Preview

Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий

Расширенный поиск
Том 4, № 2 (2025)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)

Строительные конструкции, здания и сооружения

7-20 8
Аннотация

Введение. Сверхвысокопрочный бетон (СВПБ) сочетает в себе высокую прочность и трещиностойкость, низкую проницаемость, что делает его эффективным для конструкций, эксплуатируемых в условиях действия агрессивных сред и высоких нагрузок. Расширение практики применения СВПБ в строительстве требует разработки соответствующих научно обоснованных методов расчета изготовленных с его применением конструкций. Одним из малоизученных вопросов является сопротивление изгибаемых СВПБ-конструкций действию поперечных сил. В настоящей работе предложены расчетные зависимости для определения прочности наклонных сечений двутавровых балок из СВПБ, разработанные с применением методов машинного обучения. Для регрессий составлены и структурированы обширные экспериментальные выборки с широкими диапазонами параметров, оказывающих влияние на сопротивление поперечным силам.
Материалы и методы. При построении моделей использованы искусственные нейронные сети (ИНС) и методы регрессионного анализа. Для решения задач использован инструментарий программы STATISTICA.
Результаты исследования. Разработаны нелинейные зависимости для инженерных расчетов, позволяющие производить расчет сопротивления СВПБ-балок поперечным силам с учетом влияния пролета среза нагружения и конструктивных параметров, включая геометрию сечения, прочностные характеристики СВПБ, а также коэффициенты фибрового и поперечного стержневого армирования. Результаты подтверждают применимость регрессионных моделей и ИНС для расчетов прочности наклонных сечений СВПБ-балок, как для сложно формализуемой задачи. Достоверность полученных моделей подтверждена статистическим анализом, включая проверку адекватности уравнений регрессии и их сравнение с нормативными методиками расчета.
Обсуждение и заключение. Предложенные формулы позволяют снизить расхождение между теоретическими и экспериментальными данными в сравнении с нормативными методиками до 2,4 раза. Формулы применимы как для расчета балок с неармированными наклонными сечениями, так и для балок с фибровым и поперечным стержневым армированием.

21-37 5
Аннотация

Введение. С целью обеспечения сейсмостойкости и снижения сейсмических нагрузок при реконструкции объекта культурного наследия выполнен пространственный расчет несущих конструкций сооружений кино-эстрадного зала. В настоящей статье анализируются конструктивная система, расчетно-динамическая модель с учетом основных и особых сочетаний нагрузок.
Материалы и методы. Расчеты проводились аналитическим методом и методом конечных элементов в программном комплексе STARK ES.
Результаты исследования. Получены результаты динамического расчета при основных и особых сочетаниях нагрузок и соответствующих сочетаниях внутренних усилий в рассчитываемых конструкциях сооружений реконструируемого объекта (кино-эстрадного зала). При этом было использовано всего 25 загружений.
Обсуждение и заключение. Результаты расчета здания кинотеатра показали, что обеспечивается требуемая несущая способность здания объекта культурного наследия при рассматриваемой расчетной ситуации.

Основания и фундаменты, подземные сооружения

38-48 7
Аннотация

Введение. В статье применен «метод пластического проектирования на основе эксплуатационных характеристик» (PBPD), который получил широкое распространение в зарубежной практике расчета и проектирования строительных конструкций в сейсмически опасных регионах. В качестве допустимых параметров используются предварительно выбранные значения смещений конструкций и текучести материалов. В данном исследовании были проанализированы специальные железобетонные «моментные» рамы (RC SMF) для высотных зданий, воспринимающих сейсмические нагрузки.
Материалы и методы. Для анализа рассматривалось проектирование двух вариантов конструкций: первый — в соответствии с международными стандартами ACI-318/ASCE-07, второй – в соответствии с методом PBPD. Каркас из железобетонных рам RC SMF был объединен с ростверком и системой свайных фундаментов для создания модели взаимодействия «грунт-свая-конструкция» (SPSI-модель). Нелинейная передача боковой нагрузки от фундамента к грунту моделируется с помощью кривых P-Y (нагрузка – перемещение) для мягкопластичного глинистого грунта, рассматриваемого в данном исследовании.
Результаты исследования. Численные результаты, полученные с использованием условий модели взаимодействия грунта со сваями, сравнивались с результатами, соответствующими условиям неподвижного основания, по таким факторам, как фундаментальный период, прочность конструкции, горизонтальные и вертикальные перемещения узлов на разных этажах. Рамы, спроектированные с использованием метода PBPD, были менее подвержены влиянию взаимодействия системы «грунт-свая-конструкция» SPSI, хотя в целом имели более высокие значения армирования, чем рамы, спроектированные по действующим нормам (кодам).
Обсуждение и заключение. Метод PBPD как метод прямого проектирования конструкций, при котором в расчетной схеме изначально предполагается контроль смещения конструкций, доказал, что он обеспечивает наиболее корректные параметры железобетонных рам, воспринимающих моменты от проектных нагрузок при задании неподвижной опоры здания. 

Строительные материалы и изделия

49-56 8
Аннотация

Введение. Статья посвящена проблемам повышения эффективности технологии производства сборного железобетона для решения задачи обеспечения требуемых показателей строительно-технических свойств продукции на действующих предприятиях строительной индустрии без дополнительных инвестиционных затрат на их реконструкцию и техническое перевооружение. Целью работы по повышению эффективности производства сборных железобетонных изделий является оптимизация параметров процессов приготовления бетонной смеси и тепловлажностной обработки изготавливаемой продукции за счет разработки двухстадийного способа приготовления бетонной смеси и внедрения в процесс тепловлажностной обработки ступенчатого режима.
Материалы и методы. В статье кратко излагаются содержательные аспекты оптимизации параметров технологических операций по приготовлению бетонной смеси и тепловлажностной обработки сборных железобетонных изделий на примере производства брусковых перемычек типа ПБ. В качестве базового объекта исследований принято производство сборных железобетонных изделий с использованием местных заполнителей с повышенным содержанием пылевато-глинистых частиц, предопределяющим увеличение расхода цемента.
Результаты исследования. Предложенная технология оптимизации режимов производства сборного железобетона позволяет на действующих предприятиях стройиндустрии без дополнительных материальных и инвестиционных затрат на реконструкцию и техническое перевооружение снизить расход цемента и добавки суперпластификатора при использовании местных заполнителей с повышенным содержанием пылевато-глинистых частиц.
Обсуждение и заключение. Применение комплекса разрабатываемых мероприятий улучшает условия бездефектного структурообразования бетона и обеспечивает возможность снижения расхода наиболее дорогостоящих компонентов бетонной смеси — цемента и химической добавки суперпластификатора. Оптимизация технологии производства сборного железобетона обеспечивает направленное структурообразование бетона и достижение на этой основе нормируемых показателей качества продукции. В каждом конкретном случае оптимизации технологических решений на каждом конкретном предприятии обязательным условием является корректировка предложенных в работе рецептурно-технологических решений. Дополнительным эффектом от внедрения разработанных в настоящих исследованиях технологических приемов будет повышение показателей экологического состояния окружающей среды и снижение затрат на обогащение местных заполнителей.

57-66 8
Аннотация

Введение. Обоснованное применение минерального сырья из строительных отходов для приготовления виброуплотняемых бетонных смесей экономически выгодно и экологически эффективно, однако влияние заполнителей из бетонного лома на реологические характеристики мелкозернистых самоуплотняющихся смесей и структуру затвердевшего бетона изучено недостаточно. Цель настоящей работы — исследование факторов, влияющих на эффективность мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с песком из дроблёного бетона.
Материалы и методы. Для определения эффективности составов мелкозернистых самоуплотняющихся бетонов готовили смеси равной удобоукладываемости марки РК1 на портландцементе ЦЕМ0 52,5Н. В качестве укрупняющего компонента в состав мелкого природного песка местных карьеров вводили песок из дроблёного бетона. Для придания смесям требуемой текучести и самоуплотняемости применяли добавку Полипласт ПК — поликарбоксилатный суперпластификатор. Оценку зернового состава мелкого заполнителя проводили по изменению модуля крупности в соответствии со стандартной методикой. Реологические и технологические характеристики самоуплотняющихся бетонных смесей устанавливали по методикам ГОСТ Р 59715-2022. Трещиностойкость мелкозернистого самоуплотняющегося бетона оценивали по коэффициенту, отражающему соотношение прочностных характеристик бетона.
Результаты исследования. В ходе исследований установлено, что при условии получения высокостабильной бетонной смеси оптимальная структура мелкозернистого бетона достигается при содержании в составе мелкого заполнителя 30 % зерен дробленого бетона и дозировке поликарбоксилатного суперпластификатора Полипласт ПК — 1 %.
Обсуждение и заключение. Обоснована техническая эффективность мелкозернистого самоуплотняющегося бетона с использованием укрупняющих зерен песка из дробленого бетона. За счет оптимизации рецептурных факторов мелкозернистого бетона с заполнителем из строительных отходов и применения безвибрационной технологии монолитных железобетонных конструкций из самоуплотняющихся смесей достигается экономический эффект.

67-74 5
Аннотация

Введение. Уплотнение бетонных смесей является одной из наиболее актуальных тем современного строительства. Вибрационное уплотнение — это один из основных методов, используемых для обеспечения равномерного распределения компонентов бетонной смеси и удаления воздушных пустот. Этот процесс позволяет достичь более высокой плотности и прочности бетона, что, в свою очередь, улучшает его эксплуатационные характеристики. Процесс производства железобетонных изделий представляет собой сложный и трудоёмкий, требующий значительной ответственности и внимания, процесс. Качество уплотнения смесей влияет на физико-механические свойства формуемых изделий, включая прочность, водонепроницаемость, морозостойкость и другие важные параметры. Верно уплотненная смесь обеспечивает однотипность свойств готовой продукции, точность геометрических форм и хорошее качество его лицевой поверхности. Целью данной статьи является описание работы принципиально нового оборудования «Шар-1», направленного на совершенствование методов оценки плотности бетонной смеси непосредственно в процессе формованию.
Материалы и методы. В качестве объекта исследования была выбрана бетонная смесь. Управление параметрами вибрационного уплотнения бетона требует тщательного планирования с учётом типа смеси, формы конструкции и требований к качеству. Исследование выполнялось с применением принципиально нового прибора «Шар-1».
Результаты исследования. Результаты разработки устройства для измерения плотности бетонной смеси успешно доказаны экспериментальным путем. Прибор позволяет оценивать уплотнение смеси в процессе формования, фиксируя данные в реальном времени и позволяя в дальнейшем анализировать процесс уплотнения бетонной смеси. Это способствует улучшению контроля качества бетонных смесей на стадии формования, что важно для повышения надежности и долговечности бетонных конструкций. Использование прибора «Шар-1» упрощает и ускоряет процесс испытаний, снижая влияние субъективных факторов и повышая объективность измерений.
Обсуждение и заключение. Раздел акцентируется на различии традиционных исследований по контролю уплотнения бетонной смеси и с применением прибора «Шар-1», который позволяет измерить плотность бетонной смеси в процессе формования. Метод позволяет быстро получать данные о плотности, своевременно корректировать технологию при необходимости. В дальнейшем планируется усовершенствовать прибор дополнительными функциями. 

Управление жизненным циклом объектов строительства

75-84 7
Аннотация

Введение. Усовершенствованная визуализация — один из результатов внедрения технологии информационного моделирования. Технология информационного моделирования в основном использовалась проектировщиками при разработке цифровой 3D-модели объекта. 4D-моделирование объединяет организационно-технологическую последовательность работ в проекте с параметрической цифровой 3D-моделью строящегося объекта. 4Dмоделирование потенциально может способствовать эффективной реализации проекта, но данные о масштабах внедрения 4D ограничены, в практической деятельности отсутствуют эмпирические данные о возможностях и проблемах использования данной технологии. Целью исследования является изучение состояния внедрения 4Dмоделирования, преимуществ при использовании, основных проблем, мешающих эффективной реализации, а также стимулов для внедрения в строительном секторе.
Материалы и методы. В статье был использован качественный анализ функционала 4D-моделирования для формирования анкеты в целях опроса среди специалистов строительной отрасли. На основании анализа массива полученных данных проведен статистический анализ для выявления ключевых проблем и стимулов внедрения 4D-моделирования в деятельность строительных организаций. На основании разработанной анкеты был проведен опрос среди заказчиков и подрядчиков строительной отрасли, которые были отобраны выборочным методом. Для анализа полученных данных использовались методы описательной статистики. Индекс относительной важности использовался для ранжирования показателей, чтобы понять относительную важность, как они воспринимаются респондентами. Т-тест использовался для проверки статистической значимости предполагаемых различий между клиентами и подрядчиками. Коэффициент Альфа Кронбаха использовался для обеспечения внутренней согласованности и надежности данных для анализа.
Результаты исследования. Определены основные причины недостаточного внедрения в строительных организациях технологии 4D-моделирования наряду с высокой осведомленностью о преимуществах использования. Выделены критические проблемы, препятствующие реализации данной технологии, а также ключевые факторы, которые могут стимулировать реализацию инвестиционно-строительных проектов с применением 4D-моделирования.
Обсуждение и заключение. Результаты исследования обеспечивают основу теоретического анализа для решения проблем внедрения 4D-моделирования в строительной отрасли. Исследование использует теорию устойчивого развития и теорию полного жизненного цикла в качестве теоретической основы, сочетает в себе качественные и количественные методы исследования и проводит углубленное изучение различных факторов, которые влияют на управление инвестиционно-строительными проектами с использованием технологии 4D-моделирования.

85-95 6
Аннотация

Введение. В последнее время вопросы экологического развития стали особенно актуальны, поэтому важность эко-архитектуры выходит на первый план. Используя концепции устойчивого проектирования и экологичные материалы, эко-архитектура снижает зависимость от природных ресурсов, уменьшает потребление энергии и выбросы отходов, тем самым эффективно снижая нагрузку на окружающую среду. В связи с этим эко-архитектура является не только важным направлением устойчивого развития городов, но и предоставляет нам практический путь к созданию более гармоничной и качественной среды обитания. Целью данного исследования является определение принципов эко-архитектуры и оценка его влияния на устойчивое развитие городской среды. Проанализировано влияние эко-архитектуры на весь цикл строительства зданий и сооружений с момента строительства и до сноса здания, и определены пути устойчивого развития городской архитектуры.
Материалы и методы. Проведен анализ путей устойчивого развития эко-архитектуры в современном мире. В процессе строительства и эксплуатации зданий возникают различные негативные влияния, такие как загрязнение воздуха и воды, шум, нарушение ландшафта и экосистемы. Для минимизации этих воздействий необходимо разрабатывать природозащитные мероприятия и учитывать экологические аспекты на всех этапах проектирования и строительства.
Результаты исследования. В ходе исследования выполнена оценка устойчивости развития эко-архитектуры на основе анализа жизненного цикла здания с учетом воздействия на окружающую среду на этапах проектирования, строительства, использования и сноса объекта строительства
Обсуждение и заключение. Оценка устойчивости развития эко-архитектуры основывается на анализе жизненного цикла здания, учитывая воздействие на окружающую среду на всех этапах: от проектирования и строительства до использования и сноса. Всесторонний анализ потребления ресурсов и экологической нагрузки здания на разных этапах позволит получить более точную оценку устойчивости. С развитием цифровых технологий применение интеллектуальных зданий и Интернета вещей (IoT) сделает возможным мониторинг и анализ данных в режиме реального времени. Это позволит улучшить управление устойчивостью развития зданий на этапе эксплуатации, обеспечив поддержку данных для оптимизации эффективности использования ресурсов.

Технология и организация строительства

96-105 5
Аннотация

Введение. Строительное производство в настоящее время нуждается в ресурсосберегающей технологии, позволяющей производить при реконструкции и сносе зданий демонтаж покрытий с максимальным сохранением целостности железобетонных ребристых плит для возможности их повторного использования по прямому назначению, тем самым не только предотвращая загрязнение окружающей среды строительными отходами, но и сберегая энергетические, трудовые и материальные ресурсы на их утилизацию, а также на воспроизводство плит.
Материалы и методы. При разработке ресурсосберегающей технологии был применен комплекс методов и средств решения поставленных задач, в том числе:
– визуальное обследование железобетонных ребристых плит в процессе разборки несущего настила покрытия для определения их пригодности для повторного использования по прямому назначению;
– определение параметров оборудования, необходимого для освобождения швов и стыков между плитами от раствора и бетона на основе изучения факторов, влияющих на заполняемость швов и стыков;
– определение с помощью физических и компьютерных моделей параметров специальных захватов и приспособлений для подъема ребристых плит c поврежденными строповочными петлями.
Результаты исследования. В результате выполненного исследования предложена новая ресурсосберегающая технология демонтажа несущего настила покрытий из железобетонных ребристых плит, в основу которой положены разработанные авторами методы:
– механическое удаление материала заполнения швов и стыков между плитами и установление параметров необходимого оборудования;
– освобождение плит от имеющихся связей со стропильными балками и фермами покрытия;
– испытание сохранившихся строповочных петель у плит;
– строповка плит с поврежденными строповочными петлями специально сконструированными грузозахватными устройствами.
Обсуждение и заключение. Новая ресурсосберегающая технология позволяет производить демонтаж несущего железобетонного настила покрытий без дополнительного повреждения плит с возможностью повторного их использования с минимальным количеством отходов, экономя при этом трудовые и материальные ресурсы, в разы снижая энергозатраты, которые потребовались бы на утилизацию отходов арматуры и дробление бетона.

106-116 5
Аннотация

Введение. Стратегическое планирование важно для эффективности инвестиционно-строительных проектов. Сложность решения задач увеличивается с ростом переменных в расчетах и ограничений. Для эффективного планирования строительных площадок нужно учитывать множество факторов, таких как пространственные ограничения и расстояния между объектами. Для решения таких задач возможно применение математической модели машинного обучения — генетического алгоритма (GA) для оптимизации размещения объектов на строительном участке. Цель данного исследования — улучшение точности и гибкости решений в организации строительной площадки, уменьшение сложности вычислений и минимизация объема данных.
Материалы и методы. Реализация цели исследования возможна с помощью внедрения в процесс планирования метода Systematic layout planning (SLP) для оптимизации пространства на строительных площадках. Для подтверждения эффективности оптимизации расположения объектов метод SLP был применен в организации планирования строительной площадки административного здания. В планировании учитывали этапы производства работ, требуемые хозяйственные объекты, данные о технике безопасности и экологической безопасности территории строительства. Применение плагина Dynamo для анализа позволило скорректировать расположение объектов с учетом коэффициента использования территории.
Результаты исследования. В результате проведенного моделирования плана строительной площадки установлено, что с помощью метода SLP процесс происходит адаптировано, учитывая расположение объектов согласно установленным значениям матрицы взаимосвязей с помощью автоматизации и цветовой кодировки для упрощения анализа. Гибкость в принятии обоснованных решений важна для проектировщиков, учитывая безопасность и интенсивность рабочего процесса. Метод SLP сокращает расстояния через оптимизацию логистики, оптимизирует расположение объектов на строительной площадке с учетом ограничений. Этот гибридный подход повышает эффективность внедрения моделей машинного обучения в процесс проектирования строительных генеральных планов объектов. Интеграция генетического алгоритма и BIM-технологий в процесс организации строительной площадки помогает оптимизировать решения на основе оптимальных расстояний, совершенствует визуализацию принимаемых решений и корректировку проблем.
Обсуждение и заключение. Результаты проведенной работы способствуют эффективному и быстрому принятию решений при организации строительной площадки, минимизируя время, необходимое для анализа, по сравнению с другими подходами. В результате исследования создана система, которая не только гибка и поддается регулировке, но и преодолевает ограничения, характерные для предыдущих методов. Применение алгоритмов машинного обучения для прогнозирования оптимальных проектных решений и автоматизации установления ключевых связей может значительно уменьшить необходимость ввода данных вручную, тем самым упрощая и ускоряя процессы разработки. Добавление новых примеров разнообразных планов и пространственных ограничений укрепит основы концепции и обогатит ее применение в разнообразных инвестиционно-строительных проектах.

Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов

117-127 8
Аннотация

Введение. Настоящее исследование направлено на формирование структурированной классификации озелененных кровель, необходимой для системного развития практик зеленой архитектуры и природного урбанизма в условиях российской застройки. Отсутствие целостного подхода к типологизации подобных решений создает сложности при проектировании и внедрении экологически ориентированных технологий. Разрабатываемая авторская система охватывает четыре ключевые характеристики и комплекс подэлементов, что позволяет комплексно описывать и разграничивать различные виды зеленых крыш. Такая классификация может служить эффективным инструментом в работе специалистов, занятых в области проектирования, строительства и благоустройства.
Материалы и методы. С целью раскрытия темы проведен комплекс теоретических исследований. Были изучены нормативные документы, включая ГОСТ и СНиП, а также международные стандарты LEED и BREEAM, проанализированы труды специалистов, практические примеры и публикации в специализированных источниках. В исследовании описан алгоритм анализа: изучение конструктивных решений, экологических характеристик, принципов проектирования и эксплуатации. Зеленые крыши представляют собой кровельные конструкции с растительностью. В зависимости от назначения они делятся на эксплуатируемые (для отдыха и активностей) и неэксплуатируемые (экологические функции). Строительство зеленых крыш регулируется стандартами, такими как ГОСТ Р 58875-2020, ГОСТ Р 54964-2012 и ГОСТ Р 58709-2019. Эти документы определяют типы зеленых крыш, требования к материалам, конструкции и микроклимату помещений.
Результаты исследования. В процессе исследования разработана типология, включающая экстенсивные, интенсивные и полуэкстенсивные крыши, а также классификации по эксплуатационным, конструктивным, социальным и экологическим критериям. Представлены примеры реализации в международной и российской практике. Классификация позволяет учитывать человеческое использование, размещение и уровень озеленения кровель, предлагая комплексную систему описания.
Обсуждение и заключение. Внедрение стандартов зеленых крыш представляет собой принципиально новый подход к управлению жизненным циклом здания, включая не только строительство, но и улучшение экологичности, энергосбережение и повышение качества жизни, что является процессом длительным и противоречивым, требующим времени для анализа и адаптации. Они способствуют энергоэффективности, терморегуляции, улучшению микроклимата, продлению срока службы кровли и созданию новых рекреационных зон. Концепция зеленых крыш — это синтез архитектуры, экологии и технологий, способный обеспечить устойчивое развитие городов и улучшить качество жизни. Конечная цель данного исследования — предложить универсальный инструмент типологического анализа зеленых крыш, который может быть применен в российской практике для повышения эффективности градостроительных решений и устойчивого развития городской среды. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2949-1835 (Online)