Раздел 12. Архитектура и строительные науки Подраздел 12.1. Теоретические основы строительного проектирования СТРАТЕГИЧЕСКОЕ ГОРОДСКОЕ И РЕГИОНАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕРуководитель НИР Ахмедова Е.А. Самарская государственная архитектурно-строительная академия Выполнен анализ градостроительного развития крупного города (на примере Самары) с выделением исторических этапов формирования планировочной структуры города (город-крепость засечной черты 1586 – середина ХУП века, дорегулярный феодальный город середина XVII века- 1704, уездный регулярный город 1704 – 1856, губернский город 1856-1917, социалистический город 1917-1985, крупный промышленный город переходного периода в новых социально-экономических условиях 1985 - настоящее время), основных элементов планировочной структуры города каждого периода, иллюстративного материала историко-градостроительных схем. Сформулированы особенности текущего этапа градостроительного развития города (инвестиционный бум в жилищном коммерческом строительстве при отсутствии инвестиций в строительство общественных зданий, в реконструкцию транспортно-коммуникационной системы города и в его инженерное благоустройство, локальное инвестирование реконструкции промышленных предприятий) и задачи, стоящие на этом этапе, в условиях многообразия форм собственности на городскую недвижимость. К этим задачам относится: формирование единого кадастра земель и недвижимости; регистрация ТИК - территориально-имущественных комплексов в комитетах по имуществу и регистрационных палатах; разработка проектных стратегий развития города с обязательным выполнением стадий - историко-опорных архитектурных планов и проектов охранных зон памятников культуры; решение проблем формирования статуса и профессионального поля деятельности специалистов - общинных архитекторов, выступающих от лица локальных городских групп и обслуживающих их социально-пространственные интересы. Определена сфера общественных интересов в городском развитии: транспортно-коммуникационный каркас города и агломерации; эколого-рекреационные потребности горожан; социально-культурный потенциал города; военно-оборонная инфраструктура города и ряд других, которые необходимо сохранять под контролем муниципалитетов и государственным контролем в условиях многообразия форм собственности. Обобщен опыт деловой игры в администрации г. Тольятти по проблемам градостроительной политики города, определены подходы к методике градостроительной деятельности в условиях многообразия форм собственности на землю и недвижимость и содержание градостроительного проектирования в новых социально-экономических условиях. На основании теоретического обобщения разработана методика градостроительной деятельности в условиях разнообразия форм собственности на землю и недвижимость. Степень новизны полученных научных результатов состоит в учете социальных потребностей населения в крупномасштабных проектах реконструкции с целью снижения уровня проектного конфликта и достижения компромисса, удовлетворяющего все заинтересованные стороны. Это, прежде всего, установление градостроительных регламентов па планировку и застройку наиболее ценных городских участков (центральной исторической планировочной зоны города, ценных ландшафтно-рекреационных территорий города, прибрежных зон городских акваторий и др.), в виде проектов так называемых охранных зон на крупные городские районы. Коллективом кафедры Градостроительства в 2002 году начата работа по проекту градостроительных регламентов для города Новотроицка Оренбургской области, где изложенные принципы и методика будут практически реализованы. По результатам НИР издано две монографии (Стратегическое городское планирование. - 2001.- 264 с.; Миграция и градостроительство 2002.- 122 с.) и опубликовано 4 статьи.^ Шифр гранта Т00-12.1-1821 Публикации 1. Жилкин С.Ф., Андриевская В.П., Эстрин А.П., Ахмедова Е.А., Каракова Т.В., Шабанов В.А., Стратегическое городское планирование ( монография), Самара, 2001. -С.264.^ РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА СЕЙСМОСТОЙКОСТЬРуководитель НИР Болотин В.В. Московский энергетический институт (Технический университет) Для многоэтажного каркасного здания проводится полномасштабное статистическое моделирование с целью оценки сейсмического риска. В качестве расчетной схемы здания принимается рамная конструкция, состоящая из абсолютно жестких стержней, имитирующих ригели и стойки, соединенных между собой упругопластическими шарнирами. В отличие от сдвиговой модели здания здесь учитываются упругопластические свойства как стоек, так и ригелей. Модель учитывает нелинейный упругопластический характер деформирования, гистерезисные явления, снижение жесткостных характеристик, накопление повреждений. Алгоритм применения метода статистического моделирования для расчета конструкций на сейсмические воздействия основан на введении двух масштабов времени. В «медленном» масштабе времени, измеряемом годами, землетрясения моделируются как потоки случайных событий. Поток сейсмических воздействий характеризуется двумя основными случайными параметрами: интенсивностью воздействий и временем между следующими друг за другом землетрясениями. При разбиении землетрясений на данной площадке на классы их интенсивность характеризуется некоторым параметром, трактуемым как пиковое значение ускорения грунта. Поток землетрясений рассматривается как пуассоновский поток событий, а время между сотрясениями определенного класса подчиняется закону распределения Вейбулла. В «быстром» масштабе времени сейсмическое воздействие рассматривается как существенно нестационарный случайный процесс. Для генерирования искусственных акселерограмм горизонтальное ускорение грунта, соответствующее землетрясению из определенного класса, представляется в виде стационарного случайного процесса, модулированного медленно меняющейся функцией времени. Многократное моделирование сейсмических воздействий определенной интенсивности и численное интегрирование нелинейных уравнений движения модели здания позволяют получить статистические характеристики параметров, определяющих безопасность конструкции или условный сейсмический риск, равный вероятности наступления критического состояния при условии, что произошло землетрясение данного класса. Допустимая область в пространстве качества определяется ограничениями, накладываемыми на максимальные по этажам и по времени значения относительных перемещений и абсолютных ускорений ригелей, моментов в стыках стоек и ригелей, а также на максимальные значения меры повреждений. Результаты статистического моделирования экстраполируются в область редких событий на основе известных асимптотических распределений, в частности, распределения Гумбеля для максимальных значений. Методом наименьших квадратов найдены параметры распределения и произведена оценка условных парциальных рисков, а также интегрального сейсмического риска в течение нормативного срока службы, равным 50 годам. Результаты исследований доложены на 4 международных симпозиумах и конференциях и на восьмом Всероссийском съезде по теоретической механике УрО РАН, опубликованы в 10 научных статьях.^ Шифр гранта Т00-12.1-239 Публикации 1. Болотин В.В., Чирков В.П., Радин В.П., Трифонов О.В. Исследование упругопластического деформирования многоэтажного каркасного здания при интенсивных сейсмических воздействиях // Известия вузов. Строительство. 2001, № 5, с. 11-17.2. Радин В.П., Трифонов О.В., Чирков В.П. Модель многоэтажного каркасного здания для расчетов на интенсивные сейсмические воздействия // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2001, № 1, с. 23-26.3. Трифонов О.В. Определение конструкционного сейсмического риска ускоренным методом Монте-Карло // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2001, № 2, с. 47-51.4. Трифонов О.В. Динамическая реакция и безопасность оборудования при интенсивных сейсмических воздействиях // Вестник МЭИ. 2001, № 3, с. 19-24.5. Новикова О.В., Трифонов О.В. Влияние накопления повреждений на сопротивление конструкций сейсмическим воздействиям // Известия РАН. Механика твердого тела. 2001, № 4, с. 129-135.6. Радин В.П., Чирков В.П. Новая модель упругопластического деформирования многоэтажного каркасного здания для антисейсмических расчетов / Материалы VII Международного симпозиума "Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред". Ярополец, 12-16 февраля 2001 г.М.: Изд. "Графросс", 2001, с. 29-30.7. Новикова О.В., Радин В.П., Трифонов О.В., Чирков В.П. Накопление повреждений при упругопластическом деформировании многоэтажного каркасного здания при интенсивных сейсмических воздействиях / Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов. Труды XIX Международной конференции. Том III. Санкт-Петербург, 30 мая - 2 июня 2001 г., с. 12-19.8. Трифонов О.В., Чирков В.П. Динамическая реакция и безопасность конструкций при интенсивных сейсмических воздействиях / Восьмой Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике. Пермь, 23-29 августа, 2001 г. Аннотации докладов. Екатеринбург: УрО РАН, 2001, с. 564.9. Трифонов О.В., Чирков В.П. Оценка показателей сейсмического риска конструкций / IV Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием. Сочи, 9-13 октября 2001 г. Тезисы докладов. М.: Изд. ПОЛТЕКС, 2001, с. 168.10. Болотин В.В., Радин В.П., Чирков В.П. Упругопластический анализ несущих элементов зданий и сооружений при интенсивных сейсмических воздействиях // Известия вузов. Строительство, 2002, № 5, с. 4-9.11. Трифонов О.В. Повреждение высотных конструкций при динамических воздействиях // Вестник МЭИ, 2002, № 1, с. 5-11.12. Болотин В.В., Трифонов О.В. О соударениях конструкций при сильных землетрясениях // Известия РАН. Механика твердого тела, 2002, № 4, с. 152-162.13. Трифонов О.В. Анализ форм обрушения высотных зданий // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2002, № 5, с. 6-10.14. Болотин В.В., Радин В.П., Чирков В.П. Исследование поведения зданий и сооружений со снижением жесткости при сейсмических воздействиях // Известия вузов. Строительство (сдано в печать, рукопись статьи прилагается).15. Кузнецов С.Ф., Радин В.П., Чирков В.П. Оценка сейсмического риска многоэтажного каркасного здания методом статистического моделирования / Проблемы надежности машин и конструкций. Тезисы докладов Международной конференции. Минск, 24-26 сентября 2002 г., с. 59-60.16. Трифонов О.В. Безопасность защитной оболочки АЭС при интенсивных сейсмических воздействиях / Проблемы надежности машин и конструкций. Тезисы докладов Международной конференции. Минск, 24-26 сентября 2002 г., с. 99.РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ КОМБИНИРОВАННЫХ ГАСИТЕЛЕЙ КОЛЕБАНИЙ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ВИБРОЗАЩИТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ^ Руководитель НИР : Дукарт А.В Московский государственный строительный университет В работе получены новые научные результаты [1-9], не имеющие аналогов в соответствующей области знания. Развита теория, выполнен анализ структуры и дана оценка эффективности модифицированных многомассовых гасителей колебаний. Исследована эффективность и найдены оптимальные параметры пакетных гасителей с многомассовыми типовыми элементами при моделировании защищаемой конструкции системой с одной степенью свободы, а также ударного гасителя колебаний при виброзащите башенных сооружений и двухмассового динамического гасителя при виброзащите горизонтально-вращательных колебаний массивных фундаментов под машины. Усовершенствован метод динамического расчета двухслойных пластин и дана оценка эффективности однослойного демпфирующего покрытия, снабженного линзообразными включениями. Рассмотрен комплекс проблем синхронизации (настройки) и синтеза континуальных и мультиконтинуальных динамических гасителей колебании для снижения уровня вибрации пластин и оболочек. Разработаны методики расчета пластин постоянной и переменной толщины как основных конструктивных элементов квазилинейных динамических гасителей колебаний башенных сооружений. Полученные в работе результаты могут быть использованы при виброзащите строительных конструкции и сооружений, в машиностроении, авиастроении, судостроении и других областях техники, а также в учебном процессе.^ Шифр гранта Т00-12.1-1694 Публикации 1. Дукарт А.В., Олейник А.И. Об эффективности некоторых типов нелинейных многомассовых динамических гасителей колебаний при прохождении через резонанс // Известия вузов. Строительство. - 2001. - № 11. - С.28 – 36. 2. Дукарт А.В. Некоторые конструктивные особенности и приближенная оценка дефективности ударных гасителей колебании с длительными соударениями // Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы. Материалы междунар. науч.-прак. конф., посвященной 80-летию МГСУ-МИСИ. Москва, 5-7 декабря 2001. - М.: МГСУ, 2002.-С.373 -382. 3. Олейник А.И. Оценка эфективности демпфирующего покрытия пластин, снабженного жесткими линзообразными включениями / Там же. - С.389 - 399. 4. Дукарт А.В., Олейник А.И. Оптимизация параметров и эффективность пакетных гасителей колебаний с многомассовыми типовыми элементами // Известия вузов. Строительство. - 2002. -№3.-С. 26-32. 5. Dukart A.V., Koreneva E.B., Oleynik F.I. Vibration protection of thin-walled structures by means of dynamic vibration // Lightweight structures in civil engineering. Proceeding of the international IASS symposium on lightweight structures in civil engineering. Warsaw, Ро1аnd, 24 -28 June, 2002. - Wагsау, 2002. - Р. 571 - 576. 6. Дукарт А.В., Олейник А.И. О виброзащите горизонтально-вращательных колебаний фундаментов под машины с помощью динамических гасителей // Теоретические основы строительства. Доклады XI польско-российского семинара. Варшава, 3.07 - 6.07.2002. - М.: МГСУ. Издательство АСВ. 2002. - С. 163 - 172. 7. Коренева Н.Б. Действие антисимметричных разрывных нагрузок на круглую пластину экспоненциального профиля / Там же. - С. 197 - 204. 8. Дукарт А.В.. Олейник А.И. Оптимизация структуры и оценка эффективностимодифицированных многомассовых динамических гасителей колебаний // Известия вузов. Строительство. - 2002. - №8. - С. 129 - 135. 9. Дукарт А.В., Олейник А.И. Динамический расчет балок и рам: Учебное пособие / под ред. А.В. Дукарта. - М.: Издательство АСВ, 2002. - 144 с.^ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ АРМАТУРЫ В ТРЕЩИНЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ИЗГИБА И ПЛОСКОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯРуководитель НИР : Кумпяк О.ГТомский государственный архитектурно – строительный университетФизико-математические модели процессов разрушения различных железобетонных конструкций должны дополняться данными о закономерностях деформации арматуры. Опыты показывают, что деформации арматуры достигают значительных величин и могут быть определены лишь косвенным образом, так как непосредственные измерения весьма затруднительны. Задачу количественной оценки в зоне пластических деформаций или разрушения арматуры можно решить по данным об остаточных деформациях, выявленных путем непосредственных измерений. Образование трещин в растянутой зоне изгибаемого элемента происходит одновременно в нескольких сечениях. В связи с этим возникает вопрос о причине регулярности распределения трещин по длине растянутого железобетонного элемента и о характере распределения остаточных деформаций в окрестности трещины. Для разрешения поставленного вопроса проведены теоретические и экспериментальные исследования. Арматурные стержни А-III диаметром 10 и 14 мм испытаны в соответствии с ГОСТом «Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение». Для испытаний были подготовлены стержни длиной 20 диаметров. Предварительно ребро каждого стержня было отшлифовано. Для определения относительных деформаций на ребре были нанесены риски перпендикулярно продольной оси стержня. Риски нанесены через один миллиметр. Перед проведением испытаний расстояния между рисками были измерены на компараторе с точностью 1/100 мм. Стержни были испытаны на растяжение. По результатам измерений определены величины относительных деформаций растяжения по длине стержня. Получено, что по длине стержня деформации распределены неравномерно и изменялись в пределах 10…12 %. По месту разрушения стержень растянулся до 85 %. По длине двадцатисантиметрового стержня выявлены всплески локальных деформаций 18…22 % в трех сечениях. Таким образом, если стержень не доводить до разрушения, то по его длине возникли бы четыре равновеликих всплеска деформаций в два раза превышающие по величине уровень средних деформаций. Полученный результат побудил к проведению дополнительных экспериментов на стержнях большей длины. Для испытаний были подготовлены арматурные стержни A-III длиной 80 …90 см и диаметром 10 и 14 мм. Установлено, что распределение относительных деформаций по длине арматурного стержня при растяжении может быть представлено последовательностью близких по значению локальных деформаций, средний уровень которых составил 10…12 %. Регулярность локальных деформаций по нашему мнению определялась структурой стали и ее преобразованиями, возникшими в результате пластического деформирования. Полученные результаты дополнены исследованиями структуры металла и при определении остаточных деформаций в стержнях методами просвечивающей электронной микроскопии (тонкие фольги) и рентгеноструктурного анализа. Тонкие фольги просматривались в электронном микроскопе ЭМ-125 при ускоряющем напряжении 125 кВ. Рабочее увеличение в колонне электронного микроскопа составляло 4000 - 40000 крат. Окончательное увеличение достигалось с помощью фотопечати. Рентгеноструктурные исследования проведены на дифрактометре ДРОН-3М в фильтрованном Cu кa - излучении. Измерялись размеры областей когерентного рассеяния (DHKL) и микронапряжения второго рода (sII). Для обозначенных сечений определены остаточные деформации стали, ориентированные вдоль оси стержня – продольные деформации εx и поперечные деформации – εy. Установлено, что трансформации диаграмм остаточных напряжений находятся в зависимости от интенсивности растяжения и могут быть представлены в виде аналитических выражений, отражающих предельные состояния арматурного стержня в трещине. ^ Шифр гранта Т00-12.1-825 Публикации 1. Кумпяк О.Г. Собственные колебания реакторного отделения атомной электростанции в деформируемой среде. // О.Г. Кумпяк, Д.Г. Копаница/ Сборник материалов международной научно-практической конференции "Строительные конструкции ХХI века". Часть 1. "Строительные конструкции. Строительная механика и испытание сооружений"/ Моск. гос. ун-т. М., 2000. С. 225-226.; 2. Кумпяк О.Г., Копаница Д.Г. Прочность и деформативность железобетонных сооружений при кратковременном динамическом нагружении. Томск: Изд-во STT, 2002. 333 с.; 2. Kumpyak O.G., Kopanitsa D.G. Residual deformations of a reinforcing rod in the crack of a deep reinforced concrete beam //Concrete for extreme conditions. Proceedings of the International Conference held at the University of Dundee, Scotland, UK on 9-11 September 2002, p. 711 - 718.ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ РАСЧЁТА СООРУЖЕНИИ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ЦЕЛЬЮ БОЛЕЕ ПОЛНОГО УЧЁТА ОСОБЕННОСТЕЙ КОНСТРУКЦИИ, МАТЕРИАЛА И ХАРАКТЕРА ВОЗДЕЙСТВИЙ^ Руководитель НИР : Лычёв А.С. Самарская государственная архитектурно-строительная академия Впервые построены надёжностные схемы производственного, жилого и общественного зданий. Построеные надёжностные схемы предусматривают перечень функций и подфункций здания: функции безопасности, комфортности, технического обеспечения и специальные; способы их соединений в системе здания (последовательное, параллельное, комбинированное). Каждая функция имеет подфункции, которые расшифровывают состав функций. Построенные схемы позволяют оценить надёжность сложной системы по существующим правилам определения надёжности систем. Впервые разработана иерархия функций и подфункций, что позволит в будущем приписать коэффициенты весомости как каждой функции, так и подфункции, выполняемых зданием, и значительно сократит время расчёта надёжности системы. Разработаны алгоритмы и программы на ЭВМ по определению надёжности элементов и систем. В частности разработаны программы расчёта надёжности изгибаемых, внецентренно сжатых и растянутых элементов из железобетона и металла, а также расчёта надёжности системы. Разработаны основные положения по оптимизации надёжности элементов систем. Объектом оптимизации принята надёжность системы (здания). В качестве критерия оптимизации приняты приведённые затраты (на строительство и эксплуатацию), а также такое состояние конструкции, когда её надежность не вызывает неэкономических потерь больше эталонных. Все изложенные результаты получены впервые и зарубежных аналогов не имеют [1-3]. Результаты выполненной работы используются в практической деятельности проектных организаций, при чтении лекций, на практических занятиях и в дипломном проектировании, при подготовке кандидатских диссертаций. Так, результаты работы аспирантки Дормидонтовой Т. В. приняты к внедрению в ЗАО "Идустройпроект", ОАО "Гипронииавиапром", ОАО "Промзернопроект", ЗАО "Институт Средневолгогипроводхоз", ЗАО ЗЖБК "Самарский». в Самарской государственной архитектурно-строительной академии на четвёртом и пятом курсах строительного и строительно-технологического факультетов читаются лекции и проводятся практические занятия по дисциплине надёжность строительных конструкций, ежегодно 2 -3 дипломных работы посвящены разработке вопросов надёжности строительных конструкций.^ Шифр гранта Т00-12.1-190 Публикации 1. Лычёв А.С. Надёжность строительных элементов и систем. СамГАСА, Самара, 2002.- . 139 с. (Монография). 2. Лычёв А. С. Представление статистической информации для расчётов надёжности элементов строительных систем. //Изв. вузов. Стр-во. –2001. - № 5. - С. 17-21. Ссылка на финансовую поддержку Минвуза помещена в № 8 за 2001 г. 3. Лычёв А. С. Дормидонтова Т. В. Повышение надёжности оценки прочности бетона в эксплуатируемых конструкциях. //Изв. вузов. Стр-во. -2002 - № 4. - С. 120-123.^ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ВОЛН ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ КОНСТРУКЦИЯМ И ЧЕРЕЗ ИХ СОЕДИНЕНИЯРуководитель НИР : Овсянников С.Н. Томский государственный архитектурно-строительный университет Работа посвящена развитию метода расчета распространения звуковых волн по строительным конструкциям и через их стыки, что позволяет применить новые подходы к расчету звукоизоляции в гражданских зданиях. Метод статистического энергетического анализа, применимый для виброакустического расчета сложных конструктивно-планировочных систем, коим является здание или его фрагмент, требует предварительного вычисления фазовой и групповой скорости распространения изгибных, продольных и сдвиговых волн, параметров собственных колебаний строительных балок и панелей и коэффициентов прохождения энергии волн через стыки с учетом их взаимного преобразования. В акустически «толстых» строительных конструкциях эффект дисперсии волн приводит к необходимости существенной коррекции известных формул для фазовой и групповой скоростей изгибных и продольных волн, рассматриваемых для практических задач звукоизоляции как волны нулевого порядка. Произведен анализ численных решений уравнения Рэлея-Лэмба и упрощенных методик вычисления скоростей распространения волн с учетом высокочастотной дисперсии. Показано, что элементарная теория волн Бернулли-Эйлера применительно к строительным конструкциям охватывает лишь область низких и средних звуковых частот. Коррекция уравнений для скорости распространения волн существенно влияет и на вычисление собственных частот колебаний строительных конструкций. Показано, что учет высокочастотной дисперсии для изгибных волн в строительных конструкциях позволяет избежать погрешности в расчете собственных частот, числа и плотности мод колебаний, достигающей 50 %. Предложена методика расчета и формулы для вычисления числа и плотности мод с учетом дискретности спектра собственных колебаний строительных конструкций, что также существенно уточняет параметры виброакустического расчета здания в целом в области низких частот. Расчет коэффициентов прохождения звуковых волн через стыки строительных конструкций является наиболее трудоемкой задачей, поскольку требует составления и решения системы линейных комплексных уравнений, получаемых путем подстановки функций смещений, записанных для продольных, сдвиговых и изгибных волн, в уравнения граничных условий для стыка. Уравнения граничных условий в свою очередь записываются как уравнения баланса сил и моментов и неразрывности смещений и углов поворота. Разработана классификация стыков строительных конструкций, которая позволила выявить наиболее общие варианты конфигурации и заполнения стыков и разработать для них компьютерные программы, позволяющие находить решения для наиболее часто встречающихся задач. Исследовано влияние звукоизоляционных прокладок и жестких мостиков в виде анкеров и приливов раствора на виброизоляцию стыков. ^ Шифр гранта Т00-12.1-831 Публикации 1. Овсянников С.Н. Уточнение расчета собственных частот и модальных плотностей колебаний строительных конструкций // ХI сессия Российского акустического общества. М. 2001-с.117-120. 2. Овсянников С.Н. Распространение звуковой вибрации в гражданских зданиях. – Томск.: Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2001-378 с. 3. Овсянников С.Н. Собственные частоты и модальные плотности колебаний прямоугольных балок и пластин// Известия вузов. Строительство. 2002-№ 11, с.131-134.^ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СВОЙСТВ СЕРНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВРуководитель НИР : Прошин А.П. Пензенская государственная архитектурно-строительная академияРазработан метод определения изменения изобарно-изотермического потенциала процесса растворения модифицирующих добавок в расплаве серы. Предлагаемый метод, в отличие от существующих методов, позволяет проводить расчет изменения энергии Гиббса для многокомпонентных систем. Разработанный алгоритм расчета был реализован в виде компьютерной программы, которая позволяет рассчитывать изменение изобарно-изотермического потенциала в зависимости от концентрации модификатора, температуры совмещения с расплавом, а также индивидуальных физико-химических характеристик добавки. Сопоставление расчетных значений с экспериментальными данными, в том числе с данными, полученными другими исследователями, показывает, что разработанный метод с достаточной точностью позволяет определить концентрацию добавки, растворяющейся в расплаве серы. Предложена математическая модель процесса полимеризации серы, позволяющая оценивать влияние различных рецептурных (вид и количество модификатора) и технологических (температура расплава) факторов на кинетику образования полимерной серы. Исследовано влияние вида и количества модифицирующей добавки на прочностные свойства серного связующего. Предложен метод определения оптимальной концентрации модифицирующей добавки. Изучено влияние рецептурных факторов на прочностные и деформативные свойства серных мастик. Показано, что зависимость прочности мастик экстремально зависит от степени наполнения материала. Кроме того, на прочность значительное влияние оказывает вид наполнителя. Разработан метод определения внутренних напряжений, возникающих в серных композиционных материалах при твердении. Предлагаемый метод позволяет оценить влияние основных рецептурных и технологических факторов на величину структурных напряжений. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает, что теоретические данные о влиянии степени наполнения, удельной поверхности наполнителя, концентрации модификатора, скорости охлаждения и других факторов хорошо подтверждаются экспериментально. Разработан метод, позволяющий учитывать влияние на среднюю плотность и пористость серных мастик физических и химических процессов порообразования. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает, что относительная погрешность предлагаемого метода составляет приблизительно 2,5%. Разработан метод прогнозирования прочности серных мастик, позволяющий учитывать влияние основных рецептурных факторов. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает, что относительная погрешность предлагаемого метода составляет не более 10%. Созданы основные положения, необходимые для проектирования состава серного бетона специального назначения: разработана модель деструкции композиционных материалов, предсказывающая повышение прочности материала в начальный период его экспозиции в агрессивной среде; разработан метод прогнозирования химической стойкости композиционных материалов в особо агрессивных средах (предлагаемый метод позволяет учесть влияние силового, энергетического и коррозионного факторов на стойкость материала); разработан метод проектирования состава серного бетона специального назначения (метод позволяет определить состав радиационно-защитного серного бетона заданной средней плотности); разработан метод прогнозирования радиационного разогрева серных композиционных материалов. Полученные результаты исследования могут быть использованы для создания радиационно-защитных и химически стойких серных мастик и бетонов нового поколения.^ Шифр гранта Т00-12.1-831 Публикации Овсянников С.Н. Уточнение расчета собственных частот и модальных плотностей колебаний строительных конструкций // XI сессия Российского акустического общества. М, 2001 - с. 117-120. Овсянников С.Н. Распространение звуковой вибрации в гражданских зданиях. - Томск: Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного университета, 2000. - 378 с. Овсянников С.Н. Собственные частоты и модальные плотности колебаний прямоугольных балок и пластин // Известия вузов. Строительство. 7с. (в печати, копия статьи прилагается) Патент на изобретение № 2170802 "Теплозвукоизоляционное окно с воздухообменным клапаном", зарегистрированный 20 июля 2001 года. (автор - Овсянников С.Н.) Овсянников С.Н., Самохвалов А.С. Расчет звукоизоляции вентилируемых окон методом статистического энергетического анализа. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Архитектура и строительство", Томск, 2002 - с. 46-47. Овсянников С.Н., Родин А.В. Распространение звуковых волн через стыки стержневых конструкций. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Архитектура и строительство", Томск, 2002 - с. 38-39. Защищена докторская диссертация Овсянниковым С.Н. на тему: "Распространение структурного звука в гражданских зданиях". Дата защиты 10.10.2001, место защиты - Москва, НИИ Строительной физики РААСН.^ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ЗАДАЧ С ТРЕНИЕМ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАСЧЕТУ СООРУЖЕНИЙРуководитель НИР : Розин Л. А. Санкт-Петербургский государственный технический университетВыполнена физическая и математическая классификация контактных задач теории упругости с односторонними связями при наличии трения и винклеровских прослоек в нормальном и касательном направлениях по отношению к контактной поверхности. Рассмотрены следующие задачи, имеющие большое значение при составлении расчетных схем сооружений и их оснований.1. Односторонние связи по нормали к граничной поверхности. Заданы касательные напряжения. Трение отсутствует.2. На граничной поверхности заданы нормальные напряжения и условие трения по Кулону.3. Односторонние связи по нормали к граничной поверхности с винклеровским слоем. Трение отсутствует. В касательном направлении имеет место винклеровское условие с заданной податливостью.4. Задача аналогичная случаю 2 с винклеровским слоем в касательном направлении. 5. Односторонние связи по нормали с трением Кулона.6. Односторонние связи с трением при наличии винклеровских слоев в нормальном и касательном направлениях.7. Задача 3 при условии, что винклеровская податливость зависит от нормального напряжения. Сделана попытка имитировать, в некотором смысле, трение.8. Учитывается эффект дилатансии, т.е. изменение начального зазора за счет касательных подвижек. Это обстоятельство отражает способность тела, например грунта, к объемным деформациям в результате сдвига. Выполнен анализ приведенных постановок задач с точки зрения их математического обоснования и возможностей решения. Известны математические обоснования задач, в которых, по крайней мере, одно из условий на границе является обычным граничным условием в теории упругости. К ним относятся задачи 1, 2. В данной работе получено математическое обоснование задач 3, 4. Что касается задач 5, 6, то в настоящее время получить их строгое и полное математическое обоснование не представляется возможным. Задача 7 обладает как конструктивной нелинейностью (односторонние связи), так и физической нелинейностью (винклеровская податливость зависит от нормальных напряжений). В данной работе поставлены и обоснованы некоторые типы задачи 7. Задача 8 может быть присоединена к остальным задачам и это не усложняет их обоснования.В задаче 6 с дополнительной винклеровской податливостью в односторонних связях и трением разработана схема ускорения сходимости итерационного метода решения, учитывающего эффект дилатансии 8 и указанного в статье (Розин Л.А. Задачи расчета сооружений с податливостью и дилатансией в односторонних связях// Известия вузов. Строительство, № 7.- 2001). Полученное ускорение сходимости, указанного в данной статье итерационного процесса позволило эффективно решить несколько конкретных практических задач. Поставлена задача типа 2 для многопролетной балки, взаимодействующей с жесткими опорами по схеме Кулонова трения при действии собственного веса и температуры. Задача поставлена как в дифференциальной, так и в вариационной формах. Доказано существование и единственность решения. Получены решения отдельных примеров. Специфическим здесь являются условия на опорах, где фигурируют модули сил трения. В результате имеют место два решения, из которых выбирается то, которое не противоречит разным направлениям силы трения и перемещения на опорах.Постановки и решения подобных задач открывают целое направление, которое включает в себя разнообразные схемы, играющие важную роль при расчете сооружений. Шифр гранта Т00-12.1-0037^ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ Руководитель НИР : Сапрыкина Н. А. Московский архитектурный институт (государственная академия) Результаты проведенного исследования являются новыми в сравнении с мировым уровнем исследований в области архитектуры. Введено понятие адаптации зданий и сооружений. Статическая (стационарная, традиционная) адаптация, связана с теми случаями, когда на стадии проектирования архитектурного объекта не предусмотрена эволюция функции и по истечении определенного времени происходит его моральный износ, а также возникает необходимость приспособить его для новых условий эксплуатации. Динамическая (гибкая, развивающейся) адаптация предусматривается на всех стадиях существования архитектурного объекта (его проектирования, строительства и эксплуатации). Она обусловлена, с одной стороны, необходимостью устранения противоречия между постоянно растущими и изменяемыми потребностями людей и неизменяемостью характеристик среды, в которой эти процессы реализуются, а с другой, развитием технического прогресса, совершенствованием и появлением новых видов транспорта, индустриализацией строительства, что вызывает к жизни новые динамические способы возведения зданий и их эксплуатации. В зависимости от характера времени ее осуществления динамическая адаптация архитектурных об