Высотная часть здания запроектирована с применением кинематической системы сейсмоизоляции на сборных трубобетонных сейсмоизолирующих опорах. Приведены результаты расчета на основные и особые сочетания нагрузок и внутренних усилий в несущих конструкциях.

Обсуждение и заключение. Исследование показало, что применение разработанной конструктивной системы сейсмоизоляции с кинематическими опорами позволяет снизить сейсмические нагрузки и общий вес здания и одновременно повысить механическую надежность и безопасность. Проведенные промежуточные натурные испытания подтвердили работоспособность узлов сопряжений опор с монолитными железобетонными конструкциями здания, что дало возможность внедрения кинематических опор сейсмоизоляции в практику строительства.