ivdon3@bk.ru
В статье рассматривается решение систем линейных алгебраических уравнений, возникающих при решении статических задач и задач на установившиеся колебания методом конечных элементов. Представлен формат блочно-разреженных матриц на основе CSR (формата сжатых строк), его реализация для GPU с использованием CUDA. Реализован стабилизированный метод сопряженных градиентов и решены модельные задачи различной размерности, проведено сравнение с референсной реализацией на языке MATLAB.
Ключевые слова: разреженные матрицы, метод конечных элементов, блочные матрицы, GPU, параллельные вычисления, системы линейных алгебраических уравнений, метод бисопряженных градиентов
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
На фоне ужесточения требований по сокращению затрат на производство и эксплуатацию строительной продукции рассматривается вариант технических решений по утеплению строительных конструкций. Проанализированы литературные источники, фундаментальные и современные, освещающие вопросы тепловой защиты зданий; обстоятельств, влияющих на величину срока окупаемости инвестиционных энергосберегающих строительных проектов; примеры экономической оценки энергосберегающих мероприятий. Вычислены тепловые потери через рассматриваемую конструкцию – покрытие. Построены графики теплопотерь для различных сочетаний устройства «покрытие – окна». Намечены варианты утепления: по нормативным требованиям, по критерию минимизации объемов работ. Проведен экономический анализ выбранных вариантов.
Ключевые слова: тепловые потери, функция полезности тепловой изоляции, кривые безразличия, бюджетное уравнение
В статье исследуется влияние различных промышленных отходов на прочностные характеристики бетона с применением метода многофакторного планирования экспериментов. Рассмотрены три типа добавок: отходы песчано-смоляных литейных форм, алюминиевые порошки газодинамического напыления и резиновая крошка из отработанных шин. Использование отходов позволяет повысить экологичность и экономичность бетонных смесей, а также улучшить эксплуатационные свойства материалов. Экспериментальный анализ выявил изменения прочности бетона в зависимости от марки цемента, вида отхода и процента замещения природного песка. Полученные результаты открывают новые возможности для развития устойчивого строительства.
Ключевые слова: многофакторный эксперимент, методика планирования исследований, прочность, бетон, промышленные отходы
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
В статье рассмотрены основные положения используемого в зарубежной практике календарного планирования поточных строительных проектов комбинированного метода, объединяющего в себе метод критического пути и метод «линии баланса». Приведен соответствующий ему алгоритм расчета параметров разноритмичных строительных потоков на основе данных о продолжительности работ критического пути в рамках одного частного фронта работ (захватки) и директивного срока выполнения всего проекта. Обозначены основные недостатки этого метода и возможные пути их решения. Представлены особенности модификации данного метода с параллельной работой бригад на нескольких захватках в рамках циклов. Описан способ увязки смежных работ, выполняемых бригадами в циклах, – метод «дельта-смещения». В заключении дана оценка возможности применения данного метода при проектировании разноритмичных потоков в отечественной практике календарного планирования строительных проектов.
Ключевые слова: организация строительства, поточный метод, календарное планирование, циклограмма, сетевой график, метод критического пути, строительный поток, фронт работ, захватка, метод «дельта-смещения»
В условиях современного строительства особое внимание уделяется вопросам повышения энергоэффективности зданий. Одним из ключевых элементов, влияющих на энергозатраты, является конструкция наружных стен, которая напрямую определяет теплопотери здания. Целью данной работы является анализ и оптимизация конструкции наружных стен гражданских зданий с учетом современных требований энергоэффективности, а также исследование влияния различных теплоизоляционных материалов на снижение энергозатрат. В рамках исследования рассмотрены различные типы наружных стен, включая однослойные и многослойные конструкции, а также возможности улучшения их теплотехнических характеристик с применением современных теплоизоляционных материалов.
Ключевые слова: энергоэффективность зданий, теплозащита, многослойные конструкции, неоднородные ограждения, теплопотери, тепловое сопротивление, утепление, мостики холода, минеральная вата, газобетон, тепловая модернизация
Длительная эксплуатация здания и не своевременный ремонт приводят к появлению повреждений в несущих конструкциях, таких как разрушение антикоррозийной защиты, поверхностной коррозии, слоистой и глубокой коррозии металла. В железобетонных колоннах частыми повреждениями бывают трещины вдоль рабочей арматуры, сколы бетона по углам с обнажением арматурных стержней, отслоение защитного слоя бетона, коррозия рабочей арматуры. При этом возникает вопрос о влиянии выявленных повреждений на техническое состояние конструкции. Обследование производственных зданий и сооружений проводится с целью определения технического состояния строительных конструкций и получения количественных показателей качества и несущей способности элементов здания и всего здания в целом. В статье приводятся результаты расчета потери потенциальной несущей способности металлической колонны и балки, а также рассмотрен процесс деградации железобетонного поперечного сечения и потеря несущей способности колонны при развитии коррозии арматурных стержней. Статья будет актуальна для специалистов и экспертов в области экспертизы промышленной безопасности и обследовании зданий и сооружений.
Ключевые слова: металлические колонны, металлические балки покрытия, потеря несущей способности, поверхностная коррозия металла колонны, глубокая коррозия металла колонны, техническое состояние балок покрытия, коррозия балок покрытия
Статья посвящена научно-методическим основам разработки составов композиционных материалов, специально предназначенных для значительного улучшения физико-механических свойств оснований и покрытий дорожной одежды автомобильных дорог, различных изделий и конструкций. Подробно раскрываются фундаментальные принципы, лежащие в основе создания оптимальной структуры композитных материалов, что способствует существенному повышению прочности, надежности и увеличению длительности эксплуатации конструкций. Кроме того, приводится анализ современных методик оптимизации состава композитов, особое внимание уделено важности учета специфики межфазных взаимодействий между компонентами и особенностям распределения частиц наполнителей внутри матрицы. Описаны практические подходы и приведены примеры успешного применения принципов и потенциал полученных решений. Отдельно отмечается ключевая роль математического моделирования и экспериментов, которые являются неотъемлемой частью эффективного подбора рецептур и оптимизации свойств композитов. Основные положения всех рассматриваемых методов сводятся к грамотному выбору качественных исходных материалов, правильному определению оптимального гранулометрического состава минеральных составляющих смесей, точного расчета необходимого количества связующих веществ, а также строгому контролю соответствия проектируемых характеристик запланированным показателям, что гарантирует получение высококачественных и надежных оснований и покрытий дорожной одежды автомобильных дорог, изделий и конструкций.
Ключевые слова: строительные композиты, состав, проектирование, разработка, технология, моделирование, управление свойствами, оптимизация, дорожная одежда
2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.1.8 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
Рассмотрена задача о предельном внешнем давлении на толстостенную бетонную трубу, подкрепленную изнутри металлической трубой. Определена предельная равномерно распределенная нагрузка, действующая по наружной поверхности бетонной обоймы, внутри которой помещена металлическая труба.
Ключевые слова: деформативность бетона, критерий прочности, предельное состояние равновесия, напряженное состояние в бетонном массиве, предельное давление
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
В статье рассматривается влияние мелкодисперсной пыли на здоровье занимающихся в спортивном зале. Исследуются факторы, характеризующие пыль в зависимости от диапазонов высоты дыхания занимающихся. Проводится серия замеров в спортивном зале и дальнейшее исследование с помощью микроскопа и персонального компьютера. Получены результаты дисперсного состава пыли. Выявлена зависимость диаметра частиц пыли от высоты.
Ключевые слова: мелкодисперсная пыль, рабочая зона, дисперсный состав, аэродинамические характеристики, диаметр частиц, спортивный зал
2.10.2 - Экологическая безопасность , 2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
Освоение удалённых и труднодоступных территорий России требует разработки эффективных строительных решений, сочетающих высокие эксплуатационные характеристики, экологичность и возможность полной заводской готовности. В данной статье представлены результаты исследования модифицированного арболита, предназначенного для использования в производстве объёмно-пространственных модулей. С целью повышения физико-механических свойств традиционного состава была применена комплексная химическая модификация древесного заполнителя, включающая предварительную обработку силикатом алюминия (Al₂SiO₅) с последующим введением в состав смеси этандиовой кислоты. Экспериментально установлено, что предлагаемая модификация приводит к снижению средней плотности материала на 11% при одновременном увеличении прочности на сжатие на 47% по сравнению с контрольным образцом. В работе обоснован физико-химический механизм упрочнения, заключающийся в образовании органо-минерального каркаса в структуре древесины. Результаты работы демонстрируют потенциал применения разработанного материала в качестве конструкционно-теплоизоляционного элемента в модульном домостроении.
Ключевые слова: модифицированный арболит, модульное домостроение, силикат алюминия, этандиовая кислота, прочность на сжатие, плотность
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Статья посвящена разбору типологических особенностей православных храмов. Данная тема связана с распространением православия по всему миру, что и побудило авторов провести анализ и систематизировать некоторые особенности декоративно-художественных приёмов храмового строительства, а также канонов православия во времени, берущих своё начало от византийского зодчества.
Ключевые слова: православная архитектура, храмовое зодчество, типологический анализ, семантика храмов, византийский стиль, крестово‑купольная конструкция, шатровые храмы, русское узорочье, нарышкинский стиль, архитектурные стили, сакральный смысл, трёхчастное деление
Одним из способов сокращения сроков возведения атомных электростанций является применение сборно-монолитной технологии строительства с использованием армоопалубочных блоков заводского изготовления, состоящих из арматурного каркаса и листов несъемной опалубки из высокопрочного сталефибробетона. Сборные элементы после монтажа в проектное положение заполняют самоуплотняющейся бетонной смесью, значительно снижая трудозатраты на строительной площадке. При этом самоуплотняющиеся бетонные смеси отличаются высокой подвижностью и значительным содержанием цементного теста, что повышает требования к обеспечению герметичности опалубочный системы. В представленной статье описаны результаты экспериментальных исследований по оценке параметров заполнения технологических зазоров между листами несъемной опалубки самоуплотняющейся бетонной смесью при различных высотах ее укладки. Представлено описание установки, позволяющей в лабораторных условиях моделировать давление свежеуложенной бетонной смеси, высотой до 5 метров. Установлено, что зазоры между листами сталефибробетонной опалубки не должны превышать 8 мм. Представленные рекомендации по устройству стыков сталефибробетонной опалубки включены в отраслевые документы по стандартизации.
Ключевые слова: АЭС, несъемная опалубка, испытание конструкций, сталефибробетон, самоуплотняющаяся бетонная смесь, давление на опалубку
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.7 - Технология и организация строительства
Осуществляемая и планируемая комплексная модернизация сети автовокзалов в пределах города или региона подтверждает актуальность исследования. На примерах передового отечественного опыта рассмотрены особенности создания и развития транспортно-пересадочных узлов (ТПУ) на базе старых и новых автовокзалов, проанализирована критика непосредственных пользователей среды, проведено сравнение отечественных подходов с зарубежными тенденциями. Выявлены два основных направления реконструкции или строительства автовокзалов и создания на их базе ТПУ: муниципальные объекты с преобладанием транспортной функции, инвестиционные объекты с преобладанием торгово-развлекательной функции. Установлено превалирование плоскостной (горизонтально развитой пространственной) организации ТПУ над компактным объемом и/или принципом пересадки «сухие ноги».
Ключевые слова: архитектура транспортных сооружений, пассажирские объекты, реконструкция, автовокзалы, автостанции, транспортно-пересадочный узел, многофункциональный комплекс
2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура) , 2.1.12 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
В практике строительства подземных гидротехнических сооружений, довольно часто встречаются условия, при которых большое внимание необходимо уделять прогнозу газопроявлений. Такой прогноз может быть выполнен на основе анализа геолого-тектонического строения района, изучения минерального состава, степени литогенеза, химизма пород, температуры и газового состава, источников подземных вод и т. д.
Проблема обеспечения надежности подземных сооружений осложняется высокой сейсмичностью описываемых районов, значительными часто сопоставимыми с прочностью породы величинами естественных напряжений, наличием разломов по трассам туннелей.
Ключевые слова: водоприток, геология, оползни, туннели, орогенные области, тектонические процессы, рельеф, экзогенные процессы, глина, суглинок, известняки.
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.6 - Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология (технические науки)
Статья посвящена исследованию трансформации подходов к проектированию медицинских учреждений для детей. В работе обосновывается переход от традиционных функционально-гигиенических моделей к комплексной парадигме «архитектуры здоровья», где пространство становится активным участником терапевтического процесса. На основе анализа исторического развития подходов к проектированию до современных концепций биофильного дизайна – выявлены ключевые принципы формирования оздоравливающей среды. Особое внимание уделяется научному обоснованию терапевтического воздействия архитектурных решений, подтвержденному исследованиями в области доказательного дизайна. Результатом исследования является комплекс принципов формирования архитектурной среды, направленный на создание условий для физического и психоэмоционального восстановления детей.
Ключевые слова: архитектура, архитектура здоровья, детское медицинское учреждение, устойчивая архитектура, биофильный дизайн, терапевтическая среда, экологический подход, психология пространства, зонирование, навигация
2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура) , 2.1.12 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности
В статье представлены результаты исследования распределения частиц по размерам (РЧР) в водных суспензиях восьми природных и искусственных минеральных веществ, включая гипс, известняк, мергель, сланец, ангидрит, доломит, бентонит и цемянку. Анализ проводился методом седиментации в диапазоне размеров частиц от субмикронного до сотен микрометров, что позволило выявить существенные различия в распределении в зависимости от минералогического состава. Изучение распределения частиц по размерам показало, что образцы с более узким распределением, такие как ангидрит и бентонит, обладают высокой стабильностью и предсказуемыми кинетическими характеристиками, в то время как полимодальные распределения у мергеля и цемянки свидетельствуют о целесообразности их применения в качестве наполнителя. Полученные данные позволяют прогнозировать их влияние на свойства вяжущих материалов, включая скорость гидратации, плотность упаковки, пуццолановую активность и склонность к агрегации. Результаты могут быть полезны для оптимизации технологических процессов в сфере создания ремонтно-реставрационных составов и вяжущих материалов.
Ключевые слова: распределение частиц, размер, суспензия, вяжущие составы, седиментация, коллоидная устойчивость, ремонтно-реставрационные составы, медиана, ширина распределения
В статье рассмотрены экологические, экономические и технологические аспекты применения золы рисовой шелухи (ЗРШ) в строительной индустрии. Показано, что использование данного отхода рисоперерабатывающей промышленности способствует снижению углеродного следа и повышению качества цементного камня. Представлены результаты экспериментального исследования влияния ЗРШ на физико механические свойства цементного теста. Установлены закономерности изменения сроков схватывания, водопотребности, прочности и кинетики твердения при замещении части портландцемента на ЗРШ в количестве 5, 10, 15 и 20 % от массы цемента. Показано, что оптимальное содержание добавки составляет 15% и обеспечивает улучшение прочностных свойств цементного камня в возрасте 28 сут. на 10% по сравнению с обычным цементом.
Ключевые слова: зола рисовой шелухи, портландцемент, цементное тесто, сроки схватывания, водопотребность, прочность, кинетика твердения, пуццолановая активность
Для повышения долговечности асфальтобетона в жарком климате применяют стабилизирующие добавки. Традиционный модификатор Стилобит повышает устойчивость к колееобразованию и трещинам, но ограничен по температурной стабильности и обеспечению плотности. В исследовании сравнивали смеси со Стилобитом и новым модификатором PROPolymer MA-CK. Смесь с PROPolymer MA-CK показала лучшую устойчивость к колееобразованию, более стабильное вяжущее и повышенную плотность, что снижает риск деформаций и делает его более эффективной и экономичной альтернативой для дорожных покрытий в жарком климате.
Ключевые слова: РROPolymer MA-CK, щебёночно-мастичные асфальтобетонные смеси,колейность, колеобразование, эксплуатационные характеристики, Стилобит, модификаторы
В статье представлен опыт и технология устройства полов производственных зданий на основе цементного раствора, содержащего модифицированную базальтовую микрофибру (МБМ). Приведено конструктивное решение пола с покрытием, модифицированным базальтовой микрофиброй. Указаны технологические операции, произведенные на объекте. Предложен состав модифицированной растворной смеси, характеризующийся улучшенными физико-механическими характеристиками. Установлено, что предварительное механическое разделение микроволокон в суспензии с водой и пластификатором способствует более равномерному распределению фибр в объеме растворной смеси. Приведена схема организации рабочего места при укладке фиброармированной цементной растворной смеси в конструкцию покрытия пола. Установлено, что при введении модифицированных базальтовых микроволокон в цементную смесь снижаются усадочные деформации раствора, что способствует увеличению трещиностойкости цементного покрытия. Определены физико-механические характеристики модифицированного покрытия, такие как истираемость, прочность на сжатие и на растяжение при изгибе. Отмечено улучшение физико-механических характеристик модифицированного цементного раствора, что позволяет применять разработанные составы и технологию при устройстве полов в зданиях с повышенными механическими воздействиями.
Ключевые слова: монолитное покрытие, технология устройства, дисперсное армирование, бетон, модифицированная базальтовая микрофибра, фиброармированное покрытие, растворная смесь, полы производственных зданий
2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.1.7 - Технология и организация строительства
Статья посвящена анализу планировочной организации территории города Ростова-на-Дону в рамках реализации концепции устойчивого развития и выявлению имеющихся пространственно-функциональных дисбалансов. Плотная разностилевая застройка, перегруженность транспортной инфраструктуры и неравномерность распределения зеленых зон негативно влияют не только на экологическое состояние города, но и качество жизни населения, что обуславливает потребность в комплексном учете экологических, пространственных и социально-экономических аспектов для оптимизации градостроительных решений.
Ключевые слова: устойчивое развитие, городская среда, плотная городская застройка, точечная застройка, благоустройство территории, перспективное развитие территорий
2.1.13 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов
Аннотация: Цель данного исследования — оценить степень влияния западной архитектуры на проектирование гостиничных сооружений в постколониальных городах на примере Фритауна. Используя качественный подход, исследование опирается на исторические данные о постколониальных гостиничных зданиях, интервью с архитекторами и использует сравнительное исследование для сравнения колониальных гостиничных проектов во Фритауне. Большинство отелей, построенных после колонизации, сохранили черты западного влияния. Некоторые проекты были переработаны архитекторами, другие — самими владельцами проектов, которым предлагалось воспроизвести те же проекты, что и за рубежом. Теоретически данное исследование предполагает и подтверждает наличие заимствованной модели архитектуры отелей, в значительной степени подверженной влиянию западных архитектурных стилей, для которой такой подход не является приемлемым, и Сьерра-Леоне необходимо найти свой собственный архитектурный язык. Данное исследование дополняет культурную теорию трансцендентной архитектуры, согласно которой отели, построенные в постколониальную эпоху, по-прежнему сохраняют архитектурные решения, заимствованные у колониальных мастеров. Недостаточно исследований посвящено изучению постколониального влияния на архитектуру отелей в городах, ранее подвергавшихся колонизации.
Ключевые слова: постколониальный, гостиничный дизайн, западное влияние, архитектура
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура)
В статье исследуется влияние параметров шероховатости поверхности отработанного пильного полотна на несущую способность клеевых соединений в деревометаллических композитах. Рассмотрены различные способы подготовки поверхности стали, включая механическую и абразивную обработку. Основное внимание уделено установлению количественной связи между шероховатостью металлической поверхности и прочностью клеевого соединения при варьировании глубины армирования и состава клеевого слоя. Экспериментальные исследования выполнены по методике многофакторного планирования Протодьяконова–Тедера. Установлено, что способ обработки поверхности оказывает определяющее влияние на несущую способность соединения, а оптимальная шероховатость обеспечивает максимальное механическое сцепление между клеем и металлом.
Ключевые слова: многофакторный эксперимент, шероховатость, несущая способность, деревометаллический композит, клеевое соединение, отработанное пильное полотно
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Проведены экспериментальные исследования способа получения высокодиспергированной водовоздушной смеси для осуществления флотационной очистки сточных вод с использованием вихревых смесительных устройств. В ходе проведения экспериментальных исследований определялись закономерности изменения окружных скоростей движения потока однофазной жидкости в кольцевом пространстве ствола вихревого смесительного устройства при различных диаметрах центрального стержня. Экспериментальные исследования осуществлялись при различных высотах ствола с эмалевым покрытием проточной части и без него
Ключевые слова: флотация, диспергирование, вихревое смесительное устройство, осевая скорость, окружная скорость, угол падения траектории, эмалевое покрытие
2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства , 2.1.4 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов
В статье представлен практический подход к расчету каркасных зданий из сборного железобетона на основе разработанной методики учета податливости сопряжений между элементами перекрытий и покрытия на основе пластинчато-стержневой модели фрагмента перекрытия. Приводится анализ количественных показателей деформативности и от-носительных усилий, с понижающими коэффициентами к интегральной жесткости сборного перекрытия в своей плоскости, полученных по предлагаемой методике, в сравнении с классическим подходом расчета сборных каркасов, принимая их жесткость как монолитных перекрытий.
Ключевые слова: многоэтажная каркасная конструктивная система, сборное перекрытие, податливость, горизонтальная нагрузка, швы, стержневая модель, коэффициент эквивалентной жесткости