Рассматривается методика оптимального проектирования систем восстановления несущей способности деревянных балок с помощью внешнего протезирования. Эта задача является актуальной при реконструкции объектов культурного наследия, имеющих поврежденные несущие конструкции из дерева. В качестве протезов применены рамные стержневые системы, для которых рациональные решения находятся на дискретных множествах варьируемых параметров с использованием микрогенетического алгоритма. В отличие от классической схемы эволюционного моделирования вводится только оператор адаптивной многоточечной мутации. Целевая функция формируется с возможностью учета приоритетов осуществления как единовременных затрат на устройство протезирования, так и затрат на эксплуатацию в течение расчетного периода. Приведен пример проектирования протезирования балки, где с помощью восстановительного опорного и превентивно устанавливаемого пролетного протезов обеспечивается требуемая прочность и жесткость конструкции.

Рассмотрена плоская балочная ферма, усиленная дополнительными стойками и раскосами. Выводится точная аналитическая зависимость прогиба статически определимой фермы от ее размеров, нагрузки и числа панелей. Рассматривается равномерное нагружение по верхнему поясу, нижнему и сосредоточенной силой в середине пролета. Для определения усилий в стержнях используется метод вырезания узлов, реализованный в программе, написанной в системе компьютерной математики Maple. Обобщение решения на произвольное число панелей производится методом индукции. Выводится рекуррентное уравнение, которому удовлетворяет последовательность коэффициентов. В системе компьютерной математики находится его решение. Полученная зависимость прогиба от числа панелей имеет минимум, позволяющий оптимизировать конструкцию по весу. Находятся формулы для усилий в наиболее сжатых и растянутых стержнях. Анализируются асимптотические свойства решений.

В связи со стратегической важностью развития скоростного и высокоскоростного движения в России, необходима детальная проработка проблемы воздействия высокоскоростного подвижного состава на верхнее строение пути и искусственные сооружения. В статье рассматривается вопрос воздействия высокоскоростных подвижных нагрузок на балки, для целей определения воздействия высокоскоростного подвижного состава на верхние строение пути и обделки тоннелей из опускных секций. С использованием функции Грина, преобразования Фурье и теории вычетов определяется общий вид зависимости прогибов в балке от скорости движения нагрузки. Рассмотрен пример определения напряженно деформированного состояния и критических скоростей для балки с использованием полученных в ходе исследования закономерностей. Выявлено, что при расположении железнодорожного пути на мягких грунтах, с учетом современного уровня технического развития, достижение критических скоростей возможно. Эффекты увеличения вибраций, проявляющиеся при достижение подвижным составом критических скоростей, могут быть опасны и требуют детального изучения.

В статье показано, что приведенная геометрическая жесткость сечений в виде правильного многоугольника при свободном кручении стержня функционально связана с интегральными геометрическими аргументами, характеризующими форму сечения, - коэффициентом формы и отношением конформных радиусов. Приводится сопоставление известных из справочной и научной литературы значений приведенной геометрической жесткости сечений в виде правильных многоугольников при свободном кручении стержня, с соответствующими значениями этого параметра, полученными с использованием интегральных геометрических аргументов сечений - коэффициента формы и отношения конформных радиусов. В первом случае построенная аппроксимирующая функция дает приближение к известным значениям с погрешностью до 1%, а во втором - до 0,5%. Полученные результаты могут быть использованы при расчете геометрической жесткости кручения стержневых конструктивных элементов.

Архитекторы, работающие с оболочками, используют в своих проектах, в основном, хорошо зарекомендовавшие себя геометрические формы, которые составляют порядка 5-10% от общего числа известных геометрам поверхностей. Однако есть такая хорошо известная поверхность вращения, которая с XIX века по настоящее время пользуется большой популярностью у математиков-геометров, но она практически неизвестна архитекторам и проектировщикам, нет примеров ее применения в строительной индустрии. Это - псевдосферическая поверхность. Для псевдосферической поверхности с радиусом ребра псевдосферы а гауссова кривизна К = k ₁ k ₂ во всех точках равна постоянному отрицательному числу K = -1 / а ² . Псевдосфера, или поверхность Бельтрами, образовывается вращением трактрисы, эвольвенты цепной линии. В статье дан обзор известных методов расчета псевдосферических оболочек и исследуется напряженно-деформированное состояние оболочек вращения с близкими геометрическими параметрами для выявления оптимальных форм. Список использованной литературы из 32 наименований поможет найти дополнительную информацию.

При объемном напряженном состоянии в условиях бокового обжатия происходит повышение прочностных и деформационных характеристик бетона. В реальных конструкциях объемное напряженное состояние возможно создать устройством косвенного армирования, ограничивающего развитие поперечных деформаций. В статье приводится методика построения диаграммы сжатия для бетона, усиленного косвенным армированием в виде поперечных сварных сеток. Подобраны формулы для вычисления характерных точек диаграммы: напряжение и деформации в конце восходящей ветви; напряжение и предельные деформации в конце нисходящей ветви. Рассмотрены результаты испытаний на сжатие более 300 образцов прямоугольных призм с косвенным армированием и показана лучшая сходимость предлагаемых зависимостей в сравнении с СП 63.13330.2012 на большинстве диапазонов прочностных характеристик материалов. Восходящий участок диаграммы принят криволинейным и описывается многочленом четвертой степени. Нисходящий участок принят прямолинейным. Определены параметры косвенного армирования, обеспечивающие эффективное повышение прочностных и деформационных характеристик сжатого бетона.

Приведены результаты исследований по поиску оптимальных параметров центрально сжатых элементов плоских и пространственных стержневых несущих металлических конструкций. Для стержней, шарнирно опертых по концам, проведен анализ изменения критической силы в зависимости от соотношения жесткостей участков и их относительных длин. Выявлен глобальный экстремум значения целевой функции объема стержня. Полученные соотношения позволили определить диапазон области рациональных решений для практического применения. Разработан инженерный алгоритм поиска оптимальных параметров центрально сжатых стержней переменной жесткости из тонкостенных труб круглого сечения. Проведены численные исследования работоспособности предложенного алгоритма. Приведен пример расчета, подтверждающий корректность алгоритма. Проиллюстрирован эффект экономии материала (до 14%) по сравнению со стержнями постоянного сечения.

В статье предложена методика определения начальной ширины горизонтальной полосы замоченных лессовых грунтов внутри массива, после достижения которой начнут проявляться просадочные деформации грунтов. Замачивание грунтов приводит к прохождению двух механических процессов - релаксации вертикальных напряжений в грунте внутри полосы и формимрованию в массиве грунта над полосой разгружающего свода за счет арочного эффекта .Расчетная степень уменьшения вертикальных напряжения , имевшихся в грунте до замачивания, определяется по специальной лабораторной методике в период проведения инженерно-геологических изысканий площадки строительства. Высота сформированного над полосой разгружающего свода определяется по формуле М.М. Протодьяконова . Совместное сравнительное рассмотрение формулы остаточного вертикального напряжения в замоченном грунте и формулы давления на полосу , создаваемое весом грунтов внутри свода, позволяет получить формулу ширины полосы, при которой начнут происходить просадочные деформации замоченных грунтов.

В области проектирования деревянных конструкций частой является задача расчета и конструирования составных элементов. Данная потребность возникает как при реконструкции существующих зданий и сооружений, так и при проектировании новых. Часто применение традиционных стальных арматурных стержней в качестве связей сдвига является недопустимым, либо нежелательным из-за риска коррозии. В статье приводятся результаты численных и экспериментальных исследований составных балок с наклонно-вклеенными связями сдвига из стеклопластиковой арматуры. В ходе исследований проводился сравнительный анализ работы цельного и составного элементов, определялась эффективность работы полимерной композитной арматуры, ее влияние на жесткость конструкции.

В статье рассмотрены методы расчета надежности грунтового основания по критерию деформации (осадки) основания до реконструкции сооружения на стадии эксплуатации и после реконструкции при дополнительном значении деформации грунтового основания фундамента, устанавливаемого нормами (СП 22.13330.2011). Методы расчетов надежности грунтовых оснований фундаментов по критерию осадки основываются на теории возможностей (при крайне малом объеме статистической информации о контролируемых параметрах), а также на комбинированном (возможностно-вероятностном) методе расчета надежности при большем объеме статистической информации. Приведены примеры расчетов надежности при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах в математической модели предельного состояния. Статью можно рассматривать как руководство для выяснения возможности проектирования реконструкции сооружения при увеличении нагрузки на основание фундамента.

Раскрывается роль городских зеленых насаждений с позиции реализации функций биосферосовместимого города как одного из фундаментальных принципов создания благоприятной и комфортной городской среды. В статье анализируются основные проблемы, связанные с организацией зеленых зон в городской среде при реализации парных функций «Жизнеобеспечение» и «Связь с природой». Приводится градация систем озеленения в планировочной урбанизированной структуре на четырех градостроительных уровнях на примере г. Орла. Анализируются проблемы точечной застройки и предлагаются современные методы формирования зон экологического комфорта в городах с плотной застройкой. Результаты исследования могут служить основой для разработки предложений и рекомендаций по реконструкции городской застройки и реновации городской среды на основе симбиотических отношений биосферы и города и развития человека.

Выявление тенденций развития городов является актуальной задачей, так как позволяет анализировать градообразующие и градоформирующие процессы на определенных интервалах времени. Анализ тенденций связан с комплексной оценкой нескольких причинно-следственных событий, которые могут отражать в совокупности направленность процессов развития объекта. Данная работа посвящена событийным методам изучения городской среды на примере крупных городов России, исходя из анализа тенденций как сложных совместных событий, характеризующих изменения индикативных показателей. На основе статистических данных и непосредственного подсчета вероятностей наблюдения событий оценена взаимосвязь градостроительного и социально-экономического развития городов России. Показано, как на основе изучения событий и определения их вероятностей, может анализироваться групповое поведение социально-экономических объектов.

Статья посвящена решению задач повышения энергоэффективности, безопасности и экологичности селитебной территории при помощи устройства «зеленой кровли» на покрытиях зданий общественного назначения. В условиях сильной загазованности городов и загрязненности окружающей среды, проблем эффективного использования энергетических ресурсов возникает необходимость в применении экологических и технологических систем как метода решения названных выше задач. Коротко представлена история развития эксплуатируемых зеленых кровель и ее эволюция за последние три десятилетия. Представлены результаты и сравнение теплотехнического расчета зданий общественного назначения в двух возможных вариантах: неэксплуатируемой утепленной кровли и эксплуатируемой «зеленой кровли» для двух реализованных проектов зданий в Москве. Показана целесообразность применения технологии «зеленой кровли» в городах для сохранения климата города, здоровья и длительной трудоспособности горожан.

Интерес к теплоизоляционным материалам, теплопроводность которых не более 0,25 Вт/(м• ^о С), в первую очередь связан с изменением нормативов по теплотехническим параметрам к ограждающим конструкциям. Производство и потребление таких теплоизоляционных материалов в России гораздо меньше, чем в странах Европы и Северной Америке, не смотря на то, что там во многих странах климат гораздо мягче. Теплоизоляционные материалы должны обладать повышенной пористостью. Наличие пор изометрической формы и овальной закрытой пористости в теплоизоляционных материалах придают им механическую прочность, а наличие щелевидных пор предполагает неполное завершение процессов спекания. Разработаны инновационные предложения по использованию отходов углеобогащения в производстве теплоизоляционных материалов, новизна которых подтверждена 4 Патентами РФ.

Рассматривается вопрос влияния размера и геометрии зерен щебня на формирование конгломератной структуры цементного бетона и, соответственно, на потенциал его сопротивления разрушению по показателям модуля деформативности, предельной сжимаемости, энергии разрушения, предела прочности при сжатии. Аналитически показано, что размер зерен заполнителя и их форма предопределяют не только плотность упаковки и пустотность жесткого пространственного каркаса бетона, но также тип контактного взаимодействия зерен, показатель анизотропии и кластеризации структуры, площадь поверхности межкомпонентной границы раздела в системе «матрица-включение», тип цементации структуры и величину межзернового зазора. Механизм влияния обсуждается в соотнесении с варьируемой макроструктурой бетона, определяющей процессы и характеристики аккумуляции, диссипации, локализации и концентрации напряжений в силовых его структурных связях. В экспериментах, проведенных по методике, обеспечивающей получение данных о зависимости конструкционных свойств бетона от параметров формируемой структуры при варьировании размера зерен в интервале от 2,5 до 40 мм, установлены эмпирические соотношения. Дан анализ эмпирических соотношений и вытекающие из них практические рекомендации.