Актуальные вопросы строительства - НАУКА - Сибстрин

СТРОИТЕЛЬНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ.
РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ
4
УДК 624.012
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА ТРЕЩИН
В ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ЭЛЕМЕНТАХ
В.В. Адищев, д-р техн. наук, профессор,
В.В. Роот, ст. преподаватель
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Целью работы является построение математических моделей, образующих основу алгоритмического комплекса для
«сквозного» расчета изгибаемого железобетонного элемента.
При образовании нормальной трещины в изгибаемом железобетонном элементе происходит «динамический» процесс передачи
энергии с растянутой зоны сечения бетона на арматуру. После
передачи энергии происходит процесс стабилизации сечения.
В данной статье принята модель, при которой так называемый
«динамический эффект» при образовании трещины незначителен и им можно пренебречь.
Процесс деформирования железобетонного изгибаемого
элемента можно описать пятью моделями [1]:
Модель 1. До образования трещины (система уравнений
содержит уравнения равновесия и кинематические соотношения, арматуры, кинематические соотношения).
Модель 2. Переход от состояния без трещины к состоянию
с трещиной (система уравнений содержит уравнение удельной
энергии баланса в сечении, уравнения равновесия, уравнение
моделирующее передачу усилий с бетона, кинематические соотношения, аппроксимации диаграмм деформирования бетона и
арматуры).
Модель 3. Стабилизация трещины (система уравнений содержит уравнения равновесия, аппроксимация диаграмм дефор5
мирования бетона и арматуры, кинематические соотношения и
уравнения баланса удельной энергии при стабилизации).
Модель 4. Рост трещины (система уравнений содержит
уравнения равновесия, аппроксимации диаграмм деформирования бетона и арматуры, кинематические соотношения и уравнения критерия начала трещины J-интеграл Черепанова – Райса).
Модель 5. Разрушение элемента.
В качестве критерия образования трещин предполагается
использовать:
– достижение деформациями фибровых волокон пре
дельного значения  bt   bt ,u ;
–
критерий, основанный на концепции Нейбера: в некотором объеме растянутого бетона средняя плотность
энергии деформирования Vbt (с учетом характера деформирования и формы сечения) достигает значения
удельной энергии разрушения Wu bt ).
Для численной реализации моделей разработана программа на языке объектно-ориентированного программирования
Java. Предложенное моделирование процесса образования в изгибаемых элементах апробировано физическим экспериментом
на ячеистом материале типа «Сибит» [2]. Сравнительный анализ
теоретических и экспериментальных данных подтверждает приемлемость гипотез, принятых при построении математических
моделей.
Анализ существующих критериев роста трещин в упругих
и пластических телах показал, что из известных эквивалентных
критериев разрушения наиболее подходящим представляется
критерий, построенный на основе J-интеграла Черепанова –
Райса, так как он может применяться для нелинейно-упругих
тел. В нашем случае ситуация усложняется наличием тормозного элемента (арматуры).
6
Сформулируем критерий разрушения: трещина начинает
распространяться, когда J-интеграл достигнет своего предельного значения J IC , являющегося характеристикой материала.
Пусть Г произвольный контур (рис. 1), концы которого
расположим на правом и левом берегах трещины. Тогда интеграл Черепанова – Райса имеет вид
J

dП
u
v  

  W  K  cos    p
p
ds ,
x
y
dl C 
y
y  

где W – плотность энергии деформирования, плотность кинетической энергии;
p  { px , p y } – вектор усилий, действующий на контур
извне;
α – угол между нормалью к контуру и осью OY (линия трещины).
Рис. 1. Произвольный контур Г
для определения J-интеграла
7
Например, для элемента с трещиной, который находится в
условиях «чистого изгиба», под действием изгибающего момента М происходит поворот сечений. Угол поворота θ определяется по известному НДС в окрестности трещины. Интеграл Черепанова – Райса можно записать в следующем виде:
1   
   dM .
b 0  z M
M
J IC 
Для определения параметров НДС в окрестности трещины
использован вариационный метод Власова – Леонтьева [3]. Возмущение напряженно-деформируемого состояния в арматуре
вдоль оси элемента распределено по закону, полученному из
решения задачи о выдергивании арматурного стержня из бетонного массива.
Полученное аналитическое решение позволяет оценить
зону «краевого эффекта», т.е. участок элемента вблизи трещины, на котором происходят значительные изменения НДС по
сравнению с состоянием до образования трещины. Длина этого
участка дает оценку расстояния от первой трещины до вторичных трещин, т.е. так называемое «базовое» расстояние между
трещинами.
В качестве примера на рис. 2 приведено изменение дополнительных напряжений вдоль оси элемента   y, z  для половины элемента при различных значениях y , при условии, что
деформации в вершине образовавшейся трещины в стабилизированном состоянии равны 0. При этом зона краевого эффекта
составляет 0,15–0,25 длины элемента.
8
Рис. 2. Графики изменения дополнительных напряжений
для различных значений координаты " y "
9
Список литературы
1. Динамический эффект при образовании трещины нормального отрыва в изгибаемых железобетонных элементах /
В. В. Адищев [и др.] // Известия вузов. Строительство. –
2012. – № 2. – С. 3–15.
2. Экспериментальное исследование процесса возникновения
трещин нормального отрыва в изгибаемых армированных
элементах / В. В. Адищев [и др.] // Известия вузов. Строительство.  2012. – № 3. – С. 113–126.
3. Власов В. З. Балки, плиты и оболочки на упругом основании
/ В. З. Власов, Н. Н. Леонтьев. – Москва : Физматгиз, 1960. –
491 с.
10
УДК 624.131.5
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ВОПРОСУ
УЧЕТА ДЕФОРМАЦИОННОЙ АНИЗОТРОПИИ
В РАСЧЕТАХ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ
О.А. Коробова, д-р техн. наук, профессор,
О.А. Бирюкова, аспирант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Методика учета деформационной анизотропии грунтов
разработана для применения в проектной практике при необходимости определения расчетного сопротивления грунта R под
подошвой фундаментов и назначении размеров подошвы, а также при расчете осадок фундаментов методом послойного суммирования деформаций однородного трансверсально-изотропного грунтового основания различной мощности (в том числе –
полуплоскости), находящегося в условиях плоской деформации.
Учет природной анизотропии грунтов позволяет более обоснованно назначать размеры подошвы фундаментов и определять
их осадку, а в ряде случаев – получить заметный экономический
эффект.
Напряженное и деформированное состояние трансверсально-изотропной полуплоскости (слоя) рекомендуется устанавливать по результатам расчетов, выполненных методом конечных элементов при известных значениях модулей деформации грунтовой среды Еz и Еx по вертикальному и горизонтальному направлениям соответственно; коэффициентах Пуассона
yx и xz в предположении yx = xz, где первый параметр характеризует боковое расширение грунта в плоскости изотропии (в горизонтальной плоскости xy), а второй – расширение в вертикальном направлении от нормальных горизонтальных напряжений; модуле сдвига Gxz в вертикальной плоскости деформирования; величина zx = xz (Еz/Еx). Модуль деформации Еz рекомендуется определять известными методами (СНиП 2.02.01-83*
[1]). Показатель деформационной анизотропии α = Ez/Ex = εx/εz
устанавливается по результатам компрессионных испытаний
11
стандартных образцов грунта, вырезанных из монолита или
непосредственно в месте отбора проб грунта по вертикальному
и горизонтальному направлениям; εx и εz – относительные деформации образцов грунта в условиях невозможности бокового
расширения при отборе образцов в горизонтальном и вертикально направлениях соответственно. Значения εx и εz можно
определить также испытаниями образцов в стабилометре. Значения коэффициента Пуассона yx в расчетах НДС анизотропной
полуплоскости (слоя) для различных грунтов рекомендуется
принимать табличными и равными для песков – 0,25; супесей –
0,30; суглинков – 0,35 и глин – 0,40. Значения модуля сдвига Gxz,
в связи с малым влиянием его на результаты НДС анизотропной
полуплоскости (слоя), представленной грунтами с нечетко выраженной слоистостью текстуры, рекомендуется вычислять по
зависимости
Gxz 
где Eср  E z  E x ;
2
 ср 
Eср
[2(1   ср )]
 yx   xz
,
(1)
.
2
Методом конечных элементов вычислены все компоненты
напряжений в прямоугольных конечных элементах, образующих
зону грунтового основания, расположенную под гранью участка
поверхности полуплоскости, загруженного равномерной нагрузкой и имеющего глубину распространения, равную четверти
ширины загруженного участка; найдены средние для зоны значения главных напряжений 1 и 3 и среднее для зоны значение
угла наибольшего отклонения max. В связи со слабым влиянием
значений коэффициентов Пуассона на конечный результат, расчеты выполнены в предположении yx = xz = const (0,3). Значение max установлено по известной зависимости теории напряжений:
12
sinmax =
( 1   3 )
,
( 1   3  2с  ctg )
(2)
где  и с – угол внутреннего трения и удельная сила сцепления
грунта соответственно; для несвязного грунта с = 0.
Предельное (по прочности грунта в рассматриваемой
зоне) состояние будет достигнуто при выполнении условия
sinmax = sin φ (sin ),
где  – угол сдвига;
tg =
tg + c

,
где  – нормальное направление на площадке сдвига.
Фиксированному значению  () для определенного вида
грунта основания соответствуют различные значения внешних
нагрузок (давлений р = R), зависящие от показателя анизотропии  = Еz/Еx. По полученным результатам устанавливается изменение величины давлений р = R в случае анизотропного основания по сравнению с изотропным (р = R,  = 1). Значения
расчетного сопротивления грунта основания R вычисляются по
СНиП 2.02.01-83*, формула (7) [1]. При известном значении
внешней нагрузки N на уровне подошвы фундамента, ширина b
подошвы фундамента, расположенного на поверхности изотропной полуплоскости, определится по зависимости
b
N
,
R
а для анизотропной полуплоскости
b 
N
,
R
13
т.е.
b  b
R
.
R
(3)
Таким образом, установив размер подошвы фундамента b
по обычной методике расчета (без учета анизотропных свойств
грунта) и соотношение R/R = р/р, определяем значение b. Соотношениями R/R или b /b оценивается эффект учета анизотропных свойств грунта основания.
Для расчета осадок применяется усовершенствованный
метод послойного суммирования деформаций, разработанный
на основе рекомендуемого существующими Нормами [1].
Усовершенствование метода заключается в учете деформируемости грунта по вертикальному и горизонтальному
направлениям при действии вертикальных zp,  и горизонтальных xp,  дополнительных напряжений, рассчитываемых для
точек полуплоскости, которые расположены на центральной
вертикали посредине слоев hi, предусмотренных формулой (1)
[1, прил. 2]:
s    z ,i  hi ,
где
 z ,i 
 zp,i ,
Ez
(1   xy  zy ) 
 xp ,i ,
Ex
(4)
(1   xy ).
или по [2]:
s   i 1
n
( zp,i   zy,i )hi
Ei
  i 1
n
 zy,i hi
E в ,i
.
(5)
Наиболее просто влияние анизотропии можно учесть по
формуле (1) [1, прил. 2] путем корректировки только напряжений zp, i, т.е. по формуле:
14
hi
.
(6)
E z ,i
При этом точность расчета осадок несколько снижается.
Толщина hi и количество n слоев принимается в соответствии со СНиП 2.02.01-83*; значения i – табличные.
Дополнительные напряжения вычисляются по зависимостям:
 zp,i ,   zp,i  K  ;
s     zp,i ,
 xp ,i ,   xp ,i  K  ;
 y zp,i ,   y zp,i  K y ;
 y xp ,i ,   y xp ,i  K y  ,
/
где  zp ( y zp ) и  xp ( y xp ) в соответствующих точках i изотропной полуплоскости определяются по имеющимся решениям
для линейно-деформируемой среды;
K  ( K y  ) и K  ( K y /  ) – коэффициенты влияния анизотропии
грунта, для характерных точек центральной и угловой вертикалей.
y
В случае необходимости определения значений K  ( K  ) и
y/
K  ( K  ) для иных точек центральной и угловой вертикалей их
значения находятся интерполяцией результатов. Значения
K  ( K y  ) и K  ( K y /  ) получены путем сопоставления соответствующих напряжений, рассчитанных методом конечных элементов при  = 1 и   1.
Установлено также, что в тех случаях, когда основание
имеет показатель деформационной анизотропии  < 1, значения
расчетного сопротивления грунта основания R увеличиваются,
что приводит к уменьшению размеров подошвы фундаментов и
к получению известного экономического эффекта, и, наоборот,
при  > 1 требуется увеличение размеров подошвы по сравне15
нию с установленными по [2]. Применение изложенной методики расчета осадок фундамента целесообразно при учете влияния
соседних фундаментов, а также для расчета осадки слоя конечной мощности.
Вывод. Исследования показали, применение изотропной
модели для расчетов грунтовых оснований приводит к искажению действительной картины НДС основания. Влияние деформационной анизотропии на величину прогнозируемых осадок при слабо выраженной анизотропии обычных грунтов оценивается величиной, достигающей 10–40 % от расчетной осадки фундамента, расположенного на изотропном основании.
Список литературы
1. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. –
Москва : Госстрой России, 1999. – 48 с.
2. СП 22.1330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основание зданий и сооружений». – Москва : Минрегион России, 2010. – 160 с.
16
УДК 624.012
ОПЫТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ
ВЛИЯНИЯ ЗАРАНЕЕ ОРГАНИЗОВАННЫХ
ТРЕЩИН НА ЖЕСТКОСТНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ БАЛОК
В.М. Митасов, д-р техн. наук, профессор,
М.А. Карасев, аспирант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Исследованиями, проведенными на кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин), показано, что искусственное создание определенным образом расположенных (заранее организованных) трещин в бетонных и железобетонных
конструкциях дает положительный эффект, увеличивая жесткостные характеристики как при длительных, так и при кратковременных воздействиях [1, 2]. Процесс образования трещины
протекает с очень большой скоростью, что можно представить
как мгновенный разрыв бетона растянутой зоны, сопровождающийся колебанием балки. Заранее организованные трещины
вводятся для снижения негативного влияния динамических эффектов от возникающих и развивающихся трещин.
В эксперименте на железобетонных балках с намеченными трещинами в зонах наибольших изгибающих моментов развитие последних происходило без скачков, т.е. был выявлен более плавный характер деформирования. Экспериментальная
оценка деформирования бетонных балок с организованными
трещинами показала уменьшение прогиба в 1,4–3,5 раза в отличие от балок со стохастически образующимися трещинами при
испытании в сопоставимых условиях.
17
Список литературы
1. Митасов В. М. Напряженно-деформированное состояние
железобетонных балок с организованными трещинами /
В. М. Митасов, В. В. Адищев, Н. С. Пичкурова // Вестник
РААСН. – 2008. – Т. 1. – № 13. – С. 222–227.
2. Логунова М. А. Экспериментальные исследования бетонных
балок без организованных трещин и с заранее организованными трещинами / М. А. Логунова, А. С. Пешков // Известия вузов. Строительство. – 2011. – № 1. – С. 116–120.
18
УДК 624.03
НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КАРКАСОВ ДЛЯ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ В СЕЙСМООПАСНЫХ ЗОНАХ
В.М. Митасов, д-р техн. наук, профессор,
М.А. Логунова, канд. техн. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
На кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин) разработана энергетическая теория сопротивления железобетона [1], в рамках которой решена задача перехода из состояния «сплошное сечение» к состоянию «сечение с трещиной».
Условная схема такого перехода приведена на рис. 1, анализ которой показывает наличие динамического характера образования трещин. Это подтверждено экспериментально. На рис. 2
приведен график в координатах «нагрузка – прогиб», иллюстрирующий наличие динамической составляющей – характер перемещений под действием нагрузки (серия 1).
Рис. 1. Условная схема определения максимальных напряжений
в арматуре в момент образования трещин
19
Рис. 2. Экспериментальные исследования деформирования
бетонных балок при образовании трещин
Так как разрушение узлов или элементов происходит из-за
импульсного сейсмического воздействия на сооружение, в рамках энергетической теории может быть поставлена и решена задача распределения энергии на всю конструктивную систему.
Кроме того, при проектировании зданий и сооружений в зонах с
сейсмической активностью используют различного типа гасители энергии сейсмического удара с целью ее частичной диссипации, а также ряд специальных мероприятий, повышающих сопротивляемость как отдельных конструкций, так и конструктив20
ных систем в целом. Последнее мероприятие связано с использованием сталежелезобетонного каркаса, когда вертикальные
элементы (колонны) армируются не только гибкой, но и жесткой арматурой в виде мелкого сорта уголков, объединенных горизонтальными и наклонными стержнями, создающими внутреннюю обойму, которая сдерживает поперечные деформации
бетона и повышает сопротивляемость конструкции срезу, изгибу со срезом, продавливанию (рис. 3).
Рис. 3. Узел сталежелезобетонного каркаса
В качестве гасителя энергии сейсмического удара предлагается использовать пластинки толщиной 0,01–0,03 мм из жести
или пластика, которые устанавливаются в растянутой зоне железобетонных элементов на стадии изготовления и позволяют
существенно смягчить динамический характер образования
трещин (рис. 2, серия 2, 3, 4). Следует отметить, что экономически данный вариант является значительно менее затратным по
сравнению с существующими предложениями по сейсмозащите.
Дополнив эти предложения постнапряжением (рис. 4), которое может быть использовано как для повышения устойчиво21
сти сжатых элементов, так и для стабилизации колебательного
процесса изгибаемых элементов, получим новую конструктивную систему, способную существенно повысить сопротивляемость сейсмическим воздействиям.
Рис. 4. Постнапряжение элементов каркаса
Выводы
1. Теоретические и экспериментальные исследования авторов позволили разработать конструктивные мероприятия,
позволяющие существенно повысить сейсмостойкость железобетонных каркасных зданий.
2. Предлагаемые мероприятия экономически более предпочтительны.
Список литературы
1. Митасов В. М. Основные положения теории сопротивления
железобетона (энергетический вариант) / В. М. Митасов. –
Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2010. – 168 с.
22
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО
И ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА
23
24
УДК 628.316
РЕГЕНЕРАЦИЯ ПРИКРЕПЛЕННОЙ
МИКРОФЛОРЫ В АЭРОТЕНКЕ
ВОДО-ВОЗДУШНЫМ СПОСОБОМ
В.Н. Кульков, д-р техн. наук, профессор,
Е.Ю. Солопанов, канд. техн. наук, доцент,
В.М. Сосна, аспирант, А.М. Зеленин, аспирант,
С.С. Буянова, магистрант (ИрГТУ, г. Иркутск)
Интенсификация процессов биологической очистки сточных вод в аэротенке с иммобилизованной и свободно плавающей микрофлорой привлекает надежностью и стабильностью
очистки. Повысить концентрацию микрофлоры (биомассы) без
применения синтетической инертной загрузки крайне трудно изза уноса свободно плавающего ила из аэротенка и вторичных
отстойников. Иммобилизация свободно плавающей биомассы
аэротенка на инертной ершовой загрузке позволяет исключить
возможность выноса избыточной концентрации ила и, следовательно, обеспечить надежную очистку сточных вод.
Анализ литературных данных показывает, что применение
инертной загрузки иммобилизующей ил до 15–20 г/пог. м ершовой загрузки позволяет повысить окислительную мощность
аэротенка, стабилизировать процесс обработки сточных вод,
увеличить глубину биологической очистки и уменьшить объемы
биологических очистных сооружений [1, 2].
В качестве носителей иммобилизованной биомассы используется синтетическая загрузка типа ерш. Эта загрузка требует периодической регенерации, так как самопроизвольного
отделения иммобилизованной биомассы при ее отмирании не
происходит. Потоки воды со скоростью ~ 0,5 м/с [3] не смывают
биомассу даже в основном циркуляционном контуре, а в «застойной зоне» в которой установлена ершовая загрузка со скоростью потоков жидкости ~ 0,15 м/с и ниже, биомасса устойчиво находится на загрузке и со временем покрывается слизью,
25
вызывая вторичные загрязнения очищаемой воды. Необходимо
периодически регенерировать загрузку – смывая с нее ил.
Изучение водо-воздушной регенерации загрузки проводили на установке и модельной ячейке, описанной ранее [3]. Плоскостная вертикальная модель аэротенка позволяла оценить концентрацию свободно плавающего и иммобилизованного ила при
различных технологических процессах.
В аэротенк-биореактор помещалась ершовая загрузка,
фиксировано закрепленная на раме из нержавеющей стали.
Ерши крепились к раме вертикально с шагом 100 мм, чтобы на
1 м3 объема модельной ячейки приходилось в среднем
50 пог. м «ершей». В ячейке размещались 7 вертикальных
«ершей» длиной 0,62 м и диаметром 60 мм. Общая длина
ершовой загрузки составляла 4,34 м.
Концентрацию свободно плавающего ила определяли
люксметрами, установленными стационарно, контролируя интенсивность света в контрольных квадратах между вертикальными синтетическими водорослями в объеме ершовой загрузки
и в основном гидродинамическом потоке при определенной
общей дозе ила в модели. Люксметр показывал минимальное и
максимальное значения интенсивности светового потока,
проходящего через водно-иловую смесь за контролируемый
период измерения, что позволяло получить среднеарифметическое значение измеряемой величины.
Рис. 1. Распределение иммобилизованного ила на ершовой
загрузке в квазистационарном процессе его седиментации
26
Активный ил, находящийся в биореакторе с иловым индексом ~ 110 см3/г, оседал на синтетической загрузке, распределяясь по ней относительно равномерно гидродинамическим потоком основного циркуляционного контура (рис. 1).
Для определения видового состава биоценоза и его жизнеспособности проводился микроскопический анализ, с использованием электронного микроскопа. Квазистатический состав активного иммобилизованного ила на ершовой загрузке был представлен достаточно полно: коловратками, малощетинковыми
червями, круглыми червями, колониальными прикрепленными
инфузориями, бентосными раковинными амебами, колониальными инфузориями (в домике), брюхоресничными червями, сосущими инфузориями (рис. 2).
Круглый червь
Малощетинковый червь
Колониальные прикрепленные
инфузории
Коловратка
Рис. 2. Микроскопический анализ биоценоза
иммобилизованного на ершовой загрузке в модельной ячейке
27
Прикрепленные инфузории
в домике (колониальные)
Бентосные раковинные
амебы
Брюхоресничный червь
Сосущая инфузория
Рис. 2. (окончание)
Использование регенерации инертной загрузки с изменяющейся интенсивностью по воде и воздуху позволило получить
зависимость эффективности регенерации в процентах от удельных интенсивностей по воде и воздуху в м3/(м2∙ч) (рис. 3).
Увеличение удельной интенсивности регенерации по воде
с 37 до ~ 55 м3/(м2∙ч) позволило поднять эффективность регенерации с ~ 65 до ~ 73 %. Эти же значения эффективности достигаются при увеличении интенсивности регенерации по воздуху
до ~ 20 м3/(м2∙ч). Найдены математические уравнения, описывающие с высоким коэффициентом детерминации полученные
степенные зависимости.
28
Рис. 3. Зависимость эффективности водо-воздушной
регенерации от удельных интенсивностей регенерации
по воде и воздуху
29
Величина концентрации свободно плавающего ила в квазистационарном процессе его седиментации на ершовую загрузку составляла ~ 0,1 г/дм3 или ~ 20 % от общей дозы ила в модельной ячейке.
Для эффективной водо-воздушной регенерации ершовой
загрузки при плотности 50 пог. м/м3 в течение 30–60 с, необходимой и достаточной является удельная интенсивность регенерации по воде 50 м3/(м2∙ч) при сопутствующей максимальной
эжекции воздуха.
Разработана технология водо-воздушной регенерации ершовой инертной загрузки с иммобилизованным илом, размещенной в аэротенке. Периодическая регенерация загрузки позволяет интенсифицировать и стабилизировать биологическую
очистку сточных вод.
Список литературы
1. Теоретические основы очистки воды / Н. И. Куликов
[и др.]. – Макеевка : НОУЛИДЖ, 2009. – 298 с.
2. Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы
очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками /
Н. С. Жмур. – Москва, 2003. – 512 с.
3. Кульков В. Н. Влияние газовой составляющей на эффективность водо-воздушной регенерации ершовой загрузки в биореакторе / В. Н. Кульков, Е. Ю. Солопанов, А. М. Зеленин. –
Иркутск : Вестник ИрГТУ, 2012. – № 11. – С. 112–118.
30
АРХИТЕКТУРА,
ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО
И ОРГАНИЗАЦИЯ
СОЦИОКУЛЬТУРНОГО
ПРОСТРАНСТВА
31
32
УДК 711.1
ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ:
СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
Д.В. Карелин, канд. архитектуры, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Анализ современного состояния документов территориального планирования показывает отсутствие общественной рефлексии по ключевым параметрам развития субъекта федераций
и как следствие формирует не гласные параметры формальности
принятых проектных решений. Ключевым оператором здесь является стратификация объектов. Изменение в Градостроительный кодекс РФ от 15.09.2012 и от 24.10.2013 в свою очередь
устанавливают обязательную обратную связь с документами социально-экономического развития, соответственно формируется
ключевой вектор взаимосвязи принадлежности объекта в конкретной территориальной зоне с возможностью ее градуированного функционального зонирования. Соответственно возникает
ряд обязательных системных действий, характеризуемых логической последовательностью: однозначная терминология принадлежности объекта; полифункциональная вариабельность зонирования с жесткой регламентацией сохранения и развития систем озеленения, водных объектов, параметров микроклимата
городской среды; создание интермодальных площадок перспективного развития; математическое моделирование управлением
развития территории.
Социально-экономическое прогнозирование в разрезе документов территориального планирования, на наш взгляд, необходимо жестко привязывать к сложившейся динамике количественного состава представителей малого бизнеса. Данный фактор качественным образом отражает сложившуюся модель претензий местных сообществ к управлению территориями. Фактором определения оптимальных соотношений является плотность
пешеходных потоков, общественных функций и процент качественного количества субсидируемого и инициативного малого
предпринимательства.
33
УДК 711.25
ОПТИМАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
КАРКАСА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
ЗАПАДНОСИБИРСКОГО РЕГИОНА
В.В. Королев, ассистент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Создание схем территориального планирования областей
Западной Сибири связано с функциональным зонированием региона, выделением соответствующих зон особо охраняемых
территорий. При реализации соответствующих режимов их использования можно создать предпосылки для сохранения экосистем и поддержания экологического равновесия западносибирского региона. Экологическое равновесие может поддерживаться только при создании функционирующей системы элементов
экологического каркаса региона, включающего в себя все особо
охраняемые природные территории, функционально связанные
между собой, способные обеспечивать средообразующие, средозащитные и транспортные функции [5]. Экологический каркас
региона выступает как объект градостроительных исследований
и проектирования. В связи с этим возникает необходимость изучения принципов и моделей его формирования. На каждом
уровне разработки документации территориального планирования существуют свои цели и задачи, а также набор элементов,
масштаб и компоновка деталей экологического каркаса.
Западная Сибирь обширный регион со сравнительно низкой плотностью населения, сосредоточенной в основном на территории с преимущественно равнинным рельефом, охватывающий зоны тундры, лесотундры и озерной лесостепи. Крупные
особо охраняемые природные территории, полностью изымаемые из хозяйственной деятельности, обычно располагаются в
малонаселенной местности в отдаление от основных урбанизированных ареалов. На территории Западной Сибири сложивша34
яся система расселения вдоль основной транспортной магистрали носит линейный характер и тяготеет к основным узловым
элементам – крупнейшим городам (Омск, Томск, Новосибирск,
Кемерово и др.). Таким образом, особо охраняемые
территории с ограниченным хозяйственным использованием
(природные парки, заказники и др.), предназначенные для рекреационных и туристических целей, будут важны в приближении к урбанизированным территориям – сложившимся агломерациям.
Разработанные количественные методы оценки воздействия на экосистемы, основанные на санитарных и гигиенических нормативах предельного содержания вредных веществ, в
первую очередь, отражают уровень развития инженерного благоустройства урбанизированной среды, экологичности производства и транспорта. Очевидно, что уровень антропогенной
нагрузки будет напрямую зависеть от внедрения более эффективных методов очистки выбросов в окружающую среду, применения экологичнных видов топлива и общего уровня инженерного благоустройства территории. Экологический каркас
территории оказывающий, безусловно, положительное влияние
на экологическое состояние среды и обладающий очищающими
функциями должен, в первую очередь, обеспечивать и сохранять свои средообразующие, транспортные и средозащитные
функции сохраняя устойчивость [5]. Основное воздействие от
городской территории выражается в ареалах загрязнения, которые могут занимать площадь в 20–50 раз превышающую площадь города [3].
Размеры охраняемых природных территорий в приближении к урбанизированной территории с высокой антропогенной
нагрузкой при формировании экологического каркаса будут зависеть от количества и плотности населения, проживающего на
данной территории. По причине того, что город сам по себе не
может обеспечить экологическое равновесие, его экологическое
благополучие напрямую будет зависеть от окружающих его эко35
систем, воспринимающих антропогенную нагрузку от городской
среды. Для количественного определения размеров экологического каркаса можно взять за основу существующие расчеты
потребности людей в естественной природной территории, способной воспринять и компенсировать загрязнение среды.
Американский эколог Ю. Одум и греческий градостроитель К. Доксиадис используя «структурные числа», учитывающие соотношение природных и антропогенно измененных
ландшафтов, рекомендуют следующие соотношение земель различных категорий: земли сельскохозяйственного назначения,
включая населенные пункты – 22,5 %; промышленность, транспорт – 2,5 %; лесного фонда – 18 %; государственного запаса,
заповедников, национальных парков, регулируемых рекреационных зон – 57 % [4].
ФАО ООН (Foodand Agriculture Organization, FAO),
усреднив полученные результаты, рекомендует на одного человека обеспечивать 1 га нетронутой природной территории и
0,1 га преобразованной городской территории, т.е. использовать
соотношение 10:1 [4]. Таким образом, используя данный подход, ограничивается размер городской среды, который в современных крупнейших городах Западной Сибири более плотный,
чем
при показатели 0,1 га/чел., и определяется минимально необходимая площадь особо охраняемых природных территорий для
поддержания условного экологического равновесия. Владимиров В.В. отмечает, что для обеспечения города с населением
1 млн человек кислородом, поверхностными водами для нужд
водоснабжения и обеспечения рекреационных потребностей
необходима территория в 100 раз превышающая территорию города [1].
Кочуров Б.И. рекомендует разделять территорию области
по степени активности антропогенной нагрузки по шкале от 1 до
6 баллов (земли населенных пунктов – 6 баллов, природоохранные земли 1 балл) [2]. Отмечается, что для поддержания уровня
36
естественной экологической защищенности территории коэффициент естественной защищенности должен быть более 0,5 [2].
Для этого природоохранные и неиспользуемые земли (100 %),
сенокосы и леса, используемые ограниченно (80 %), многолетние насаждения и рекреационные земли (60 %), сельскохозяйственные земли и ареалы интенсивных рубок (40 %) должны в
своей сумме составлять не менее половины области.
В теории градостроительства лесопарковые пригородные
зоны отдыха проектируются из расчета от 50 до 200 м2 на одного жителя в зависимости от размера города [6]. В больших и
крупных городах авторы рекомендуют выделять озелененные
территории из расчета 15–20 м2/чел., в малых и средних –
7–15 м2/чел. [6]. Можно сделать вывод, что количественное соотношение площади экологического каркаса крупного города
(20 м2/чел.) и пригородного экологического каркаса (200 м2/чел.)
отличается на порядок и принимается в соотношении 1 к 10.
Однако выделяемые площади будут существенно меньше
современных нормативов по озеленению города соответствующие 40 %.
Выводы
• Экологический каркас западносибирского региона рационально проектировать на трех уровнях:
1 – микроуровень: «градоэкологический» каркас – система
экологического каркаса отдельного муниципального образования – города или села;
2 – мезоуровень: система экологического каркаса урбанизированной территории, узловых элементов системы расселения
(агломерации, территории с высокой плотностью населения
и др.);
3 – макроуровень: система экологического каркаса областного уровня, уровень крупной части страны (Западносибирский регион).
• Количественные показатели площади экологического
каркаса 1 и 2 уровня на урбанизированной территории должны
37
зависеть от количества и плотности проживающего населения
на данной территории.
• Площадь, отводимая элементам экологического каркаса
на 1 уровне, должна составлять не менее 40 % от территории
муниципального образования. На втором уровне эта площадь
должна составлять не менее 400 % от суммарной площади муниципальных образований.
• Основная антропогенная нагрузка от городской среды в
первую очередь должна быть снижена средствами инженерного
характера с применением современных экологичных технологий
не поднимая задачи восприятия полной антропогенной нагрузки
элементами экологического каркаса.
• Для поддержания экологического равновесия Западносибирского региона рекомендуется сохранить в естественном
состоянии с выделением охраняемых природных территорий:
– в условиях степной и лесостепной зонах, преимущественно находящихся на территории Новосибирской и Омской областей, не менее 30 % экосистем;
– в условиях таежных лесов и болотных угодий Томской области не менее 50 % экосистем;
– в Кемеровской области с учетом горных районов не
менее 60 % экосистем.
• Территории, находящиеся в основных ареалах загрязнения вокруг крупнейших городов и используемые для сельскохозяйственного назначения, рекомендуется частично рекультировать с последующим восстановлением лесных массивов и перевести в зоны природных или культурных парков.
Список литературы
1. Владимиров В. В. Расселение и окружающая среда /
В. В. Владимиров. – Москва : Стройиздат, 1982. – 228 с.
2. Кочуров Б. И. Геоэкология: экодиагностика и экологохозяйственный баланс территорий / Б. И. Кочуров. – Смоленск : СГУ, 1999. – 154 с.
38
3.
4.
5.
6.
Прокачева В. Г. Загрязненные земли в регионах России.
Гидрографический аспект / В. Г. Прокачева, В. Ф. Усачев. –
Санкт-Петербург : Недра, 2004. – 106 с.
Реймерс Н. Ф. Особо охраняемые природные территории /
Н. Ф. Реймерс, Ф. Р. Штильмарк. – Москва : Мысль, 1978. –
295 с.
Стоящева Н. В. Экологический каркас территории и оптимизация природопользования на юге Западной Сибири (на
примере Алтайского региона) / Н. В. Стоящева ; отв. ред.
Б. А. Красноярова. – Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2007. –
140 с.
Основы теории градостроительства : учебник для вузов /
З. Н. Яргина [и др.] ; под ред. З. Н. Ярыгиной. – Москва :
Стройиздат, 1986. – 326 с.
39
УДК 699.885
ПРОБЛЕМЫ НОРМИРОВАНИЯ ИНСОЛЯЦИИ
И ПРИЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ ИНСОЛЯЦИИ
ЗДАНИЙ И ТЕРРИТОРИЙ
В.А. Каратаев, доцент, Е.В. Адонкина, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Приводится анализ Санитарных норм инсоляции и предложения по их совершенствованию. Основой Санитарных норм
инсоляции является требование об обеспечении расчетных комнат непрерывным солнечным облучением не менее трех часов в
день в течение теплого периода года – с 22 марта по 22 сентября
(для районов, расположенных южнее 60º с.ш.). Обоснованием
этих норм послужили результаты проведенных исследований
влияния прямого солнечного света на чистые культуры бактерий. Исследования были выполнены в лаборатории гигиены лучистой энергии Института общей и коммунальной гигиены
им. А.Н. Сысина канд. мед. наук В.К. Беликовой под руководством д-ра мед. наук, профессора Н.М. Данцига (1965 г.). Цель
исследования инсоляционного режима заключалась в том, чтобы выявить общую картину инсоляции помещений в зависимости от ориентации их окон на различные стороны горизонта и
выяснить возможность получения эффективного бактерицидного действия прямого солнечного света в период с марта по сентябрь. Для этого были определены показатели инсоляции: общая
продолжительность инсоляции различно ориентированных
окон; максимальная продолжительность инсоляции участка пола, показывающая возможность обеспечения бактерицидного
действия прямого солнечного света на его поверхности; относительные размеры условного следа солнечного луча, проходящего в течение дня по поверхности пола; глубина проникания солнечного луча в помещения. Количественные значения этих показателей были получены с учетом влияния географической
широты местности, на которой расположен исследуемый объект
(55º с.ш.); времен года, на которые рассчитывается нормируе40
мая инсоляция жилища, представленных характерными днями:
днями весеннего и осеннего равноденствий (соответственно
22 марта и 22 сентября) и днем летнего солнцестояния 22 июня;
ориентации окон на характерные стороны горизонта: на юг
(азимут 180º), на юго-восток (азимут 135º), на восток (азимут
90º), а также на сторону, близкую к северо-востоку (азимут 60º);
наличия лоджий перед окнами исследуемых комнат и противостоящих зданий, находящихся на расстоянии 2 Нр. Окна, принятые для анализа в данной работе, имеют следующие размеры:
типа I – для общей жилой комнаты: ширину 2 м, высоту 1,5 м,
площадь 3 м2; типа II – для спальной комнаты: ширину 1 м, высоту 1,5 м, площадь 1,5 м2. Светопроем типа II имеет по сравнению с проемом типа I значительно меньшие световые и соответственно большие теневые углы. Результаты исследований позволили сделать следующий основной вывод. Высокий бактерицидный эффект достигается лишь при 3 ч облучении кишечной
палочки на расстоянии 0,5 м от окна. Несколько меньший эффект отмечен на расстоянии 1,5 м от светового проема (на
уровне стола). Следовательно, за 3–4 ч инсоляции можно добиться достаточно высокого в гигиеническом отношении санирующего действия. Кроме того, в Санитарных нормах приведено дополнительное требование о том, чтобы 3 ч инсоляция была
непрерывной. Не подвергая сомнению полученные результаты
по бактерицидному действию инсоляции, необходимо, однако,
подчеркнуть, что ожидаемое эффективное действие инсоляции в
жилых комнатах, которые будут подвергаться солнечному облучению даже более 3 ч практически не осуществимо по следующим причинам: если предположить, что в помещении имеются
болезнетворные бактерии, то они будут находиться прежде всего на полу, как на наиболее подверженной загрязнению поверхности; при движении солнечного луча по поверхности пола образуются участки, подвергающиеся облучению наиболее длительное время. Однако небольшие участки трехчасового облучения образуются только в комнатах, имеющих широкие окна,
ориентированные на южный узкий сектор горизонта в пределах
примерно 150–210º. В еще большей степени это относится к
41
комнатам с относительно меньшими размерами окон, число которых в современном жилищном строительстве преобладает; в
настоящее время широкое применение получают лоджии, создающие дополнительные удобства, но в то же время значительно ограничивающие доступ в помещения солнечным лучам.
Государственная санитарная инспекция СССР 21 марта 1963 г.
ввела в действие «Санитарные нормы и правила обеспечения
инсоляцией жилых и общественных зданий и территорий жилой
застройки городов и других населенных пунктов». В 1974 г. эти
нормы были частично пересмотрены, но основные их требования сохранены. За истекшие полтора десятилетия в области
строительства жилых и общественных зданий произошли значительные изменения. Современное зодчество при высоких достижениях в строительных технологиях (хай-тек) выводит фасад
здания и оконный проем из плоскости наружу здания (кубические, нелинейные, экодома и др.); в отделке фасада применяется
тонированное стекло (цвет стекла относится не только к области
эстетики, но является в первую очередь, составляющей психоэмоционального здоровья человека). Сохраняющиеся до сего
времени требования Санитарных норм во многих случаях создают значительные затруднения при разработке новых архитектурно-планировочных решений жилой застройки, приводят к
завышению расхода дорогостоящей городской территории. Расчет базируется на нахождении расчетной точки в плоскости окна, а формат окно рассматривается как прямоугольник. Архитектура формообразования фасадов в своем развитии ушла вперед, в то время как методика расчета инсоляции (нахождение
расчетной точки) отстала и задержалось в своем развитии. В
общемировой практике расчета инсоляции принят принцип, исходящий из правил, что если фасад здания инсолируется, то и
помещение, принадлежащее части этого фасада соответственно
инсолируется. Поэтому исходить надо из того посыла расчета
инсоляции, когда объектами расчета выступает расчетная плоскость, а не расчетная точка, а также время ее инсоляции, увязанное в процентном отношении со всей плоскостью окна, подлежащего расчету. Расчетная точка окна по принятой методике
42
часто получается как мнимая, а мнимые участки не могут получить нормированного значения инсоляции. Поэтому к настоящему времени назрела острая необходимость пересмотра санитарных норм и создания новых норм инсоляции, в большей степени отвечающих современным условиям жилищного строительства. При расчете инсоляции необходимо учесть законодательно: пластику форм проектируемых зданий, расположение
оконных проемов вне плоскости фасада; различную геометрию
окон и площадь облучаемых плоскостей, расположенных под
разными углами; регламентировать применение тонированного
и зеркального остекления.
Список литературы
1. Аронин Д. Э. Климат и архитектура : пер. с англ. /
Д. Э. Аронин. – Москва, 1959.
2. Беликова В. К. Гигиеническая оценка ультрафиолетового
климата г. Москвы по бактерицидному действию : автореф.
дис. … канд. мед. наук / В. К. Беликова. – Москва, 1965.
3. Белинский В. А. Ультрафиолетовая радиация солнца и неба
на земном шаре / В. А. Белинский, Л. М. Андриенко. –
Москва, 1976.
4. Гусев Н. М. Основы строительной физики / Н. М. Гусев. –
Москва, 1975.
5. Данилюк А. М. Расчет естественного освещения помещений
/ А. М. Данилюк. – Москва, 1941.
6. Инсоляция зданий и территорий застройки городов как гигиеническая проблема // Ультрафиолетовое излучение. –
Москва, 1971.
7. Санитарные нормы и правила обеспечения инсоляцией жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки
и городов и других населенных пунктов. Госсанинспекция
СССР.
8. СанПин 2.2.1/2.1.1076. Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите жилых и общественных зданий и территорий.
43
УДК 712
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ЛАНДШАФТНОГО
ДИЗАЙНА – АРБОРСКУЛЬПТУРА:
ТЕМПЫ РАЗВИТИЯ
О.О. Мурашко, ассистент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Глобальный экологический кризис с каждым днем набирает все большее распространение. В связи с этим в сознание
многих людей постепенно стали проникать идеи о необходимости экоцентричного мышления. Постепенно пришли к мысли,
что парки и скверы – фундаментальные элементы экологии для
крупных мегаполисов, что люди сообразны природе и должны
сосуществовать с ней в неразрывных связях.
Симбиоз экологических проблем и усиленное развитие
ландшафтного дизайна вывели технологию арборскульптуры на
передовые уровни.
Арборскульптура (Arborsculpture – от лат. «arbour» – дерево) – это техника формирования стволов деревьев, путем прививки, гибки и обрезки древесных стволов и/или «выращивания» формы.
Термин арборскульптуры ввел Ричард Римс в своей книге:
«Арборскульптура – решение для маленькой планеты»
(«Arborsculpture Solutions for a Small Planet», 2005 г.), до этого
«скульптуры из дерева» называли по-разному: «деревья скульптура» (Дэн Лэдд), «Живая мебель» (Nirandr Boonnetr), «Pooktre»
(«искусство управлять формой растущих деревьев» Питер Кук и
Бекки Нортей) и другие.
Развитие арборскульптуры началось сто лет назад с началом «выращивания» стула естественного произрастания Джона
Крабсака (в 1914 г.) в США и по сегодняшний день успешно
развивается.
По мнению Nirandr Boonnetr (Таиланд), более продуктивно и полезно работать с природой, чем разрушать ее [1].
Практическая значимость объектов арборскульптуры заключается в возможностях использования научно обоснованных
44
результатов исследования в реальном и экспериментальном
проектировании следующих арборскульптурных объектов:
1. Объекты социального значения (для маломобильных
групп населения объекты арборскульптуры можно использовать
как элементы ориентации по основным пешеходным маршрутам; как городские ориентиры (направление движения, указатели, скульптуры и т.д.)). Из анализа мирового опыта арборскульптуры: ориентиры, указатели, скульптуры из «живых» деревьев
практикуют Питер Кук и Бекки Нортей (Австралия), а также
Дэнн Лэдд (США).
2. Элементы детских площадок (организация территории
школьного пространства и территории детских садов).
3. Комплексное благоустройство зеленых зон (парковая
зона, площадки для отдыха, аллеи, спортивные площадки, уличные спортивные снаряды и т.д.). Экспериментируют в данном
направлении Ричард и Сюзан Kerwood (Англия).
4. Объекты торгового назначения шаговой доступности
(павильоны, рынки, склады).
5. Объекты городских сооружений (остановочные платформы общественного транспорта, парковки, транспортные развязки). Например, проект отеля из «растущих»деревьев Германа
Блока (Германия).
6. Малые архитектурные формы: стулья естественного
произрастания практиковал Джон Крабсак (США), продолжают
экспериментировать Крис Скот (Англия), Герман Блок (Германия), Nirandr Boonnetr (Тайланд). Катер из ясеня «выращивает »
Лэрд Фанк (США). В качестве примера малых архитектурных
форм стоит отметить беседку Германа Блока как объект арборскульптуры [2].
Внедренные арборскульптурных объектов позволит увеличить комфортность проживания людей, обеспечить высокий
уровень социальной адаптации, а также наполнить город информационной и эстетической составляющей.
Арборскульптурные объекты станут центральными, запоминающимися элементами любого города, увеличив туристическую привлекательность.
45
В перспективе, масштабность внедрения бионических
объектов поспособствует поднятию экологии в мире и выведет
градостроительную политику на совершенно новый уровень.
Константин Кирш: «Жить в растительной среде – это
лучшая основа здорового образа жизни!» [3].
Большая часть ученых и увлеченных арборскульптурой
инженеров из США. Но также ученые из Германии, Израиля,
Тайланда, Китая, Англии, Австралии с большим интересом развивают методы и принципы арборскульптуры.
Для России искусство арборскульптуры «новое», еще
неопробованное учеными направление в ландшафтном дизайне,
хотя предпосылки развития направления арборскульптуры
огромны.
Стремительное развитие арборскульптуры и книга Артура
Вихула «Wachsende Häuser aus lebenden Bäumen entstehend»
(«Проектирование домов из живых деревьев», 1926 г., Германия) стали предпосылками развития арборархитектуры –
направление в ландшафтном дизайне, где растительные материалы (деревья, кустарники и т.д.) используют в качестве несущих и ограждающих конструкций сооружений. В основе которой заложены принципы динамичной архитектуры в строительстве зданий.
«Если возможно было бы "выращивать" лес таким образом, чтобы деревья образовывали плотно сомкнутые стены, из
стен можно было бы выстраивать "живые" дома. И мы могли бы
сокращать столь долгий процесс строительства, используя молодые деревья для своих конструкций» [4].
В совокупности использование двух направлений ландшафтного дизайна – арборскульптуры и арборархитектуры –
позволит: увеличить архитектурную привлекательность любого
населенного пункта, развить экологическое воспитание (приобщение к природе с заботой и охраной), и как следствие, повысить социотехноэффективности ресурсопользования при эксплуатации урбанизированных территорий.
46
Список литературы
1. Lifе Furniture. Lifе art by Nirandr Boonnetr [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://treeshapers.net/life-furni turelife-art-by-nirandr-boonnetr
2. Блок Г. Мы выращиваем беседку [Электронный ресурс] /
Г. Блок. – Режим доступа: http://www.lebendlaube.de/ueberuns.html
3. Кирш К. «Naturbuten» – «Природа зданий» («Naturbuten»)
[Электронный ресурс] / К. Кирш. – Режим доступа:
http://treeshapers.net/tree-dome-by-konstantin-kirsch
4. Арборскульптура [Электронный курс]. – Режим доступа:
http://arborsculpture.ru/?page_id=5
47
УДК 711.4, 728.61
АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ
АБХАЗСКОГО ЖИЛИЩА (КОНЕЦ XVIII –
ВТОРАЯ ПОЛОВИНА XIX вв.)
М.В. Скуднева, канд. архитектуры, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Абхазские поселения так же, как и селения в Мегрелии,
Имеретии и других частях Западной Грузии, располагались живописно, свободно без всякой системы, представляя собой раскинувшиеся на значительном расстоянии усадьбы. Соседние селения фактически сливались, а границей между ними служили
элементы природного и культурного ландшафта (реки, холмы,
проселочные дороги и др.).
После упразднения бывших сельских общин и образования на их территории ряда деревень, расстояния между селами
существенно уменьшаются. К еще большему сокращению расстояний между селами привело образование почти во всех районах Абхазии в начале XX в. колхозных, переселенческих сел.
Хуторской образ жизни сохраняется еще и поныне в старых селах, а в прошлом он распространялся на все Черноморское побережье Кавказа.
Устойчивость в Абхазии хуторского типа поселений объясняется прежде всего появлением и распространением на территории дореволюционной Абхазии многочисленных родовых
пережитков. На отдельных хуторах (в одном дворе) размещалось по 2–3 хозяйства, принадлежавших отделившимся детям
главы семьи, занимавшим иногда целые поселки. При хуторах
были предусмотрены свои родовые кладбища, расположенные в
пределах фамильной усадьбы. Вместе с тем на старое абхазское
селение наложили свой отпечаток и феодальные отношения.
Общественным центром старого селения являлась усадьба феодала.
Усадьба состояла из таких элементов, как двор, огород,
огороженный участок (для пастьбы телят, лошадей) – «ахкаара»,
48
небольшие пахотные поля для посева проса, льна, конопли,
хлопка, виноградника и кладбища. Следует отметить, что зонирование территории усадьбы зависело от расположения всех ее
частей и от рельефа местности.
Богатые усадьбы князей и дворян резко отличались от
крестьянских усадеб своей величиной и количеством жилых и
хозяйственных построек. Характер и размер усадьбы к началу
XX в. сильно изменился. В то время как усадьбы в старой деревне располагались живописно, современная усадьба в новой
деревне приобрела правильную четырехугольную форму, примыкая одной стороной к улице. Среднюю часть этой стороны
занимал двор, который имел свою планировку.
Все абхазские жилые постройки по форме и конструкции
можно подразделить на два основных типа: круглые и четырехугольные. Внутри этих основных типов жилищ выделяются по
форме построек несколько подтипов, что соответствует эволюции развития абхазских жилищ от простого к сложному, от
низшего к высшему. Абхазское жилище подразделяется на следующие типы и подтипы:
– круглый плетеный шалаш с конусообразной крышей
из соломы или папоротника;
– четырехугольная плетеная постройка без фундамента;
– четырехугольная плетеная постройка с деревянным
основанием, фундаментом;
– прямоугольный дом, вытянутый в ширину;
– бревенчатый дом;
– простой дощатый дом;
– дощатый дом на столбах;
– каменные и кирпичные дома.
Описываемые ниже круглые плетеные и четырехугольные
жилые постройки, а также каменные и кирпичные дома, отражают собой последовательные ступени в эволюционном развитии абхазского жилища, тесно связанные с природно-климатическими особенностями местности, экономическим и культурным развитием живущих там родовых общин.
Круглые жилые постройки – конусообразный шалаш с заостренным концом, цилиндроподобный. Старейшины рассказы49
вали, что такие постройки являлись основным видом жилья абхазов в старину и встречались повсюду в Абхазии, но местами
наибольшего их распространения являлись горные и предгорные районы Бзыбской, Гумистинской Абхазии.
Четырехугольные дома с четырехскатными крышами
подразделяют на следующие подтипы:
1) четырехугольные плетеные постройки без основания и
фундамента;
2) четырехугольное плетеное жилище с деревянным основанием;
3) вытянутый в ширину дом.
После круглых плетеных построек основным видом становятся четырехугольные плетеные жилища абхазов. Местами
наибольшего их распространения явились горные районы Абхазии. Указанный тип жилища встречается в селах Члоу, Лыхны
и др.
Вытянутый в ширину дом у большинства крестьян был с
земляным полом, без потолка и без перегородки, небольших
размеров с четырехскатной соломенной крышей. У богатых он
был гораздо больших размеров и состоял из нескольких отделений, обычно из 3–4 комнат, расположившихся под одной крышей.
Основываясь на приведенных данных, можно полагать,
что удлиненный тип дома был жилищем большой семьи и что
потомки одного отца проживали совместно в одном дворе в одном или нескольких подобных домах. Следует отметить, что
границей распространения древнейших плетеных жилищ на юге
Черноморского побережья, по материалам исследователей, является Кахетия. На северо-западе плетеные хижины распространялись по всему Черноморскому побережью у черкесских племен и далее на север.
Четырехугольные деревянные дома (бревенчатые) представлены тремя подтипами:
1) простой бревенчатый дом;
2) деревянный дощатый дом;
3) деревянный дощатый дом на столбах.
50
Первыми видами деревянных жилищ в Западной Грузии,
были бревенчатые. С усовершенствованием железных орудий
труда, перешли к строительству дощатых домов, сначала из отесанных, а затем, с появлением пилы, из распиленных и выструганных досок.
Бревенчатый дом первоначально делался с земляным полом, без потолка и перегородки, с двух- и четырехскатной соломенной крышей, с небольшим навесом впереди и с двумя деревянными дверьми – спереди со стороны навеса и с обратной
стороны. От простого бревенчатого типа перешли к строительству сплошных дощатых домов, которые являются результатом
развития бревенчатых жилищ. Как правило, с четырехскатной
крышей крытой соломой или полевицей. В однокамерном деревянном доме не было окон, и свет проникал только через двери
и щели. Стены с внутренней стороны, крыша и потолочные балки были покрыты копотью и сажей. Дым выходил через двери,
через щели стен и сквозь крышу жилья, но в пасмурную погоду
он кружился по комнате, разъедая глаза его обитателей.
Деревянный дощатый дом строился с навесом, перегородкой внутри и с четырехскатной крышей из папоротника или соломы. Пол первого отделения был земляной с очагом в середине, без потолка и с двумя деревянными дверьми – спереди и
сзади. Постепенно совершенствуясь, он превратился в городской тип дома, строящийся целиком из досок, на деревянных
столбах из твердой породы с полом и потолком, с просторным
на всю длину дома живописным балконом, перила, балясины и
карнизы которого украшались фигурной резьбой, с камином и с
тремя-четырьмя высокими окнами, выходящими на балкон.
Кровля четырехскатная обшивалась дранью, у богатых – черепицей.
В эволюции деревянного дома можно проследить некоторые особенности, ставшие результатом более поздних преобразований, такими особенностями в доме следует считать:
– превращение очага из открытого костра внутри жилья
в примыкающий к стене камин с прямой трубой – раструбом;
51
–
разделение дома под одной крышей на несколько помещений – отделений;
– широкое распространение черепицы для кровли,
устройство открытых балконов, украшение их резьбой
и колоннами;
– развитие открытых галерей на втором этаже домов
крупных феодалов.
Каменные и кирпичные дома. В конце XVIII–XIX вв. князья, дворяне и отдельные зажиточные крестьяне стали строить
2-этажные дома, причем первый этаж они строили из круглого
камня – булыжника скреплявшегося глиной и известью, над
первым этажом надстраивали второй этаж из дерева. Затем
строили двухэтажные каменные и кирпичные дома. Место выбиралось на возвышенности, преимущественно с крутыми склонами, причем дом строили так, чтобы он одновременно служил
и оборонительным сооружением, способным выдержать осаду.
Такими были дома абхазских феодалов.
Длительный путь развития совершило жилище абхазов,
степень совершенствования на различных этапах зависела от
культурных и социально-бытовых потребностей людей, природно-климатических особенностей местности, а также уровня развития техники.
Если говорить о рассмотренных типах жилищ абхазов, то
по прошествии времени мало что изменилось в укладе жизни
абхазских общин в селах и деревнях, как правило, они сохранили приобретенные от предков манеру размещения и технику
возведения своего жилища.
Список литературы
1. Аджинджал И. А. Из этнографии Абхазии / И. А.
Аджинджал. – Сухуми : Изд-во «Алашара», 1969.
2. Пантюхов И. И. О пещерных и позднейших жилищах на
Кавказе / И. И. Пантюхов. – Тифлис, 1896. – С. 98.
52
УДК 711.4/.6
СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ СРЕДОВЫХ
ПРОСТРАНСТВ В ПЛАНИРОВОЧНОЙ
СТРУКТУРЕ ГОРОДА
И.А. Федотова, ассистент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Что же такое средовое пространство?
Традиционно используемая природная или специально организованная территория, где жители населенного пункта проводят часы досуга принято называть рекреационной зоной.
В советские времена парки культуры и отдыха, в первую очередь, были важными образовательными площадками: здесь учили всему, от правил нового быта и гигиены до политологии. При
современной плотности городской застройки очень трудно выделить место под полноценный парк. Исходя из этого возник
вопрос, как создать в городе рекреационное пространство, которое будет максимально насыщено и заполнено в любое время.
Одним из наиболее простых вариантов могут стать рекреационные коридоры, так называемые пешеходные улицы. Но слово
«простое» утрачивает свою силу, как только мы попадаем на
типовую городскую улицу и осознаем, что внимание полностью
сосредоточено на расширение транспортной сети. И во всей
этой иерархии автотранспортных сетей, простому пешеходному
пространству выделяется от 1,0–1,7 м. Для того чтобы такие
пространства стали повсеместными, ведется работа над рабочей
моделью, которая определит их.
Первые следы присутствия пешеходных пространств в городской структуре можно найти еще в Древнем Риме. На протяжении длительного периода времени они менялись, исчезали
и снова появлялись. В эпоху промышленной революции свободные от транспорта зоны утратили свою силу и только после
Второй мировой войны, города Европы осознали свою ошибку и
принялись воссоздавать их снова.
53
В 1953 г. во время реконструкции города Роттердам от последствий военных событий было принято решение сделать
проспект Lijnbaan торгово-пешеходным. Это было первое столь
радикальное решение, в котором абсолютно все пространство
улицы было отдано пешеходам. Проспект в Роттердаме стал
первым этапом в формировании современных рекреационных
пространств. На типичной улице Роттердама задействовано четыре важных элемента: пешеходный тротуар с укрытием от неблагоприятных погодных условий, велодорожка, выделенная
цветом на асфальте, и проезжая часть с обязательной разделительной полосой.
Изученный мировой опыт дает представление о том, что
города, в которых появились функциональные пространства для
отдыха, истинно можно называть городами, удобными для жизни. Человек в них рассматривается, как первичное звено средового пространства. Именно человек моделирует развитие территории. Во многих городах мира введение пешеходных пространств базируется просто на желании вводить такую зону, в то
время как в таких городах, как Сеул, Сингапур, введение таких
пространств осуществляется на правовом уровне. Самой длинной пешеходной улицей Европы признана Stroget в Копенгагене,
ее протяженность 1500 м. Такой она стала в 1962 г. под руководством молодого архитектора Яна Гейла. 80 000 человек в
сутки летом и 43 000 зимой посещают эту улицу, при этом численность населения района составляет 6800 человек. Близость
Университета Копенгагена с 14 000 студентов, двух исторических храмов, публичной библиотеки и парка развлечений Тиволи смогли дать нагрузку этой улице. В результате Stroget стала
одной из престижнейших мест Копенгагена: по данным Colliers
International, улица входит в тридцатку мировых лидеров по
стоимости аренды недвижимости. А площадь пешеходного пространства в городе увеличилась с 1,6 га в 1962 г. примерно до
10 га.
В проведенном исследование было выявлено, что на юге
Западной Сибири в городе Междуреченск насчитывается более
четырех полностью переходных улицы. Самая длинная протя54
женностью 1530 м. Этой улицей является проспект Коммунистический и пешеходным он был не всегда. В середине
1980-х гг. на городском совете, было принято решение отдать
эту улицу пешеходам, а транспорт пустить по трем параллельным улицам. Это стало возможным благодаря простой сетчатой
планировке города. За последние 20 лет в новом районе города
было сформировано еще ряд пешеходных улиц, средней протяженностью 500 м. Улицы связывают между собой объекты тяготения школы, дворцы культур, торговые центры. Город расположен между двух рек – Томь и Уса. Противопаводковые мероприятия выполнены в виде благоустроенной дамбы, что тоже
является связующей сетью в пешеходном каркасе города.
Панорамный образ Новосибирск, как города федерального
значения, должен создаваться не только на основе торговли,
промышленности, транспорта и научного центра, но и нести в
себе рекреационную культуру общества. Новосибирск стремительно развивался, забыв об этом маленьком факторе. Стихийное развитие города сделало его не компактным и не рационально распределенным на территории. Перспективное развитие
Новосибирска связано с органичным развитием в структуре территориальных зон, частных и общественных пространств, основа которых сомаштабность. Применение мирового опыта
напрямую усугубляет проблемы города.
Важно увидеть, что погодные условия и сами люди показывают, как наши улицы дают водителям автомобилей больше
места, чем им нужно, и вдохновляют на лучшее использование
пространства.
Рассматривая город можно выделить очень много проблемных мест, где полностью отсутствует пешеходное движение, и не созданы условия для преодоления расстояния вдоль
проезжих частей.
В основу рабочей модели исследования заложены капсульные рекреационные зоны – зоны современного интеллектуально-культурного, расслабляющего отдыха, встроенные в городскую агломерацию и имеющие центральное ядро, формирующие рекреационные коридоры на периферию и средовые про55
странства различных функциональных зон. Появление центрального ядра свяжет между собой капсулы и оправдает их существование. Центральное ядро должно нести основную смысловую, рационально-пространственную и инновационно-инженерную нагрузку.
Изменения в городе не должны вводиться единым решением и сразу. Необходима стадийность на основе экономических интервенций. Постепенные корреспонденции сделают реконструкцию транспортной сети корректной и дадут возможность людям пассировать свое поведение.
Список литературы
1. Новосибирск. История генеральных планов в документах
(1897–2007) / авт.-сост. В. Н. Шумилов ; Мэрия Новосибирска. – Новосибирск, 2007. – 436 с.
2. Архитектура России [Электронный журнал]. – Режим доступа: http://www.archi.ru/
3. Thevillage [Электронный журнал]. – Режим доступа:
http://www.the-village.ru/
56
УДК 711.55
ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОГО
ЗОНИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ КЕМЕРОВСКОГО
РАЙОНА КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
М.О. Чистюхин, ассистент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Как известно, стремительный рост городов начался вследствие промышленной революции XIX в. За два столетия городское население планеты возросло с 13 до 48 %, а в России в
начале XXI в. составило 73 %. Такой рост городов оказалось
сложно контролировать, в результате чего застройка развивалась стихийным образом. Наиболее рациональные решения в
урегулировании застройки удавалось воплотить в исключительных случаях – после глобальных пожаров большинства европейских столиц, в том числе Лондона, Рима, разрушения крепостных стен старых городов, изредка при создании новых городов (Барселона). Города, обладающие большой динамикой
демографического роста, достаточно быстро обросли агломерациями и впоследствии расширяют свои границы.
Современное законодательство посредством Градостроительного кодекса РФ (далее ГрК РФ) [1] предусматривает что в
муниципальных образованиях должны быть приняты Правила
землепользования и застройки, содержащие карту градостроительного зонирования и градостроительные регламенты, которые в свою очередь содержат виды разрешенного использования
земельных участков и объектов капитального строительства;
предельные размеры земельных участков и предельные параметры разрешенного строительства и реконструкции; ограничения использования земельных участков и объектов капитального строительства, устанавливаемые в соответствии с законодательством Российской Федерации.
Если необходимость разработки генеральных планов городов не вызывает сомнений, то отношение к генеральным планам поселений на сегодняшний день носит двойственный харак57
тер. С одной стороны, идея создания единой документации территориального планирования страны кажется действительно необходимой для комплексного управления развития территории,
оценки эффективности ее использования. С другой стороны, для
этого необходим дифференцированный подход к документации,
входящей в состав генерального плана в зависимости от таких
факторов, как территориальное расположение поселений относительно городских округов, соотношение площадей межселенных территорий и земель населенных пунктов. В настоящее
время подобной классификации ГрК РФ не предусматривает.
Кроме того, с социально-экономической точки зрения, необходима разработка единых стратегий развития муниципального
района и субъекта РФ, а значит необходимо разрабатывать СТП
совместно с генеральными планами всех поселений, что влечет
за собой как минимум сложности финансирования, не говоря
уже о дефиците организаций обладающих достаточными производственными показателями и компетентными специалистами,
обладающих опытом для единовременной разработки таких
объемов документации.
Законодательство формирует условия осуществления любой профессиональной деятельности. Каким же образом осуществляется развитие существующих населенных пунктов муниципальных образований? Главным противоречием становится
принятие решения об отсутствии необходимости генеральных
планов согласно ст. 18, ч. 6 [1], а следовательно, отсутствие
стратегий перспективного развития и обязанность предоставлять земельные участки в соответствии с местным законодательством для льготных категорий граждан. В итоге происходит
стихийный рост и расширение границ населенных пунктов, преобразование земель сельскохозяйственного назначения в пользу
индивидуальной жилой застройки.
Еще вчера предоставленные земельные участки для индивидуального жилищного строительства и оформленные в частную собственность оказываются в самом центре проектируемых
спальных районов и препятствуют разумному направлению благоустройства с правовой точки зрения. Однако в мировом опы58
те, наиболее удобными для жизни остаются старые Европейские
города, а в частности их центральные части, сохранившейся малоэтажной застройки, складывавшейся именно стихийным способом. Существуют даже примеры некого историзма в градорегулировании, наиболее ярким из которых является Паундбери
на юге Великобритании. Архитекторам удалось воссоздать
средневековые принципы застройки, отказавшись от функционального зонирования, однако большей частью населения этого
города стали пенсионеры [2].
Сложившаяся структура большинства российских городов
обусловлена принятыми принципами территориального планирования, основанными на градостроительном зонировании,
предусматривающем главным образом разделение жилой, промышленной и общественно-деловой застройки.
Если до повсеместной автомобилизации многоэтажные
спальные районы выстраивались с учетом шаговой доступности
детских дошкольных и школьных учреждений, то на сегодняшний день само понятие шаговой доступности теряет свой смысл
или сокращается максимум до 200 м.
Жесткое градостроительное зонирование постепенно сменяется смешанным, и постепенно малоэтажная жилая застройка
становится наиболее перспективным направлением городского
развития. В настоящее время происходит переход от экстенсивной (стихийной) застройки к интенсивной (компактной), при которой, прежде всего, достигается повышение плотности застройки, а также процесс градорегулирования становится контролируемым. С появлением и интенсивным развитием электронных технологий появляется возможность удаленной работы
и настолько обширных возможностей электронного взаимодействия, что повсеместная транспортная проблема уже не кажется
такой пугающей, а также создаются предпосылки перспективного снижения площади общественно деловой застройки до 50 %
от существующей.
В настоящее время необходимо качественно организовывать малоэтажную застройку городских агломераций в соответствии с генеральными планами, учитывающими развитие не
59
только жилищного фонда, но и обеспечивающих социальные
аспекты развития населенных пунктов подобно городской застройке.
Современное законодательство предполагает регулирования качества городской среды через разработку и принятие градостроительных регламентов, описывающих предельно допустимые возможности параметров застройки земельного участка
его собственником. А благодаря быстрым темпам развития рынка современных строительных материалов стоимость, качество
и сроки возведения малоэтажного строительства становятся все
более привлекательными для населения.
Список литературы
1. Градостроительный кодекс РФ от 29.12.2004 № 190-ФЗ
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/popular/gskrf/
2. Shitman H. Urban planning of smart city Great British / H. Shitman // Urbanistika. – 2011. – № 2. – Р. 51–62.
60
УДК 712+130.2
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ
ЛАНДШАФТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
А.М. Адаменко, канд. филос. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Города как места обитания основной массы жителей Земли призваны удовлетворять их потребности и обеспечивать высокое качество жизни людей в городских пространствах. В наше
время именно города становятся центрами возникновения главных экологических проблем: эндоэкологическое отравление
межклеточной среды жизни; вытеснение естественных ландшафтов; техногенные воздействия на естественные биоритмы
человека; замена природных сенсорных воздействий на человека на негативные искусственные и т.д. Городская среда представляет собой комплекс природных, природно-антропогенных
и социально-экономических факторов, оказывающих большое
влияние на жителей городов. Особенно актуальной сегодня является задача эколого-ландшафтного проектирования городской
среды, что отражено в работах В.Н. Белоусова, А.П. Вергунова,
В.В. Владимирова, Н.С. Краснощекова, Ю.В. Медведкова,
С.Д. Митягина, Н.Ф. Реймерса, Ю.Б. Хромова и др. Однако, по
мнению многих специалистов, до сих пор недостаточно разработана целостная методология системного подхода к планированию городской среды с позиций учения об устойчивом развитии городских общественных пространств. Составные элементы
городской среды (институты, театры, площади, парки, улицы,
музеи) рассматриваются как отдельно взятые градостроительные объекты, вне их связи с природными зонами. Необходимо
более четко определить методологические основания комплекс61
ного подхода к формированию городской среды с учетом современных экологических, градостроительных и социокультурных факторов.
Новые философско-экологические концепции природопонимания воздействуют на стиль мышления и практической деятельности специалистов, занимающихся ландшафтным проектированием. Разрабатываются также экологические императивы
промышленного строительства. В книге Э. Ласло «Эра бифуркации. Постижение меняющегося мира» показано, что изменение научных, социокультурных и мировоззренческих концепций
постепенно привело к формированию новой парадигмы градостроительства [6, c. 20]. Так, на смену атомистическому учению
пришло системное представление о мире и его модифицированная концепция – «Холизм» (взаимосвязанность, целостность,
интеграция, ответственность, понимание мира как единой живой системы, забота о природе в духе учения «Благоговение перед жизнью»). Социальная концепция безграничных возможностей научно-технического прогресса сменилась представлением
об обществе разумной достаточности с высокой степенью социализации. Антропоцентрическая экологическая концепция сменилась природоцентрической концепцией, главными идеями которой являются: симбиотическое существование человеческой
цивилизации и природы; стимуляция самоограничения потребления; консервация источников невозобновляемых ресурсов;
переход на тотальное использование возобновляемых ресурсов;
приоритетность экологических императивов перед экономическими; переход на технологии, не предполагающие появление
отходов и т.д. [6, c. 21]. Именно природоцентрическая концепция взаимоотношений человека и природы выступает методологическим основанием ландшафтного проектирования городской
среды. Ландшафтная архитектура имеет своей целью формирование открытых пространств урбанизированной и природной
среды
[2–4].
Исторический
опыт
градостроительства
62
показывает, что системы озелененных городских пространств
должны являться главными средо- и формообразующими факторами экологического благоустройства города. Новая концепция градостроительства как альтернатива прежней (урбанизация, строительство многоквартирных домов, замена архитектуры модернизмом) базируется на таких принципах, как:
– дезурбанизация;
– массовое строительство экодомов и стимуляция создания саморегулирующихся экопоселений;
– внедрение принципов органической архитектуры в
массовое жилищное строительство и т.д. [6, c. 21].
Концепция устойчивого развития социально-природных
систем была творчески переосмыслена теоретиками и практиками архитектуры и представлена в журнале «Архитектура и
строительство России» как статья «Семь принципов устойчивого развития городов и сел» [7]. Новая градостроительная парадигма исходит из того, что сообщества зданий необходимо создавать только как ансамбли, которые должны «непротиворечиво вписываться в природный и культурно-исторический ландшафты, а также поддерживать "дух места", в том числе и на семантическом уровне, отвечая местным этнокультурным традициям» [7, c. 29]. Гарри Андерсон, профессор университета в
Турку, руководитель программы городских исследований, обосновал в ряде научных работ холистический подход к городскому
планированию. Он подчеркнул, что в 1980-х гг. баланс между
либеральными и консервативными взглядами на развитие городов претерпел некоторые изменения. Возрастает необходимость
учитывать основные принципы доктрины устойчивого развития
социоприродных систем и концепции «Мировоззрение Холизма». «С позиций устойчивого развития очевидно, что простой
отказ от регулирования вреден и контроль за влиянием градостроительства на окружающую среду необходим. То есть регулирование в определенной степени требуется, но если оно не
63
станет гибким, цели не будут достигнуты. Кроме того, интеграция различных аспектов стала ключевым методом планирования. Социальные, экономические, культурные и экологические
проблемы должны рассматриваться только совместно – как
неразделимые части целостного комплекса» [8, c. 12]. В современном урбанизированном мире устойчивое развитие городов
будет зависеть от профессиональных и общекультурных компетенций городской администрации, самих градостроителей и
гражданской культуры жителей города.
Центр ООН по населенным пунктам (Хабитат или
ЦООННП) выработал и провозгласил глобальную компанию за
хорошее городское планирование и управление. Главными характеристиками хорошего городского управления являются:
устойчивость, субсидиарность, сотрудничество, равнодоступность, гражданственность, эффективное обслуживание, экономическое развитие, предусмотрительность [8, c. 16]. Принцип
«Гражданственность» означает нацеленность на воспитание жителей города в духе гражданской ответственности за состояние
окружающей среды в экологическом, эстетическом, этическом
аспектах. Гражданская ответственность предполагает владение
архитектурными, экологическими, методологическими и общекультурными компетентностями, основанными на высоком экологическом сознании и экологическом миропонимании каждого
человека. Проблема гармонизации городской среды сегодня занимает одно их главных мест среди многообразия направлений
ландшафтного проектирования. Одна из новых концепций в архитектуре ХХ в. – «Органическая архитектура», обоснованная
Ф.Л. Райтом; главная идея органической архитектуры – целостность. «Райт был убежден, что архитектура должна развиваться
целостно, удовлетворяя человеческие жизненные функции, исходить из этих жизненных функций, а не подгонять последние к
«абстрактным» архитектурным формам» [1, c. 128]. Архитек-
64
турные ансамбли должны быть гармонично вписаны в ландшафт данной местности. Концепция «органическая архитектура» выступает важным методологическим основанием современных технологий формирования среды жизни человека. «Органическое» направление в архитектуре на деле не имело никакого прямого отношения к бионике, но в нем интересна сама
идея развития архитектуры «изнутри наружу», т.е. такого развития, которое направляет по пути формирования систем, характерных для живого мира» [1, c. 128].
Таким образом, социально-философский анализ методологических оснований ландшафтной архитектуры показал, что
необходима интеграция различных аспектов – социально-экологического, исторического, географического, архитектурного,
мировоззренческого, философско-эстетического – для эффективного решения задач ландшафтного проектирования городских пространств.
Список литературы
1. Белько Т. В. Природные факторы в дизайне среды: ландшафтный дизайн, архитектурная бионика, города будущего
/ Т. В. Белько. – Тольятти, 2012.
2. Тетиор А. Н. Экология городской среды / А. Н. Тетиор. –
Москва, 2013.
3. Теодоронский В. С. Ландшафтная архитектура / В. С. Теодоронский, И. О. Боговая. – Москва, 2010.
4. Вергунов А. П. Ландшафтное проектирование / А. П. Вергунов. – Москва, 1991.
5. Еретевская И. Н. Градостроительные модули «Площадь –
улица – ландшафтный элемент» и их роль в формировании
архитектурно-художественного облика города / И. Н. Еретевская // Сборник тезисов докладов VII Региональной
конференции молодых исследователей. – Волгоград, 2002.
65
6.
7.
8.
Архитектура и строительство России. Устойчивое развитие и эволюция / председатель редакционной коллегии
А. М. Сидорин. – Москва, 2003. – № 6. – С. 17–22.
Архитектура и строительство России. Устойчивое развитие. Проблемы оценки развития / председатель редакционной коллегии А. М. Сидорин. – Москва, 2002. – № 9. –
С. 28–29.
Архитектура и строительство России. Устойчивое развитие. Городское планирование и управление / председатель
редакционной коллегии А. М. Сидорин. – Москва, 2002. –
№ 6. – С. 12–16.
66
ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ,
ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ
ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
И ОТХОДОВ
67
68
УДК 628.169
ДИНАМИКА УПЛОТНЕНИЯ МОДЕЛЬНОГО
ОСАДКА ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА
В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОДАХ
М.П. Шефер, ст. преподаватель
(СГУПС, г. Новосибирск)
На значительной территории Российской Федерации используются низкотемпературные подземные воды [1–4].
Проводя опытно-исследовательские работы на станции
обезжелезивания г. Стрежевой Томской области, наш коллектив
установил, что при стабильной низкой температуре частицы
осадка в промывных водах не оседают длительное время (иногда до недели и даже дольше) [5].
Для оценки влияния низких температур воды на динамику
уплотнения осадка проводятся эксперименты с использованием
модельных растворов на основе ионов трехвалентного железа
при температурах близких к 0 °C. Длительный процесс уплотнения модельного осадка наблюдается при наличии в модельном
растворе свободной углекислоты.
По результатам экспериментов проводится анализ.
Наиболее распространенным является построение графиков изменения уровня осадка с течением времени. Иногда
строится график изменения уровня чистой воды с течением
времени.
Как видно из приведенных рис. 1 и 2, при использовании в
рассматриваемом случае таких графиков невозможно создание
достоверной математической модели, соответствующей простым физическим принципам. Модели, имеющие высокие величины достоверности R2 > 0,8, даже визуально сильно расходятся
с предполагаемыми опытными данными при попытке экстраполяции за пределы рассмотренного диапазона.
69
Рис. 1. Изменение уровня (объема) осадка с течением времени
и его аппроксимирующие зависимости
Рис. 2. Изменение уровня (объема) чистой воды с течением
времени и его аппроксимирующие зависимости
70
В результате поиска физических параметров, наиболее
пригодных для математического прогнозирования процессов
уплотнения осадков на основе ионов трехвалентного железа,
считаем наиболее перспективным использование влажности
осадка, т.е. количества воды в осадке, отнесенного к количеству
всего осадка. Даже учитывая возможную погрешность, связанную с плотностью осадка, такой показатель дает очень хорошие
результаты при создании простых и надежных математических
моделей. Для опытных данных рассматриваемого эксперимента
рассчитанная влажность осадка представлена на рис. 3.
Рис. 3. Изменение влажности осадка с течением времени
и его аппроксимирующие зависимости
Как видно из рис. 3, даже при использовании линейной
зависимости при моделировании опытных данных величина достоверности составляет R2 > 0,9456. К сожалению, при этом даже визуально видно, что при экстраполяции на более поздний
период будет наблюдаться все увеличивающееся расхождение
между моделью и опытными данными.
71
Эта проблема исчезает при разделении рассматриваемого
объема экспериментальных данных на два диапазона, отражающие разные физические процессы (осаждение осадка и уплотнение осадка). Получившиеся диапазоны хорошо описываются
линейными моделями с величинами достоверности R2 > 0,989.
Выявленные диапазоны отчетливо видны и в обычном представлении, приведенном на рис. 1 и 2. Но в отличие от них на
рис. 4 четко просматривается граница смены диапазонов, имеющих существенные физические отличия.
Рис. 4. Изменение влажности осадка с течением времени
и его линейные аппроксимирующие зависимости при делении
на два диапазона, соответствующие осаждению и уплотнению
Требуется дальнейшая работа по созданию теории, объясняющей все особенности процессов, приводящих к столь существенному изменению процессов уплотнения осадков в низкотемпературных водах.
72
Выводы
В настоящее время недостаточно изучен процесс уплотнения осадков на основе гидроксида железа в низкотемпературных
водах.
Для оценки процессов осаждения и уплотнения осадков на
основе гидроксида железа предлагается использовать влажность
осадка, т.е. количество воды в осадке, отнесенное к количеству
всего осадка.
При использовании влажности осадка наблюдается четкая
граница между процессами осаждения и уплотнения осадка.
Влажность осадков на основе гидроксида железа в низкотемпературных водах при осаждении и уплотнении можно описать линейными зависимостями, что дает возможность прогнозировать процесс на основе экстраполяции небольшого количества экспериментальных данных.
Список литературы
1. Артеменок Н. Д. Очистка подземных вод нефтегазоносных
регионов Западной Сибири для целей хозяйственнопитьевого водоснабжения : автореф. дис. ... д-ра техн. наук /
Н. Д. Артеменок. – Санкт-Петербург, 1992. – С. 19.
2. Дзюбо В. В. Подготовка подземных вод для питьевого водоснабжения малых населенных пунктов Западно-Сибирского
региона : дис. ... д-ра техн. наук / В. В. Дзюбо. – Томск,
2007. – С. 93.
3. Маслий В. Д. Разработка и исследование технологии обезжелезивания холодных маломинерализованных подземных
вод : автореф. дис. ... канд. техн. наук / В. Д. Маслий. –
Москва, 2008. – С. 3.
4. Болотова О. В. Исследования по снижению содержания углекислоты из подземной воды Тюменского региона : дис. …
канд. техн. наук / О. В. Болотова. – Тюмень, 2005. – С. 7.
73
5.
Шефер М. П. Особенности образования и обработки технологических сточных вод станций обезжелезивания в северных регионах / М. П. Шефер // Актуальные проблемы
Транссиба на современном этапе. Кадровое и научнотехническое обеспечение процессов интеграции в мировую
транспортную систему. – Новосибирск : Изд-во СГУПС,
2007. – С. 275–276.
74
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ТЕХНОЛОГИИ,
МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
75
76
УДК 681.586.783
ИННОВАЦИОННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ КОМПЛЕКСОВ
В ТЯЖЕЛЫХ УСЛОВИЯХ НА ПРИМЕРЕ
ПЕСЧАНОГО КАРЬЕРА
В.Б. Ломухин, канд. техн. наук, доцент,
М.П. Дмитриев, магистрант,
А.Б. Виноградов, д-р техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Современная эксплуатация строительно-дорожных комплексов непременно связана с большим объемом материальных
издержек. Простои оборудования по причине выхода из строя
его узлов и агрегатов влекут за собой большие финансовые потери предприятия. Покупка же запасных частей заранее влечет
«замораживание» финансовых средств.
Всем известно, что в процессе эксплуатации техника подвергается износу. Задачами инновационной эксплуатации являются нахождение способов продления срока службы строительных, транспортных либо других технологических машин, а также способы контроля за текущим состоянием машины в реальном времени в процессе ее работы. Зачастую информация, полученная о текущем состоянии машины, может сыграть ключевую роль в решении о ремонте или замене изношенного механизма.
Но как можно осуществить контроль за текущим состоянием узлов и агрегатов машин и механизмов? На сегодняшний
день способов контроля очень много. В том числе и способ
определения состояния агрегата по его эксплуатационным материалам. Но как осуществить процедуру контроля, не прибегая к
большим материальным затратам? Вывод один – применение
устройств на месте, которые будут осуществлять контроль за
текущим состоянием по параметрам эксплуатационных материалов.
77
К эксплуатационным материалам относятся топливо, масла, консистентные смазки, прочие технологические жидкости.
Масла, в отличие в других эксплуатационных материалов, дают
объективную картину о текущем состоянии механизма, так как
содержат продукты износа деталей. По количеству продуктов
износа в масле, их химическому составу, концентрации можно с
уверенностью сказать о текущем состоянии той или иной пары
трения агрегата.
Без редукторов сложно представить конвейерную линию,
элеватор, дробилку, экскаватор и любой другой технологический комплекс. А работа в сложных условиях, таких как пыль,
влажность, низкие и высокие температуры окружающего воздуха, перегрузка, сокращает срок эксплуатации редукторов. Так
что его поломка, преждевременный выход из строя полностью
нарушают производственный цикл предприятия. Поэтому инновационная эксплуатация редукторов является залогом успешной
работы предприятия.
Таким образом, проанализировав способы контроля за состоянием механизмов, предлагается датчик – устройство сигнализации о наличии ферромагнитных частиц в системе маслосмазки редуктора. Авторами статьи была подана заявка на полезную модель от 31.10.2013 г. После прохождения экспертизы,
было получено положительное решение о выдаче патента от
15.01.2014 г.
В результате патентного поиска на новизну среди зарегистрированных российских и зарубежных полезных моделей и
изобретений, заявок на изобретения, полезные модели выявлены
патентные документы, описывающие различные устройства,
определяющие наличие ферромагнитных частиц, в том числе в
масле. Наиболее близкими техническими решениями являются:
патент США № 4070660, патент США № 4100491, описание
изобретения к патенту Российской Федерации № 2131552, описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2011109,
которые описаны в заявке на получение патента в качестве ближайших аналогов.
78
На рисунке приведена принципиальная схема устройства
датчика.
Предлагаемое устройство сигнализации о наличии ферромагнитных частиц в системе маслосмазки работает следующим
образом.
Устройство сигнализации о наличии ферромагнитных
частиц в системе маслосмазки
Устанавливают корпус (17) клапана сигнализатора ферромагнитных частиц во внутреннюю полость системы маслосмазки и подсоединяют положительный вывод источника (8) постоянного напряжения к одному электромагнитному выводу (6), а
отрицательный вывод источника (8) постоянного напряжения
через «N»-светодиодов (13–16) и через «N»-ограничителей
напряжения (9–12) – к другому электромагнитному выводу (5).
79
Масляно-воздушная среда агрегата проходит через круглые окна (25) и омывает электромагнитные выводы магнита (2)
и магнитного контакта (4), оставляя на их внешних поверхностях ферромагнитные частицы.
По мере накопления ферромагнитных частиц на внешних
поверхностях магнита (2) и магнитного контакта (4) происходит
замыкание цепи питания источника (8) постоянного напряжения
и на входах «N»-ограничителей напряжения (9–12) появляется
постоянное напряжение, которое ограничивается первым из
«N»-ограничителей напряжения (9) до величины достаточной,
чтобы обеспечить свечение первого из «N»-светодиодов (13),
соответствующего сигналу «Внимание-1». При этом второй
(14), третий (15) и четвертый (16) светодиоды не создают своего
свечения, так как ограничители напряжения (10–12) не создают
необходимого постоянного напряжения для их срабатывания.
По мере следующих накоплений ферромагнитных частиц
на внешних поверхностях магнита (2) и магнитного контакта
(4), сопротивление цепи питания источника (8) постоянного
напряжения уменьшается и на входах «N»-ограничителей
напряжения – (9–12) появляется постоянное напряжение, которое ограничивается не только первым ограничителем напряжения (9), но и вторым ограничителем напряжения (10) до величины достаточной, чтобы обеспечить свечение первого (13) и второго (14) светодиодов, соответствующих сигналам «Внимание1» и «Внимание-2». При этом третий (15) и четвертый (16) светодиоды не создают своего свечения, так как ограничители
напряжения (11–12) не создают необходимого напряжения для
их срабатывания. И так далее.
Таким образом, осуществляя выбор величин сопротивлений ограничителей напряжения (9–12), обеспечивают свечение
одного, двух, трех или всех светодиодов (13–16) одновременно
и обеспечивают сигнализацию о накоплении ферромагнитных
частиц в системе маслосмазки.
Конструкция датчика позволяет использовать его в разных
типах редукторов, с разными габаритами, передаваемыми мощностями и условиями работы. Данную систему можно реализо80
вать на любом строительно-дорожном, транспортном, нефтегазовом, любом другом технологическом оборудовании, где применяются редукторы.
Обобщая вышесказанное, следует отметить, что экономическая эффективность от внедрения данной системы контроля за
текущим состоянием агрегатов машин заключается в том, что
исключаются простои предприятия от внезапных поломок. Область применения датчика очень обширна. Экономический эффект дает возможность организации бизнеса (производство,
техническая эксплуатация самого устройства) при значительном
рынке сбыта: строительство, машиностроение, транспорт, горнодобывающая промышленность, нефтегазовое дело и т.д.
Вышеперечисленное делает данный научный проект технологически и экономически привлекательным.
Список литературы
1. Ларионов В. П. Хладостойкость и износ деталей машин и
сварных соединений / В. П. Ларионов. – Москва : Машиностроение, 1976. – 208 с.
2. Ломухин В. Б. Устройство непрерывного мониторинга текущего состояния редуктора / В. Б. Ломухин, М. П. Дмитриев, А. Б. Виноградов // Материалы VI Всероссийской
научно-технической конференции «Актуальные вопросы
строительства». – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2013.
3. Решетов Д. Н. Детали машин : учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов /
Д. Н. Решетов. – Москва : Машиностроение, 1989. – 496 с.
4. Пат. РФ № 2011109. Сигнализатор магнитной металлической стружки в маслопроводе [Электронный ресурс] /
Ю. И. Зыкунов. – Режим доступа: http://www.
findpatent.ru/patent/201/2011109.html
81
УДК 697:628.8
МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ПРИТОЧНОЙ КАМЕРОЙ С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ
Н.А. Попов, д-р техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В статье обосновано решение по автоматизации приточных камер в системах вентиляции на базе микропроцессорных
устройств. Разработана схема автоматизации приточной камеры
с рециркуляцией на основе контроллера ОВЕН ПЛК 154.
Системы вентиляции и кондиционирования воздуха создают необходимый микроклимат и качество воздушной среды
в помещениях.
Главными задачами автоматизации вентиляционных систем является обеспечение в помещениях в заданных точках системы требуемой температуры, подвижности, чистоты воздушной среды и необходимого воздухообмена при экономном расходовании тепловой и электрической энергии.
Способ реализации функций управления в системах автоматики определяется общим уровнем развития элементной базы.
Современные системы автоматического управления (САУ) в качестве средств управления используют электронные цифровые
устройства на базе микропроцессоров [1]. По своим техническим возможностям эти устройства позволяют обеспечить
управление множеством параметров. Это пуск и остановка отдельных технологических аппаратов и всей системы в целом,
блокировка и защита оборудования в аварийных ситуациях, индикация, переход с режима на режим и т.д. Устройства комплексно решающие функции управления и регулирования,
называются управляющими контроллерами. При их использовании в большинстве случаев исключается необходимость применения элементов релейно-контакторных схем, что позволяет:
– повысить точность поддержания регулируемых параметров и надежность работы системы;
– уменьшить габариты средств управления;
82
– упростить монтаж и сократить сроки его выполнения;
– облегчить эксплуатацию системы.
Целью работы является обоснование решения по автоматизации приточной камеры с рециркуляцией на базе микропроцессорного контроллера ОВЕН ПЛК 154 [2].
Контроллер ОВЕН ПЛК 154 (рис. 1) предназначен для создания систем управления малыми и средними объектами. Построение системы управления и диспетчеризации на базе ОВЕН
ПЛК возможно как с помощью проводных средств – используя
встроенные интерфейсы Ethernet, RS-232, RS-485, так и с помощью беспроводных средств – используя радио, GSM, ADSL модемы.
Рис. 1. Контроллер ОВЕН ПЛК 154
В контроллере изначально заложены мощные вычислительные ресурсы при отсутствии операционной системы:
83
– высокопроизводительный процессор RISC архитектуры
ARM9, с частотой 180 МГц компании Atmel;
– большой объем оперативной памяти – 8 МБ;
– большой объем постоянной памяти – Flash память –
4 МБ;
– объем энергонезависимой памяти, для хранения значений переменных – до 16 КБ.
Количество дискретных и аналоговых входов и выходов:
– 4 дискретных входа;
– 4 аналоговых входа (универсальных);
– 4 дискретных выхода (электромагнитных реле);
– 4 аналоговых выхода (4–20 мА, 0–10 В) или универсальных 4–20 мА / 0–10 В).
Создание программ для контроллеров ОВЕН ПЛК154, и
их конфигурирование осуществляется профессиональной системой программирования CoDeSys v.2.3.6.1 и старше.
В работе для примера разработана схема микропроцессорного управления приточных камер с рециркуляцией (рис. 2),
предназначенных для вентиляции производственных помещений.
Схема автоматизации приточной камеры (см. рис. 2) на
базе микропроцессорного контроллера (МК) наглядно показывает упрощение схемных решений. Все аппараты и устройства,
установленные на объекте, соединены с МК по определенному
принципу: I – входные сигналы (от датчиков и преобразователей); О – выходные сигналы (на исполнительные механизмы и
регулирующие органы); D – дискретный (импульсный) сигнал;
А – аналоговый (непрерывный) сигнал. Многие МК оснащены
универсальными входами – IU, которые позволяют подключать
датчики и преобразователи с любым видом выходного сигнала
(датчики-реле, термосопротивления, унифицированные сигналы
0–10 В, 4–20 mA др.).
В схеме автоматизации приточной камеры (см. рис. 1)
предусматривается контроль:
84
– температуры горячей воды в подающем и обратном трубопроводе воздухонагревателя техническими термометрами 1 и
2 типа ТТ-В, с пределом измерения 0–160 ºС;
– температуры наружного, приточного и воздуха в помещении термометрами сопротивления 6, 7, 11 типа Pt1000 с выводом показаний на монитор АРМ;
– перепада давления на фильтре Ф и вентиляторе В.
Рис. 2. Схема автоматизации приточной камеры
с рециркуляцией на базе контроллера ОВЕН ПЛК 154:
Ф – фильтр; ВН – воздухонагреватель; В – вентилятор;
Н – насос; АРМ – автоматизированное рабочее место;
ЧП – частотный преобразователь
85
Управление вентилятором В осуществляется контроллером ПЛК 154 с применением частотного преобразователя ЧП по
интерфейсу RS-485.
Работа вентилятора В сблокирована с клапаном наружного воздуха КЛ-3. Перед пуском вентилятора клапан КЛ-3 открывается, а после отключения электродвигателя вентилятора клапан КЛ-3 автоматически закрывается. Регулирование температуры воздуха в помещении осуществляется изменением теплопроизводительности воздухонагревателя ВН и регулированием
частоты вращения вентилятора по закону ПИД-регулирования.
В схеме автоматизации предусмотрена защита воздухонагревателя от замерзания. С применением термометров сопротивления 5 и 10 типа Pt1000.
На примере схемы (см. рис. 2) могут автоматизироваться
другие приточные камеры производственного помещения с выводом управляющих и контролирующих функций на АРМ.
Автоматизированная система может поддерживать температуру в производственном помещении согласно задаваемому
режиму, отображать температуру в отдельных частях помещения, температуру наружного и приточного воздуха, частоту
вращения вентилятора, потребляемую мощность частотным
преобразователем.
Экономический эффект от внедрения автоматизированных
систем приточной вентиляции состоит в снижении доли ручного
труда, в существенном сокращении затрачиваемых ресурсов,
увеличении срока службы вентиляторов.
Список литературы
1. Гордиенко А. С. Автоматизация СКВ. Типовые функции
управления и методы их реализаци [Электронный реcурс] /
А. С. Гордиенко. – Режим доступа: http: //www.ivik.od.ua/
news/full.php? n=903
2. Программируемый контроллер ОВЕН ПЛК 154 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.owen.ru/
catalog/7008795
86
УДК 621.89
ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗРАЗБОРНОГО
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ УЗЛОВ ТРЕНИЯ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В.Б. Ломухин, канд. техн. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск),
С.Н. Шарифуллин, д-р техн. наук, профессор
(Казанский (Приволжский) федеральный университет,
филиал в г. Чистополь)
Известно, что немалое число предприятий многих отраслей, а также и население с переменным успехом эксплуатируют
парк изношенной техники самой различной номенклатуры. Однако вся техника для поддержания своей работоспособности
непременно нуждается в техническом обслуживании, а также в
профилактическом, а иногда и в капитальном ремонте.
Большинство этих работ требует наличия сложного специализированного оборудования в исправном состоянии и высококвалифицированного персонала для его обслуживания.
Но не все промышленные и сельскохозяйственные предприятия
и большинство физических лиц – владельцев сложной техники –
экономически и по социальной компоненте в состоянии обеспечить соответствующее сочетание технического и кадрового составляющих для компетентного выполнения ремонтно-восстановительных работ.
В то же время существует несколько достаточно простых
способов сгладить остроту ситуации с обеспечением работоспособности изношенной техники. Современное материаловедение
располагает технико-экономические эффективными методами
выполнения ремонтно-восстановительных работ, которые позволяют обходиться без громоздкого технологического оборудования с соответствующим штатом обслуживающего персонала,
снизить требования к квалификации исполнителей работ.
87
Примером малозатратного метода ремонтно-восстановительных работ может служить, условно названный в Российском НПО «Руспромремонт», «безразборный ремонт» сопряжений трения узлов и агрегатов машин и оборудования.
Примечание: ремонт (франц. remonte, от remonter – поправить, пополнить, снова собрать) – совокупность техникоэкономических и организационных мер, обеспечивающих поддержание и частичное/полное восстановление потребительной
стоимости основных фондов (средств производства) или предметов личного потребления. Ремонтом называют также простые
работы по замене неисправных элементов, устранение дефектов,
починку (БСЭ, 1975, т. 22, с. 15).
Более правильная терминология в настоящей теме – безразборное восстановление работоспособности узлов и агрегатов
при техническом обслуживании машин и оборудования и их
дальнейшей эксплуатации. Вместо этой терминологии для краткости можно использовать термин «безразборный ремонт» [1].
Существующие традиционные технологии ремонта не отвечают современным требованиям, предъявляемым к ресурсу
работы строительной и сельскохозяйственной техники. Особенно это касается импортной техники.
Опыт применения ремонтно-восстановительного состава
(РВС) в технике, в том числе и для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), показывает, что применение РВС дает положительный эффект, связанный с увеличением безремонтного пробега, снижением эксплуатационных затрат предприятия, обусловленное отсрочкой капитального ремонта.
Способ диагностирования ДВС по комплексному анализу
работающего смазочного масла достаточно надежно зарекомендовал себя в практической работе на предприятиях эксплуатирующих ДВС. Данный способ дает возможность определять текущее техническое состояние, не только не разбирая ДВС, но и
не прерывая его процесс эксплуатации. Кроме этого, имеется
возможность существенной экономии моторного масла так как
определяя состояние ДВС, определяется и состояние носителя
информации – моторного масла.
88
Если реализовать современные научные результаты в области диагностирования ДВС по анализу масла для объективного выбора РВС в зависимости от текущего технического состояния ДВС, и получить научно-обоснованный метод выбора РВС,
то будет обеспечена существенная оптимизация эксплуатационных расходов предприятия.
Методика проведения наблюдений предусматривала периодический отбор работающего масла для анализа и сбор информации о работе и техническом обслуживании двигателей и
расхода ГСМ (рис. 1).
Рис. 1. Динамика изменения содержания Fe, Cr, Si, Al
в работающем масле технически исправного дизеля
Теоретические предпосылки для выбора препаратов РВС в
зависимости от текущего технического состояния ДВС, определяемого по значению диагностических параметров по анализу
картерного масла, следующие.
89
Предположим, что количество изношенного слоя следует
компенсировать аналогичным количеством привнесенного слоя
(материала РВС) (рис. 2). Тогда принятие решения по результату анализа смазочного масла по одному элементу-индикатору
(диагностическому параметру) будет выглядеть как (рис. 3).
Обычно диагностических параметров несколько. Это результаты физико-химического анализа масла (температура вспышки;
кинематическая вязкость; механические примеси; щелочное
число и др.), и результаты спектрального анализа (количественное содержание металлов: железо; алюминий; олово; кремний
и др.). В общем виде на рис. 3. элементы-индикаторы представлены как Хj так как предлагаемый подход един. Как следует из
предлагаемого алгоритма, необходимо произвести сравнение с
пороговыми значениями – нормативами.
Рис. 2. Баланс
Рис. 3. Алгоритм принятия решения
90
Массу РВС, которую следует применить, если текущая
концентрация элемента-индикатора соответствует Кj, а предшествующие значения концентраций известны (Кi) можно определить по формуле с учетом угара и маслофильтра:




K

q

1

e
i
i



i


G

K

K

Q

K

Q

j
j
0
j


e

i
t
i
Полученная по результатам исследований классификация
ремонтно-восстановительных препаратов, приведена в [2].
Таким образом, теоретические основы выбора трибопрепаратов для технологии безразборного ремонта ДВС на основе
диагностирования по комплексному анализу смазочного масла,
позволяют продлить безремонтный пробег в 3–5 раз;
Список литературы
1. Дунаев А. В. Модернизация изношенной техники с применением трибопрепаратов : монография / А. В. Дунаев,
С. Н. Шарифуллин. – Казань : Отечество, 2013. – 314 с.
2. Ломухин В. Б. О возможной условной классификации ремонтно-восстановительных составов / В. Б. Ломухин,
И. В. Лаптева // РВМ (Ремонт. Восстановление. Модернизация). – 2010. – № 2. – C. 21–28.
91
УДК 625.7.084
УПЛОТНЕНИЕ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ КАТКОМ С ИЗМЕНЯЕМОЙ
КРИВИЗНОЙ ВАЛЬЦА В ЗОНЕ КОНТАКТА
С.В. Речицкий, канд. техн. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск),
О.С. Речицкая, преподаватель (ВКГТУ им. Д. Серикбаева,
Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск)
Россия – страна огромная, и ей требуется много дорог –
хороших и разных. Дорога – это не просто серая лента асфальта
или утрамбованная «грунтовка» но и стержень экономики, артерии жизни, которые связывают все четыре национальных проекта. От уровня развития дорожной отрасли, разветвленной сети
магистралей с качественным покрытием зависят не только экономика и обороноспособность страны, но и развитие промышленности, сельского хозяйства и культура регионов. Сегодня дороги – это важнейшие артерии, которые поддерживают экономику, все функциональные составляющие нормального развития
государства и общества.
Расширение сети автомобильных дорог, увеличение объема работ по содержанию, ремонту и реконструкции действующих магистралей на базе высокоэффективной дорожно-строительной техники и оборудования обеспечивает существенную
экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов
производственных процессов в строительстве и дорожном хозяйстве. Это требует применения новой эффективной дорожной
техники, к которой относятся самоходные гладко-вальцовые
катки.
При выполнении работ по уплотнению дорожно-строительных материалов применяются несколько типов дорожных
катков с различными весовыми характеристиками и размерами
вальцов. Это обеспечивает достижение требуемого коэффициента уплотнения путем изменения удельного давления в зоне
контакта вальца с покрытием путем последовательного чередо92
вания катков с различной массой, но значительно удорожает
уплотняющее оборудование и его эксплуатацию [1].
Процесс уплотнения дорожно-строительных материалов
наиболее эффективен при условии, что максимальное контактное давление под рабочими органами катков изменяется в строгом соответствии с изменением предела прочности уплотняемого материала на всем протяжении укатки. Давление под рабочим
органом дорожного катка приближается по своей величине к
пределу прочности материала, но не превышает его. На каждом
этапе процесса уплотнения интенсивность воздействия рабочих
органов дорожных катков на слой материала должна соответствовать изменяющимся свойствам смеси.
Существующими катками, даже при работе на повышенных скоростях, затрачивается довольно значительное время на
уплотнение покрытия, так как при изменении плотности материала в процессе уплотнения приходится использовать дорожные катки различных типоразмеров [2].
Для решения данной проблемы была выполнена научноисследовательская работа [3], целью которой было теоретически
и экспериментально обосновать параметры и режимы работы
дорожного катка с изменяемой кривизной вальца в зоне уплотнения. Проанализировав конструкции гладковальцовых дорожных катков, разработана математическая модель вальца с изменяемой кривизной в зоне уплотнения и предложены на уровне
технических проектов конструкции вальцов дорожных катков
(имеются охранные документы [4, 5]), в которых необходимое
изменение характеристик уплотняющих свойств катка осуществляется путем изменения радиуса кривизны обечайки вальца в зоне контакта с уплотняемым материалом. Изменение радиуса кривизны достигается деформированием обечайки. Такое
решение позволяет регулировать силовое давление на уплотняемый материал в процессе укатки в зависимости от его текущей
плотности и оперативно получить требуемые характеристики
уплотнения дорожно-строительных материалов, используя катки только одного типоразмера.
93
Деформирование обечайки вальца производится подвижным четырехзвенником, в вершинах которого установлены ролики (рис. 1) [4]. Причем, опорный нижний ролик одновременно
является и ведущим, а верхний ролик служит для сохранения
упругости и работоспособности вальца по всей его длине. Обечайка вальца деформируется двумя роликами как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной симметрично относительно горизонтальной и вертикальной осей и принимает форму
эллипса.
1
3
2
4
5
Рис. 1. Валец дорожного катка с обечайкой, деформируемой
подвижным четырехзвенником:
1 – обечайка; 2 – упорные ролики; 3 – тяга; 4 – гидроцилиндр;
5 – приводная звездочка
При помощи гидроцилиндра (4) (см. рис. 1) шарнирный
четырехзвенник может равномерно менять расстояние между
осями роликов (2) и соответственно меняется контур гибкой
обечайки вальца. Это приводит к изменению диаметра кривизны
обечайки в зоне ее контакта с уплотняемым материалом.
94
При сжатии обечайки в вертикальной плоскости пятно
контакта с опорной поверхностью увеличивается, а давление на
покрытие уменьшается. Вальцом с большим радиусом кривизны
можно уплотнять пластичные материалы, такие как горячий асфальтобетон, без сдвига его в горизонтальной плоскости, так
как уплотняющее усилие невелико и не выдавливает горячую
смесь из-под вальца. По мере остывания асфальтобетона и увеличения его сопротивления уплотнению, его уплотняют вальцом
с меньшим радиусом кривизны, который, соответственно, создает повышенное давление на опорную поверхность. Бесступенчатое изменение радиуса кривизны вальца одного дорожного
катка, а, следовательно, и контактных давлений на уплотняемую
поверхность, позволяет заменить несколько катков различных
типоразмеров с обычными вальцами. Так как наибольшая эффективность процесса уплотнения грунтов и асфальтобетонных
смесей достигается тогда, когда давления под рабочими органами катков поддерживаются близкими к пределу прочности
уплотняемого материала, валец с равномерным бесступенчатым
изменением давлений на уплотняемую поверхность ведет
уплотнение дорожно-строительных материалов усилиями близкими к пределу прочности уплотняемого материала, не превышая этого предела. Следовательно, применение катков с ведущим вальцом переменной кривизны (преимущественно эллиптической формы) позволяет уменьшить массу катка, повысить
производительность, сократить номенклатуру и число катков,
одновременно находящихся на месте работ.
Привод вальца осуществляется от гидромотора через звездочку, закрепленную на опорном нижнем ролике, и цепь, закрепленную на обечайке.
В другой разработанной конструкции [5] (рис. 2) деформация обечайки вальца осуществляется парой роликов под углом 30º к вертикальной оси вальца. Подобная ориентация деформирующих роликов позволяет снизить энергетические затраты на деформацию обечайки вальца и получить экономическую выгоду.
95
Рис. 2. Валец дорожного катка, деформация обечайки которого
осуществляется роликами, установленными под углом 30º
к вертикальной оси вальца
Валец дорожного катка содержит обечайку из упругого
материала с расположенными в ее полости и контактирующими
с внутренней поверхностью обечайки опорными роликами, которые с обоих концов соединены осями при помощи шарнирных
четырехзвенников, состоящих из двух тяг изменяемой длинны
(гидроцилиндров) и двух тяг неизменяемой длинны, которые
позволяют создавать местную деформацию обечайки исключая
ее полную деформацию, причем оси двух противоположных
опорных роликов в вертикальной плоскости дополнительно соединены с гидроцилиндром.
Такая конструкция обеспечивает изменение кривизны
обечайки в оптимальных координатах пятна контакта, это изменение осуществляется выдвижением штока любого из гидроци96
линдров в зависимости от требуемого технологией уплотнения,
радиуса кривизны вальца для уплотнения различных материалов. В данном случае осуществляется лишь местная деформация
обечайки, в то время как на деформацию оставшейся части
энергия не затрачивается.
При помощи гидроцилиндров шарнирный четырехзвенник
может равномерно менять расстояние между осями роликов и
соответственно меняется контур гибкой обечайки вальца. Это в
свою очередь, приводит к изменению радиуса кривизны обечайки в зоне ее контакта с уплотняемым материалом.
Применение в дорожных катках, указанных выше конструкций вальцов с местной деформацией в зоне уплотнения по
сравнению с катками традиционной конструкции, обеспечивает
следующие преимущества:
– бесступенчатое изменение контактного давления
вальца на поверхность уплотняемого материала;
– возможность использовать один и тот же каток при
уплотнении различных дорожно-строительных материалов в период их наиболее благоприятных для
уплотнения характеристик за счет регулирования
уплотняющего усилия;
– выполнение катком одного типа работы отряда катков
различных типоразмеров и габаритов.
Список литературы
1. Хархута Н. Я. Машины для уплотнения грунтов / Н. Я.
Хархута. – Ленинград : Машиностроение, 1973. – 176 с.
2. Марышев Б. С. Катки для уплотнения асфальтобетонных
смесей / Б. С. Марышев // Оборудование. – 2001. – № 6.
3. Речицкий С. В. Обоснование параметров и разработка конструкции дорожного катка с местной деформацией вальца в
зоне уплотнения : дис. … канд. техн. наук / С. В. Речицкий. – Алматы : КазАТК им. М. Тынышпаева, 2010. –
186 с.
97
4.
5.
Пат. № 21592 Республика Казахстан : а. с. Республики Казахстан № 61205. МПК7 Е01С 19/26. Валец дорожного катка / М. В. Дудкин [и др.]. – Заявл. 04.06.2008 ; опубл.
14.08.2009. – Бюл. № 8. – 5 с.
Пат. № 18230 Республика Казахстан : а. с. Республики Казахстан № 68373. МПК7 Е01С 19/26. Валец дорожного катка / Дудкин М. В. [и др.]. – Заявл. 13.05.2010 ; опубл.
18.08.2010. – Бюл. № 8. – 2 с.
98
УДК 621.317.3
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ
М.А. Ахмаметьев, канд. техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Емкостные датчики применяются не только для измерения
различных физических величин, но и при исследованиях физико-химических процессов различных веществ и материалов.
В этом случае они строятся на основе плоского конденсатора с
прямоугольной (рис. 1а) или круговой (рис. 1б) формой электродов 2, что обусловлено формой образцов исследуемого материала. Емкость между электродами (1) вызывает дополнительную погрешность.
а)
б)
Рис. 1. Емкостной датчик на основе плоского конденсатора:
1 – выводы датчика; 2 – электроды датчика;
s – площадь электрода; d – толщина исследуемого материала;
e – размер электрода
Расстояние между электродами d датчиков (см. рис. 1),
как правило, сравнимо с размерами е самих электродов.
Это приводит к неоднородности электрического поля датчика
(рис. 2а) и несправедливости формулы для определения емкости
99
конденсатора (C = εoεS/d), а также к тому, что при исследовании
только часть материала находится в однородном электрическом
поле. В датчиках с прямоугольной формой электродов наибольшая неоднородность электрического поля возникает в месте
расположения углов датчика, поэтому целесообразнее использовать датчики с круговой формой электродов и исследуемых образцов.
Возможны два варианта устранения вышеназванных недостатков:
1) в двухточечной схеме включения датчика (рис. 2а)
необходимо уменьшать d и увеличивать размер е так, чтобы
толщина образца d была во много раз меньше размера электродов е;
2) использовать трехточечную схему включения датчика
(рис. 2б), которая обеспечивает не только работу материала в
однородном поле датчика, но и позволяет исключить влияние
дополнительной емкости выводов датчика на результаты измерений; при этом нижний электрод датчика (рис. 2б) состоит из
двух частей: внутренней, выполненной в форме круга с выводом
(2), и внешней, выполненной в виде кольца с электродом (3),
каждая из которых подключается к разным элементам измерительной цепи.
а)
б)
Рис. 2. Схема включения датчика
100
Общая схема замещения емкостного датчика представлена
на рис. 3.
Рис. 3. Общая схема замещения емкостного датчика
Здесь емкость датчика СД определяется площадью электродов S, толщиной образца исследуемого материала d, его относительной диэлектрической проницаемостью ε, а также степенью однородности электрического поля, в котором находится
исследуемый материал.
Значение сопротивления RИ определяется сопротивлениями объемной и поверхностной утечек через исследуемый материал, а также активной мощностью потерь внутри материала.
Сопротивление RВ определяется толщиной и удельным электрическим сопротивлением материала электродов. Индуктивность LВ определяется длиной и конструкцией выводов. Значения RВ и LВ увеличиваются с увеличением частоты переменного тока, проходящего через датчик. Для уменьшения значения
RВ желательно электроды датчика делать толстыми (из меди
толщиной 1 мм), а также покрывать их слоем серебра.
Для уменьшения значения LВ желательно выводы датчика делать из многожильного медного провода диаметром 1,5–2,0 мм,
а частоту переменного тока выбирать менее 100 кГц. Это позволит свести схему замещения датчика к параллельному соединению емкости СД и сопротивления RИ и облегчить выбор необходимых методов и средств измерения параметров датчика.
При исследованиях с помощью емкостных датчиков чаще
всего используются три метода: 1) метод непосредственной
оценки; 2) нулевой метод; 3) дифференциальный метод. Первый
101
метод лежит в основе многих аналоговых измерительных приборов, включая Q-метры, и обеспечивает невысокую точность
измерений (погрешность более 1 %). Второй метод лежит в основе мостов переменного тока, обеспечивающих наивысшую
точность измерений (погрешность менее 0,1 %). Третий метод
объединяет первые два.
В качестве средств измерения параметров емкостных датчиков чаще всего используются Q-метры и мосты переменного
тока. К достоинствам Q-метров относятся:
1) широкий диапазон частот (от 50 кГц до 35 МГц;
2) измерение емкости (5–450 пФ) и добротности (5–1000)
объектов индуктивного и емкостного характера;
3) погрешность измерения емкости не превышает ±1 пФ.
К недостаткам Q-метров следует отнести двухточечную
схему подключения емкостного датчика и последовательную
схему замещения датчика.
В основу работы Q-метра типа ВМ-560 положена схема
последовательного колебательного контура (рис. 4), предполагающая использование последовательной схемы замещения датчика. Напряжение генератора синусоидальных колебаний (ГСК)
с заданной частотой f подается на понижающий трансформатор
Тр и измеряется милливольтметром VE.
Рис. 4. Схема Q-метра
В Q-метре измеряемый индуктивный объект с сопротивлением
потерь RК и индуктивностью LК (см. рис. 4) подключается к зажимам (3, 4), а образцовый конденсатор переменной емкости
CO – к зажимам (1, 2).
102
103
а)
б)
Рис. 5. Схемы замещения датчика
Изменяя емкость CO, добиваются состояния резонанса
напряжений, наступающего при максимальном показании милливольтметра VС; при этом показание милливольтметра VE будет равно падению напряжения на сопротивлении RК, а показание милливольтметра VС – максимальному значению падения
напряжения на емкости CO. Добротность Q, определяемая по
формуле
Q = ω LK / Rк = 1/ ω CO,
будет равна отношению показаний микровольтметров
Q = VC / VE.
При измерении параметров емкостного датчика к зажимам
(3, 4) подключается образцовая катушка индуктивности с заранее известными значениями RК и LK, а датчик Д подключается к
зажимам (1, 2) (см. рис. 4), т.е. параллельно конденсатору переменной емкости CO к зажимам (1, 2) будет подключена схема из
параллельного соединения, емкости СД и сопротивления RИ.
Поскольку состояние резонанса контура находится по максимальному показанию микровольтметра VС, параллельная схема
соединения элементов CO, СД, RИ (рис. 5а) должна быть заменена на их последовательную схему замещения с эквивалентными значениями СЭ и RЭ (рис. 5б); при этом эквивалентные
параметры находятся по формулам:
CЭ = [1 + RИ2ω2(СО + СД)2] / RИ2ω2(СО + СД);
104
RЭ = RИ / [1+ RИ2ω2(СО + СД)2];
QЭ = VC / VE = (1/ Rк) √[RЭ2 + 1/ ω(СО + СД)].
Отсюда видно, все эквивалентные величины зависят не
только от параметров СД и RИ датчика, но и от емкости переменного конденсатора CO и круговой частоты ω ГСК. Даже при
RИ → ∞:
CЭ = СО + СД ≠ СД.
Чтобы CЭ = СД необходимо исключить емкость переменного конденсатора CO, а это возможно только при СО→0, т.е.
при СД ≈ СОmax = 425 пФ. Кроме того, эквивалентная добротность контура QЭ не равна добротности емкостного датчика.
Таким образом, измерение параметров емкостного датчика происходит с погрешностями, значения которых необходимо тщательно анализировать.
Рис. 6. Схема моста переменного тока
105
Прямые измерения параметров емкостного датчика возможны в мосте переменного тока с индуктивно-связанными
плечами отношений (рис. 6). Он предназначен для измерения
параметров датчика по трехточечной схеме включения с параллельно схемой замещения, где GД = 1/ RИ. Его схема включает
трансформатор напряжений ТН, операционный усилитель ОУ с
малым входным сопротивлением, не оказывающим влияния на
токи, протекающие через датчик, образцовую постоянную емкость CO и образцовую активную проводимость GO. Уравновешивание моста осуществляется с помощью декадных переключателей П1 и П2 (их может быть и три пары).
К его достоинствам относятся: трехточечная схема подключения датчика, прямое измерение СД и GД датчика с погрешностью их измерения не более ±0,1 %.
106
УДК 658.2:624.15:621.001.54
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ
С УПРАВЛЯЕМЫМ ДРОССЕЛЕМ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ КАМЕРЫ НАВЕСНОГО
МОЛОТА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ
ОБЪЕКТОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ
В СТЕСНЕННЫХ ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ
Д.Э. Абраменков, д-р техн. наук, профессор,
А.В. Грузин, аспирант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В различных условиях строительного производства выполнение трудоемких видов работ, связанных с разрушением
мерзлых и прочных грунтов, осуществляется резанием или ударом с применением специальных видов техники, навешиваемых
на различные типы базовых машин. К средствам разрушающего
действия относятся фрезерные, дисковые и баровые рабочие органы, навесные клин- и шар-молоты, отбойные молотки, бетоноломы, навесные пневмо- и гидромолоты, клиновые раскалыватели и другие. При выполнении различных видов работ эффективность такого оборудования в стесненных условиях промышленного, гражданского и жилищного строительства зависит
от особенностей навески рабочего органа и типа базовой машины [1].
Для разборки строительных конструкций, представляющих собой монолитные кирпичные, бетонные или железобетонные большеобъемные (или большой площади) массивы, применяются средства ударного действия, если производится дробление материала на куски, глыбы или осколки, или расчленяющего, если есть возможность и возникает целесообразность расчленения этих конструкций на блоки или плиты для последующего их применения.
107
В настоящее время в странах дальнего зарубежья и странах СНГ нашли широкое применение способы рыхления мерзлых и прочных грунтов, разрушения бетонных и железобетонных конструкций с применением гидравлических или пневматических молотов, навешиваемых на различные типоразмеры гидравлических экскаваторов. Несмотря на их эффективность при
выполнении вышеприведенных видов работ подобным оборудованием нормативными документами регулярно вводятся нормативные ограничения по требованиям экологии, которые ограничивают их использование по шумовым и вибрационным параметрам.
Все вышесказанное требует изыскания новых более экономичных, надежных рабочих органов и навесного оборудования для разрушения мерзлых грунтов и прочных материалов,
обеспечивающих выполнение технологических операций в стесненных условиях строительной площадки.
В течение длительного времени на кафедре СМАЭ
НГАСУ (Сибстрин) ведутся работы по созданию типоразмерных
рядов пневмомолотов, предназначенных для выполнения трудоемких видов работ в строительстве. В частности, созданы пневмомолоты для разрушения мерзлых грунтов с энергией удара до
5000 Дж, навешиваемые на экскаваторы 4 и 5 типоразмерных
групп, обеспечивающие выполнение больших объемов работ.
Однако для выполнения небольших объемов работ с локальным их расположением в стесненных условиях строительства и существующей постройки требуется разработка специального молота с пневмоударным механизмом (ПУМ), обладающим пониженными вибрационными и шумовыми характеристиками, навешиваемого на мобильные, малогабаритные и многоцелевые погрузчики.
Процесс работы пневматического механизма рассматривается как функционирование сложной системы, состоящей из
элементов различных типов. Признаки-элементы ПУМ, набор
которых однозначно определяет конкретный механизм. К ним
относятся подвижные детали, рабочие камеры и воздухоподво108
дящий тракт. Кроме того, работа механизма во многом определяется его взаимодействием с инструментом, по которому передается энергия удара ударника в обрабатываемую среду, и манипулятором, удерживающим и осуществляющим управление
положением навесного пневматического молота (НПМ).
Преимущества предложенного технического решения заключается в применении величин проходных сечений средств
впуска, рассчитанных по методу, предусматривающему определение необходимого и достаточного сечения каналов впуска в
рабочие камеры при варьировании соотношениями: объемов камер рабочего и холостого ходов, проходных сечений каналов
впуска в камеры; комплексным коэффициентом, учитывающим
основные бародинамические и термодинамические параметры.
Физико-математическая модель рабочего процесса дроссельного бесклапанного беззолотникового пневматического
ударного механизма (ДБкБзПУМ) представлена системами
уравнений (1)–(3) в виде следующих трех составляющих:
– бародинамическая составляющая
dpc
 k [W (ωСОСО  ωКСКС )],
dt (Vk )
dx
dpк
k

[W (ωKСKС  ωР ( xy )Р  ωХ ( xy )Х )  pк y S ],
dt (Vк  xy Sк )
dt
(1)
dp
dx
К
р
dt

k
[W (ω P ( xy ) P  ω АP ( xy ) АP )  pр y S р )],
Vр  xy S р
dt
dx
dpx 
k
[W (ωX ( xy )X  ωАX( xy )АX)  px y Sх ];
dt (Vx  xySх )
dt
109
– термодинамическая составляющая
dθ c  θ c [W (ω    ω   )],
СО СО
СО
КС КС
КС
dt pcVс
dx
dθк 
θк
[W (ωKСKСКС  ωР ( xy )РР  ωХ ( xy )ХХ )  (k 1) pк y
dt pк (Vк  xySк )
dt
dxy
(2)
S ],
С  ωР ( xy )РР  ωХ ( xy )ХХ )  (k 1) pк
dt к
dθр
θр
dx

[W (ωP ( xy )PP  ωАP ( xy )АPАP )  (k 1) pр y (Sр )],
dt pр (Vр  Sр )
dt
dx
dθx 
θx
[W (ωX ( xy )XX  ωАX( xy )АXAX)  (k 1) px y Sх ];
dt px (Vx  xySх )
dt
– баромеханическая составляющая
d 2 xy Sх px  Sк pк  Sр pP

my
dt 2
 dx 
 dx 
y
y


 dt   ky  dt 

0


2
S
p

S
d xк  х x к pк  S р pP  FH
mk
dt 2
 dx
к

 dt




0

 kк  dxк
 dt



y
при xy > 0,
при xy ≤ 0,
при xк > 0,
при xк ≤ 0,
d 2 xс  S х px  Sc pc  Fc
mс
dt 2
 dx 
 dx 
с   k 
с

с
 dt 


0
 dt  y
при xс > 0,
при xс ≤ 0.
110
(3)
В выражениях (1)–(3) приняты следующие обозначения:
ро, ра, рс, рк, рр, рх – давление воздуха в сети, атмосферу и
камера х сетевого давления, распределительной, рабочего и холостого ходов;
ωс, ωк, ωр, ωх, ωар, ωах – площади проходимых сечений
дросселей (каналов) впуска в камеру сетевого давления из сети,
воздуховода между камерами распределительной, рабочего и
холостого хода, выпуска из камер рабочего и холостого хода в
атмосферу;
φс, φк, φр, φх, φар, φах – бародинамические функции пропуска воздуха посредством дросселей (каналов), соответственно
ωс, ωк, ωр, ωх, ωар, ωах;
θо, θа, θс, θк, θр, θх – температура воздуха в сети, атмосфере
и камерах сетевого давления, распределительной камере, камерах рабочего и холостого хода;
Ωо, Ωа, Ωс, Ωк, Ωр, Ωх – термодинамические функции для
давлений воздуха, соответственно ро, ра, рс, рк, рр, рх;
Vс, Vк, Vр, Vх – объемы камер сетевого давления, распределительной, холостого и рабочего хода.
При предварительных оценках работы комбинированного
воздухораспределения ДБкБзПУМ достаточно применить при
моделировании физико-математическом описании модели, состоящей из систем уравнений (1)–(3).
При моделировании рабочих процессов необходимо определить значения основополагающих координат расположения
дросселей (каналов) впуска и выпуска воздуха.
Выводы
1. Разработана принципиальная схема ДБкБзПУМ с новыми признаками управления, позволяющая обеспечить пониженные шумовые и вибрационные характеристики НПМ с учетом влияния технических характеристик компрессора и базовой
машины-носителя.
2. Получены аналитические зависимости по определению
рациональных параметров НПМ, учитывающие конструкцию
111
ДБкБзПУМ, параметры компрессора и особенности разработки
грунтовых сред.
3. Определены рациональные параметры и установлены
закономерности изменения основных геометрических размеров
ДБкБзПУМ, обеспечивающие работоспособность НПМ.
Список литературы
1. Абраменков Э. А. Средства механизации строительства, реконструкции и реставрации зданий, сооружений : учебник /
Э. А. Абраменков, Д. Э. Абраменков, В. В Грузин. – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2006. – 320 с.
112
УДК 658.2:624.15:621.001.54
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ
С УПРАВЛЯЕМЫМ ДРОССЕЛЕМ
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ КАМЕРЫ МОЛОТА
ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ И ШПУНТОВЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Д.Э. Абраменков, д-р техн. наук, профессор,
А.В. Куликов, аспирант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В настоящее время создание средств для погружения
строительных элементов в виде свай и шпунта диктуется технологией производства работ, которая учитывает большинство
важных условий, связанных со свойствами грунтовых сред и материальных ресурсов. К перечисленным условиям нужно отнести весьма важное условие, которое диктуется экологическими
требованиями, предъявляемыми к производству работ и средствам их обеспечения: бережного отношения и не загрязнения
грунтов, водного и воздушного бассейнов окружающей среды,
поэтому требования экологического порядка должны учитываться в первую очередь до оценивания связи с производительностью и экономической эффективностью.
В настоящее время известны зарубежные и отечественные
средства погружения свай и шпунтовых элементов в грунтовые
среды, применяемые в строительстве (см. таблицу).
Для оценки совершенства ударных механизмов авторы
[1, 2] применяют удельные параметры, определяемые отношениями величин энергии удара к массе молота (Ау/Мм), что не
корректно поскольку существенная роль в ударном механизме
принадлежит массе ударника (Му) и, чем она меньше при необходимой и достаточной величине Ау, тем совершеннее ударный
механизм. Следовательно, предпочтительнее применять отношение Му/Ау. В качестве еще одного критерия совершенства удар113
ных механизмов применяются также отношения ударной мощности (N) к массе ударной части молота (Му) [3, 4]. Отметим что
(N/Му) и (N/Dу) менее целесообразны в сравнении с (Dу/Ау) и
(Му/Ау) из-за изменяющейся частоты ударов i, поскольку при
N = const может изменяться ее структура.
Оценка Му/Ау и Dу/Ау представлена для групп ударных
машин с различными видами приводов, кроме электрических, в
таблице. Приведены обобщенные оценки их совершенства, интересующих на данном этапе машин, по минимальным значениям, как наиболее предпочтительным.
Сравнение предельных показателей по соотношениям между
Му, Dц, Ау, применительно к свайным молотам
Удельные показатели
При
вод
Назначение
Модель,
государство,
фирма
Му/Ау, кг/кДж
1
2
3
4
Пневматический
Забивка
свай,
шпунта
Забивка
труб
А. Маккернан–
Терри
А. Унион
Айрон Уоркс
А. Вильгельм
А. Губерт
0,116...0,054
Г. Давид
Г. Голиаф
Г. Таурис
Г. Аполло
0,128
0,128
0,128
0,128
Р. СО-134
Р. СО-200
Р. СО-400
0,110
0,136
0,137
Р. Тайфун-70
Р. Тайфун-320
Р. Тайфун-1500
0,100
0,107
0,250
0,0678...0,0404
0,091...0,033
0,056...0,055
114
Dц/Ау, м/кДж
5
–5
7,3·10 ...
1,03·10–5
4,17·10–5...
0,4·10–5
41,67·10–5...
1,04·10–5
4,1·10–5
3,96·10–5
3,23·10–5
1,97·10–5
30,4·10–5
13,5·10–5
10,15·10–5
2,3·10–5
9,0·10–5
5,4·10–5
Окончание таблицы
Паровоздушный
2
Разрушение мерзлых
грунтов, крепких
материалов
Пневматический
1
Забивка
свай,
шпунта
ПД
ДД
3
Р. ПН-1300
Р. ПН-1700
Р. ПН 2400
4
0,0246
0,0347
0,0292
5
10·10–5
8,5·10–5
6,25·10–5
Р. Д-600
Р. Д-1000
Р. Д-1600
Р. Д 2400
0,020
0,020
0,020
0,020
21·10–5
14·10–5
10·10–5
7,5·10–5
Р.СССМ-570*
Р. С-276 А*
Р. С-811 А*
Р. С-812 А*
Р. СССМ-708**
Р. С-32
Р. С-232
Р. С-947
0,064
0,073
0,073
0,08
0,061
0,042
0,063
0,132...0,083
6,26·10–6
5,36·10–6
3,78·10–6
3,6·10–6
9,34·10–6
6,6·10–6
7,5·10–6
11,2·10–6...
7·10–5
Примечание.
* – молоты одностороннего (простого) действия, а также штанговые;
** – молоты двойного действия, а также трубчатые.
В столбце 2 буквами обозначены: А – США; Р – Российская Федерация; Г – Германия.
Таким образом при уменьшении Dу и Mу может быть не
реализована заданная величина необходимой и достаточной
энергии удара. Удельные показатели Му/Ау и Dу/Ау указывают на
тенденции при проектировании молотов при увеличении энергии ударов. Меньшие значения указанных удельных показателей
предпочтительны и свидетельствуют о большем совершенстве
молота.
115
Из таблицы видны следующие тенденции:
Пневматические молоты Маккернан – Терри (США). Показатели Му/Ау возросли в 1,28 раза и Dу/Ау в 20 раз с повышением Ау. Примерно такое же наблюдается для молотов Айрон
Уоркс (США), но при снижении Dу/Ау, т.е. массы ударника.
Пневматические молот «Голиаф» фирмы Тракто-Техник
(Германия). Отмечается с ростом Ау следующие отношения: для
Му/Ау рост в 1,03 раза, для Dц/Ау – в 10 раз. То есть конструктивные решения молотов фирмы Тракто-Техник более перспективны, поскольку при снижении Dу/Ау развиваются тенденции
сохранять массу ударника.
Пневматические молоты ИГД СО РАН (РФ) в среднем
имеют рост Му/Ау в 1,25 раза и Dц/Ау – в 3,0 раза, соответственно
для СО-134 и М-400, что указывает на развитие тенденции снижения диаметра ударника и повышение скорости соударения его
с хвостовиком инструмента. При этом принципиальное решение
пневматического ударного механизма требует увеличения массы
ударника.
Молоты «Тайфун» ИГД СО РАН (РФ) существенно отличаются по тенденциям изменения Му/Ау (увеличение) и Dц/Ау
(уменьшение), соответственно в 1,25 раза и 4,6 раза в диапазон
энергии удара для Тайфун-70 и Тайфун-1500. Таким образом
при новом конструктивном и принципиальном подходе к совершенствованию молотов следует увеличение диаметра ударника при увеличении его массы для Ау до 3000 Дж и существенное уменьшение диаметра при большей энергии.
Пневматические молоты с дроссельным воздухораспределением моделей от Д-600 до Д-2500 указывают на возрастание
Му/Ау до 1,33 раза и Dу/Ау до 8 раз. При этом отмечается увеличение диаметра ударника для дроссельного пневматического
ударного механизма (ДПУМ) до 2000 Дж в сравнении с молотами «ПН» и «Тайфун» (РФ) при общей энергии в сравнении с
СО-134 и М-400. Таким образом тенденции совершенствования
для ДПУМ и «Тайфун» объяснимы применением в ПУМ одного
и того же признака-элемента, а именно дроссельного впуска воздуха в рабочую камеру.
116
Более близкими по типу привода к пневматическим являются паровоздушные молоты, которые подразделяются на молоты простого (одностороннего) и двухстороннего действия.
Паровоздушные молоты простого действия от СССМ-708
до С-812 характеризуется для Му/Ау увеличением до 1,19 раза и
уменьшением Dу/Ау до 1,75 раза. Тенденции изменения подобны
изменениям этих же показателей для всех ПУМ (увеличения
массы ударника) и для «Тайфун».
Молоты двойного действия от СССМ-708 до С-947 характеризуется ростом показателей для Му/Ау до 3,14 раза и Dу/Ау
до 1,7 раза. Такие тенденции характерны для всех пневматических молотов при существенном увеличении показателя
Dу/Ау (уменьшения диаметра поршня).
При конструировании пневматического молота следует
принимать меньшие значения Му/Ау и Dу/Ау.
Список литературы
1. Червов В. В. Повышение производительности пневмоударных устройств для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций / В. В. Червов, Б. Н. Смоляницкий //
ФГПРПИ. – 2004. – С. 34–42.
2. Симонов Б. В. Особенности целесообразности применения
электромагнитного привода в молотах для морского гидротехнического строительства / Б. В. Симонов, А. И. Кадышев
// Электромагнитные импульсные системы. – Новосибирск :
ИГД CO АН СССР. 1969. – С. 59–67.
3. Федулов А. И. Ударное уплотнение грунтов / А. И. Федулов
Р. И. Иванов, В. В. Пучков. – Новосибирск : ИГД СО АН
СССР, 1983 – 120 с.
4. Федулов А. И. Анализ и расчет пневмоударных механизмов
/ А. И. Федулов, Е. В. Гайслер. – Новосибирск : ИГД СО
АН СССР, 1987. – 123 с.
117
УДК 693.54
РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИИ ЗИМНЕГО
БЕТОНИРОВАНИЯ ПО МЕТОДУ «ТЕРМОС»
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРИТЕРИЕВ ПОДОБИЯ
М.М. Титов, д-р техн. наук, доцент,
М.С. Волков, магистрант,
Д.А. Райсканов, магистрант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Использование метода термоса в зимнем бетонировании
известно с середины 1930-х гг. Но точность расчетов по уравнению баланса зависит от многих исходных параметров и поэтому
невелика. В технических науках известен метод расчета любых
процессов с использованием безразмерных критериев подобия
физических и модельных процессов. Представляет серьезный
интерес для применения в производственных процессах, так как
различие геометрии узлов и конструкций бетонируемых зданий
по виду и размерам невелико и позволяет просто и быстро решить производственные задачи, зная небольшой набор исходных величин.
Для определения критериев с помощью теоремы необходимо:
– выявление m параметров P1, P2,… Pi,…, Pk,…, Ps,…, Pm,
которые характеризуют изучаемый процесс;
– составление матрицы размерностей m параметров;
– установление числа k независимых между собой параметров;
– представление описания изучаемого явления в критериальной форме;
– составление выражений m – k критериев подобия во
всех формах записи.
Рассмотрим подробнее перечисленные операции, иллюстрируя их ранее приведенным примером нахождения критериев подобия механических колебаний.
118
Участвующих величин будет шесть (m = 6):
P1 = с; P2 = m; P1 = F;
P4 = KТ; P5 = t; P6 = τ.
Функциональная зависимость подлежащая исследованию,
имеет вид:
φ(c, m, F, KТ, t, τ) = 0.
Выберем четыре (k = 4) независимых еденицы применительно к системе измерений LMTQ. Пусть P1 = с; P2 = m; P1 = F;
P6 = τ. Тогда система уравнений примет вид:
[с] = [M]0[L]3[T]–2[Q]–1;
[m] = [M]1[L]0[T]0[Q]0;
[F] = [M]0[L]2[T]0[Q]0;
[τ] = [M]0[L]0[T]1[Q]0.
Остальные два (m = 6) уравнения имеют вид:
[KТ] = [M]1[L]0[T]–3[Q]–1
[t] = [M]0[L]0[T]0[Q]1.
Проверим правильность сделанного выбора числа независимых параметров (k = 4), составив матрицу размерностей уравнений:
D1 4
0 3 2 1
1 0 0 0

 2,
0 2 0 0
0 0
119
1
0
т.е. D1–4 ≠ 0. Следовательно, значение k = 4 выбрано правильно и
величины c, m, F, τ действительно независимы.
Нахождение критериев подобия заключается в определении формы записи их согласно уравнению и далее в отыскании
значений показателей степени as\ ,…, bs\ , …, c s\ .
Применительно к данному примеру:
1 
КТ
с
aКТ
2 
m
bКТ
F
cКТ

d КТ
;
t
.
с  m  F ct   dt
at
bt
Определим значения as ,…, bs , …, c s .
Необходимо составить определитель D порядка k из размерностей параметров, участвующих в процессе. Найти определители Djs, а затем определить:
\
\
\
a`s  D1s / D...; с`s  Dks / D...;
Определим: aКТ, bКТ, cКТ, d КТ.
Для этого составим и найдем определители для четырех
матриц D1КТ, D2КТ, D3КТ, D4КТ:
1 0 3 1
1 0 0 0
D1К

2;
1) D
1КТT =
0 2 0 0
0 0
120
1
0
0 3 2 1
1 0 3 1
D2К
 2;
2) D
2 КТT =
0 2 0 0
0 0
1
0
0 3 2 1
1 0 0 0
D3К

 3 ;
3) D
3 КТT =
1 0 3 1
0 0
1
0
0 3 2 1
1 0 0 0
D4К
 2 .
4 КТT =
4) D
0 2 0 0
1 0 3 1
Таким образом, можно вычислить:
aКТ = D1КТ /D = 2/2 = 1;
bКТ = D2КТ /D = 2/2 = 1;
cКТ = D3КТ /D = (–3)/2 = (–1,5);
dКТ = D4КТ /D = (–2)/2 = (–1).
Определим at, bt, ct, dt.
Для этого составим и найдем определители для четырех
матриц D1t, D2t, D3t, D4t:
121
0 0 0 1
1 0 0 0
1) D
D11tt =

 2 ;
0 2 0 0
0 0 1 0
0 3 2 1
0 0 0 1
2) D
D22tt =
0;
0 2 0 0
0 0
1
0
0 3 2 1
1 0 0 0
 3;
3) D
D33tt =
0 0 0 1
0 0
1
0
0 3 2 1
1 0 0 0
 4 ;
4) D
D44tt =
0 2 0 0
0 0
0
1
Таким образом, можно вычислить:
at = D1t/D = (–2)/2 = (–1);
bt = D2t/D = 0;
ct = D3t/D = 3/2 = 1,5;
d t = D4t/D = (–4)/2 = (–2);
Подставив полученные значения в изначальные уравнения, получим два критерия подобия:
122
1 
2 
КТ
;
с  m  F ( 1.5)  ( 1)
1
с
( 1)
1
t
.
 m  F 1.5  ( 2)
0
Проверим правильность критериев по размерностям:
1 
КТ  F 2/3   1  M 1  L3  T 3
 1 3 3 1 1;
сm
M  L  T 
2 
t  c  2  1  L3  T 2  T 2   1

1.
F 2/3
L3
Следовательно полученные критерии безразмерны.
Таким образом критерии:
 1  КТ 
F 2/3  ;
сm
c  2 .
 2  t  2/3
F
Список литературы
1. Веников В. А. Теория подобия и моделирования : учеб. пособие для вузов / В. А. Веников. – 2-е изд., перераб. и доп.,
1976. – 479 с.
2. Бермант А. Ф. Краткий курс математического анализа /
А. Ф. Бермант. – 11-е изд., стер. – Санкт-Петербург : Лань,
2005. – 736 с.
3. Гухман А. А. Применение теории подобия к исследованию
процессов тепломассообмена : учеб. пособие для вузов /
А. А. Гухман. – Москва : Высшая школа, 1973. – 295 с.
123
4.
5.
6.
7.
Шенк Х. Теория инженерного эксперимента ; пер. с англ. /
Х. Шенк. – Москва : Мир, 1972. – 384 с.
Молодин В. В. Бетонирование монолитных строительных
конструкций в зимних условиях : монография / В. В. Молодин, Ю. В. Лунев. – Новосибирск : ООО «Евросити», 2006. –
300 с.
Арбеньев А. С. От электротермоса к синэргобетонированию /
А. С. Арбеньев. – Владимир, 1996. – 272 с.
Зубков В. И. Проектирование технологии бетонирование в
зимних условиях : учеб. пособие / В. И. Зубков. – Новосибирск : НГАСУ, 1989. – 88 с.
124
УДК 693.547:624.131
СОЧЕТАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО
И ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО ПОДХОДОВ
В ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ
СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЖИЛОГО ФОНДА
М.М. Титов, д-р техн. наук, доцент,
В.В. Гутфройнд, аспирант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Борьба за экономию и рациональное использование энергии, за сокращение затрат тепла на отопление жилых и общественных помещений развернулась по всему миру, включая и
нашу страну.
Но, к сожалению, современные подходы к проблеме энергосбережения абсолютно не решают первостепенных задач.
В качестве примера применяемого способа энергосбережения в
жилых домах можно привести утепление ограждающих конструкций. Однако существующий подход не является оптимальным, так как не учитывается потребительский подход к решению данного вопроса, а именно нет надобности снижать теплопотери через ограждающие конструкции, если они просто
напросто возрастут по другим возможным каналам, таким как
вентиляция и окна.
Конечный потребитель тепловой энергии, на сегодняшний
день, к сожалению, не имеет возможности самостоятельно
управлять параметрами микроклимата у себя дома, ведь нет
смысла утеплять стены, если жилец, когда ему станет жарко,
просто откроет окно и все тепло, которое он «сберегал» – «выпустит» на улицу.
Применяемые в нашей стране методы энергосбережения
объектами ЖКХ, вступают в неустранимые до сих пор противоречия с предписываемыми нормами СНиП, ГОСТ и СанПиН.
Ведь утепляя стены, закрывая окна, создавая в конце концов подобие термоса из жилого дома нарушается ряд требований нормативной документации, а именно:
125
–
в течение двух часов воздух в жилом помещении должен полностью замениться свежим с улицы (суть
утепления сводится к нулю);
– ГОСТ на параметры микроклимата в жилом помещении предусматривает четыре нормируемых величины:
температуру воздуха, температуру внутренней поверхности стены, влажность и скорость движения воздуха, которые неизбежно будут нарушены.
Однако некие противоречия присутствуют и в содержании
самих нормативных документов. Так, диапазон изменения выше
указанных величин, при котором возникает ощущение комфорта, очень узок, индивидуален и не может быть одним на дом или
даже на квартиру. Кроме того, если следовать зарубежному
опыту, например Германии, установленные в РФ нормируемые
величины параметров микроклимата весьма сомнительны.
Из чего следует, что занимаясь проблемой энергосбережения объектами ЖКХ, необходимо в первую очередь начинать
с поисков решения потребительского вопроса, конечному потребителю тепловой энергии следует дать возможность самостоятельно управлять параметрами микроклимата в квартире
или даже в отдельных ее комнатах. В связи с этим, для начала
следует определить тот необходимый минимум потребляемого
тепла, который требуется для создания оптимальных показателей, после чего возможна разработка мероприятий по достижению данного значения и регулированию всех вытекающих из
него микроклиматических параметров помещения.
В качестве примера можно рассмотреть жилую комнату
девятиэтажного панельного жилого дома с окном, ориентированным на север в г. Новосибирске.
Расчетная удельная характеристика расхода тепловой
энергии на отопление и вентиляцию данной комнаты согласно
СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», приложение Г,
формула Г.1 равна 0,232 Вт/(м3·ºС). Данная величина рассчитана
из условия обеспечения нормативных параметров микроклимата, приведенных в вышеуказанном СП, а так же из учета создания величины температуры внутреннего воздуха, равной 20 ºС.
126
Однако в данном СП согласно табл. 14 нормируемая (базовая)
удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий для данного помещения составляет
0,319. Уже в самом своде правил ввиду усреднений и приближений закрадываются ошибки, не позволяющие рационально
расходовать тепловую энергию, ведь как было приведено выше
необходимый минимум удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилой комнаты девятиэтажного панельного дома составляет 0,232 Вт/(м3· ºС), а нормативное значение приведенное в СП – 0,319 Вт/(м3· ºС). Если
произвести более детальные расчеты не основываясь на нормативные значения, то данный показатель можно сократить еще
сильнее.
Итак, решением проблемы энергосбережения является
внедрение в существующих и вновь возводимых зданиях технологий, обеспечивающих эффективное расходование энергии, т.е.
технологий, позволяющих управлять не только потерями тепла,
но и создавать благоприятные для каждого значения параметров
микроклимата каждому жителю. Внедряемые технологии должны отвечать главному направлению развития техники, а именно:
основной путь повышения качества любой продукции – это увеличение в ней доли информационной составляющей. На сегодняшний день предлагаемые технические решения далеки от
этого принципа.
Список литературы
1. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий / НИИ строит.
физики Российская академия архитектуры и строительства. – Москва : Госстрой России, 2004. – 26 с.
2. Богословский В. Н. Внутренние санитарно-технические
устройства : в 3 ч. Ч. 1. Отопление / В. Н. Богословский ;
под ред. И. В. Староверова, Ю. И. Шиллера – 4-е изд. перераб. и доп. – Москва : Стройиздат, 1990 – 344 с.
3. Кувшинов Ю. Я. Теоретические основы обеспечения микроклимата помещения : монография / Ю. Я. Кувшинов. –
Москва : Ассоц. строит. вузов, 2004. – 104 с.
127
УДК 332.8
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОПТИМИЗАЦИИ
ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА
РЕМОНТНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
В ЖИЛИЩНОМ СЕКТОРЕ
Ч.В. Шокпаа, магистрант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Кризисное состояние жилищного сектора экономики во
многом вызвано объективными обстоятельствами, связанными с
отказом государства от монопольной роли инвестора, подрядчика и собственника в сфере жилья. Прежняя система финансирования капитального ремонта распалась, новая пока только создается. В условиях инвестиционного дефицита существенно
возросла потребность в научно обоснованной методике управления инвестиционным проектом ремонтно-строительных мероприятий в процессе его оптимизации по наиболее значимому
критерию [1].
В настоящее время в плане ремонтных мероприятий частные решения по отдельным зданиям принимаются только на основании данных о техническом состоянии этих зданий. Однако
более детальный учет других факторов, таких как ограниченность инвестиций, техническая возможность продолжения эксплуатации без ремонта, может позволить сделать инвестиционные вложения более эффективными. В модели оптимизации в
качестве основной критерии рассматривается минимизация экономических потерь при отклонении сроков и затрат на ремонтные работы.
Алгоритм решения поставленной задачи оптимизации
инвестиционного проекта ремонтно-строительных процессов
для повышения эффективности капитальных вложений включает следующий порядок:
1. Анализ видов жилых зданий и структуры работ и услуг
по содержанию и ремонта жилого фонда.
128
2. Моделирование нормативного процесса проведения
ремонтных мероприятий и анализ изменения их затрат на протяжении всего периода эксплуатации жилого объекта.
3. Изучение основных факторов, отрицательно влияющих
на эффективность капитальных вложений.
4. Получение зависимости отклонений затрат и сроков
проведения ремонтных мероприятий от нормативных на стоимость объекта.
На основе классификации жилых зданий можно построить
матрицу, зависящую от двух показателей: этажности и материала стен [2].
Для моделирования процесса ремонтных мероприятий для
каждого вида работ жилого здания из матрицы на протяжении
всего его периода эксплуатации необходимы следующие данные: срок службы здания и продолжительность эффективной
работы комплектации до постановки на текущий и капитальный
ремонт, который принимается по ВСН 58-88.
На основе предложенных данных можно построить график проведения текущих и капитальных ремонтов жилого здания I группы капитальности (рис. 1).
Рис. 1. Моделирование процесса ремонтных мероприятий
на протяжении всего периода эксплуатации объекта
Нормативный срок службы: 150 лет.
Количество текущих ремонтов: 21.
Количество капитальных ремонтов: 6.
На эффективность капитальных вложений влияют два основных фактора: уровень затрат и сроки проведения ремонта.
Поэтому можно рассмотреть три случая:
129
1) сроки проведения ремонтов – const, затраты уменьшаются;
2) затраты – const, сроки проведения ремонтов отодвигаются;
3) затраты на проведение ремонтов уменьшаются, сроки –
отодвигаются.
В первом случае нужно подсчитать средние затраты на
проведение ремонтов, и рассмотреть разные варианты их отклонения. Во втором – отклонения от нормативных сроков этих работ перевести в отклонение затрат через накладные расходы.
В третьем – рассмотреть эти два случая в совокупности.
Опыт эксплуатации, данные об изменении уровня расходов на ремонт и техническое обслуживание с увеличением возраста жилых зданий показывает, что срок службы восстанавливаемого объекта можно представить как последовательность
трех основных периодов: приработки (1), периода нормального
функционирования (2), периода нормального функционирования (2) и периода и износа (3) (рис. 2).
Рис. 2. График распределения затрат на проведение
ремонтных мероприятий
130
Большие затраты в период приработки объясняются проявлением скрытых дефектов производства. Продолжительность
периода приработки, усадочных и осадочных явлений составляет около 2–3 лет.
Второй период, или период нормальной эксплуатации, является основным, и его продолжительность в жилых зданиях
исчисляется десятками лет. Для равных промежутков времени
этого периода параметр потока внезапных отказов примерно
одинаковый.
В третьем периоде начинает сказываться износ. С этого
момента в результате массового проявления процесса старения
и механического изнашивания интенсивность отказов начинает
заметно возрастать, потоки отказов не являются стационарными. Соответственно увеличиваются и расходы на ремонт [4].
Таким образом, целесообразно подсчитать затрат первого
текущего ремонта, текущего ремонта в период нормальной эксплуатации и в период износа. Также отдельно затраты первого
капитального ремонта и в период нормальной эксплуатации и в
период износа. В итоге получается 6 параметров, относительно
которых создаются статистические данные вариантов отклонений затрат на ремонты (рис. 3).
Рис. 3. График влияния затрат на проведение ремонтных
работ на стоимость жилого объекта
131
Стоимость здания уменьшается по мере его эксплуатации
за исключением первых лет, когда его стоимость немного увеличивается за счет большего доверия к его качеству. Если ремонт не проводить, то к 100 годам своей эксплуатации здание
достигает 70 % износа, считается ветхим жильем и рекомендуется к сносу. Проведение же ремонтов увеличивает стоимость
жилого здания и срок эксплуатации.
На основе подсчитанных статистических данных вариантов отклонений затрат и сроков ремонтных работ можно построить уравнение регрессии зависимости этих показателей на
стоимость жилого объекта (рис. 4).
с проведением
Рис. 4. Уравнение регрессии зависимости отклонений затрат
и сроков проведения ремонтных мероприятий
от нормативных на стоимость объекта
С помощью этого уравнения можно минимизировать экономические потери в результате их прогнозирования при несвоевременном выполнении и уменьшении затрат на ремонтные
мероприятия.
132
Список литературы
1. Коробейников О. П. Метод расчета экономических потерь
при нарушении нормативной схемы эксплуатации жилого
здания в части капитального ремонта / О. П. Коробейников,
А. Н. Крестьянинов, А. А. Сазонов // Изв. вузов. Строительство. – 1999. – № 10. – С. 50–53.
2. Типология зданий и сооружений : учеб. пособие / И. А. Синянский, Н. И. Манешина. – Москва : Издательский центр
«Академия», 2004. – 176 с.
3. Григорьев П. Я. Техническая эксплуатация зданий : учеб.
пособие / П. Я. Григорьев, Н. П. Чипига. – Хабаровск :
Изд-во ДВГУПС, 2001. – 152 с.
4. Колотилкин Б. М. Надежность функционирования жилых
зданий / Б. М. Колотилкин. – Москва : Стройиздат, 1989. –
376 с.
133
УДК 332.021
ТРУДНЫЕ ШАГИ РЕФОРМЫ ЖКХ
И.К. Нудьга, студент,
В.А. Лось, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Реформа жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) уже
много лет является очень больной проблемой нашего быта. Когда она началась? Как осуществляется? В конце 2008 г. заместитель председателя Комитета ТПП РФ по предпринимательству
Л.Н. Чернышов обозначил четыре этапа реформирования.
На первом этапе реформирования (1992–2000 гг.) были
приняты: закон РФ «Об основах федеральной жилищной политики» от 24 декабря 1992 г., который наметил переход отрасли
на самоокупаемость; государственная целевая программа «Жилище» на 1993–2000 гг.; концепция реформы жилищно-коммунального хозяйства России (одобрена Указом Президента РФ от
28 апреля 1997 г. № 425).
На втором этапе (2001–2003 гг.) приняты: федеральный
закон «Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса»; федеральная целевая программа «Жилище» на 2002–2010 гг.; экономическая модель реформирования
жилищно-коммунального хозяйства.
На третьем этапе (2005–2006 гг.) с 1 марта 2005 г. введен в действие новый Жилищный кодекс РФ, начал реализовываться приоритетный национальный проект «Доступное и комфортное жилье – гражданам России».
Четвертый этап (2007–2009 гг.). Начался в 2007 г. с принятия федерального закона: № 185-ФЗ «О Фонде содействия
реформированию жилищно-коммунального хозяйства», определившего механизмы обновления жилищного фонда. В 2009 г.
134
начинается реализация в жилищной сфере закона № 315-ФЗ от
1 декабря 2007 г. «О саморегулируемых организациях».
Пятый этап (2010–2012 гг.). В феврале 2010 г. Правительством РФ утверждается концепция федеральной целевой
программы «Комплексная программа реформирования и модернизации ЖКХ на период 2010–2020 годов». Программа состоит
из двух подпрограмм по 10 лет. Целью Программы определено
обеспечение к 2020 г. собственников помещений МКД всеми
коммунальными услугами нормативного качества при доступной стоимости коммунальных услуг. Ожидается повышение
обеспеченности жилой площадью населения: с 19 до 30 м2 на
человека. При этом подразумевается, что основным источником
финансового обеспечения реформы и собственного благополучия будут граждане.
Федеральный закон № 123-ФЗ от 04.06.2011 «О внесении
изменений в Жилищный кодекс Российской Федерации и отдельные законодательные акты Российской Федерации» вступил
в силу с 17.06.2011. Закон детализирует порядок создания, реорганизации, объединения, функционирования ТСЖ и, одновременно, ограничивает сферу деятельности ТСЖ. В частности
ТСЖ может быть создано в нескольких МКД, количество квартир в которых составляет в сумме не более чем 30;
1 МКД = 1 ТСЖ; ТСЖ по договору между собой могут создать,
кроме объединения, ассоциацию или союз. Это зеленая улица
для УК.
Шестой этап (2013 г. и далее). Госдума РФ еще в мае
2012 г. в первом чтении рассматривает проект закона ФЗ
№ 623780-5 «О внесении изменений в Жилищный кодекс Российской Федерации», согласно которому управление МКД
начинает работать на основе саморегулирования. Это означает
создание саморегулируемых организаций (СРО) в сфере ЖКХ.
Осенняя сессия Госдумы 2013 г. должна была принять закон, но
не приняла.
135
Подведем итог этапам. В совокупности они характерны
изобилием Законов и Постановлений, как-то не совсем согласованным и даже противоречивым. А главное, создается впечатление, что они расходятся с практикой реформирования ЖКХ.
Рассмотрим реформу ЖКХ в другом – организационном ракурсе, под названием «Шаги реформы ЖКХ». Мы насчитали три
таких шага.
Первый шаг (1992–2006 гг.) – «Курс на самоуправление».
Стимулируется создание товариществ собственников жилья
(ТСЖ). В концепции 1997 г. прямо указывается, что в 2002 г.
товарищества собственников жилья становятся преобладающей
формой управления многоквартирными жилыми домами (МКД).
Федеральным законом № 185-ФЗ среди 12 условий предоставления финансовой поддержки за счет средств Фонда реформирования установлено требование о развитии ТСЖ. Но в своей
основе первый шаг был направлен на полную оплату населением затрат на содержание жилья и завершение в основном перевода жилищно-коммунального хозяйства на работу в режиме
безубыточного функционирования. Не получилось, осуществляется подготовка к созданию Управляющих компаний (УК).
Второй шаг (2007–2008 гг.) – «Организационная петля».
Институт экономики города рисует радужную картину совершенствования управления ЖКХ [1]. Существующие муниципальные жилищные тресты ЖТ, ЖРТ, ПЖРТ вместе с подразделениями ЖЭУ упраздняются, а на их основе создаются
УК-заказчики коммунальных услуг и самостоятельные МУП
(ЖЭУ) – подрядчики. Эта схема удивительно быстро реализуется, но с другим финалом. Приведем конкретный пример.
В 2008 г. в Октябрьском районе г. Новосибирска создается
ООО «УКЖХ Октябрьского района» и действует МУП ЖЭУ-45.
В 2008 г. ЖЭУ-45 становится участком № 4 УКЖХ.
Итак, с чего начали к тому и пришли – это и есть организационная петля. Только теперь эта структура содержится
жильцами, а не муниципальным бюджетом. Во что это обо136
шлось жильцам: в 2007 г. плата за содержание жилья увеличилась на 42 %, а в 2008 г. – на 60 % к уровню 2006 г.
Третий шаг (с 2009 г.) – «Вертикаль саморегулирования».
Опережая решения законодателей, спешно создаются СРО.
По состоянию на 2013 г. в Новосибирске в сфере ЖКХ зарегистрировано: 58 ТСЖ, 50 УК, 2 некоммерческих партнерства –
СРО НП «СМЦР ЖКХ», НП «НОЦ управляющих МКД» и ЗАО
«УЖКХ». (МКД – многоквартирный дом). При этом СРО НП
«СМЦР ЖКХ» можно присвоить статус межрегиональной организации. В ее состав входят УК НСО, Томска, Новокузнецка,
Якутии.
27 февраля 2010 г. создается Национальное объединение
саморегулируемых организаций управляющих недвижимостью
(НОСО УН). Кстати в его составе находится и наше НП «НОЦ
управляющих МКД». Считается, что НОСО станет связующим
звеном между малым бизнесом в жилищно-коммунальном хозяйстве и государством (федерального и регионального уровней). Нам представляется, что будут региональные, межрегиональные и национальная(ные) СРО. Вертикаль саморегулирования состоится.
Сегодня в эту вертикаль чиновники пытаются насильно
затолкать УК и ТСЖ. Принятые поправки в ЖК России обязывают все компании, работающие в сфере ЖКХ, иметь соответствующие разрешительные документы. Они могут выдаваться:
– государственными органами (ЖКХ лицензия – редко);
– саморегулируемыми организациями (допуск СРО
ЖКХ).
Общественность крайне возмущена, советуем прочитать
обращение от 20 сентября 2013 г. из Белгорода в Госдуму
(http://yopolis.ru/appeal/451580/14427). Единообразие мы уже
проходили, это вредно. Сделаем небольшой экскурс в мировой
опыт, представленный генеральным директором ООО «ПэйЮ»
М.О. Орловой [2].
137
В Исландии нет управляющих компаний как таковых.
Каждый дом имеет свой собственный фонд, в который жители
обязаны ежемесячно сдавать около 11 тыс. крон, что эквивалентно 95 долл. США. При возникновении проблем с отоплением или водоснабжением управляющий домом, который выбирается самими жителями, обращается в соответствующую коммерческую организацию, оплачивая ремонт из средств фонда.
Из этого же фонда выделяются средства на зарплату уборщице,
следящей за чистотой подъезда, дворнику, на вывоз мусора.
В государствах Европы стоимость услуг ЖКХ может существенно отличаться. Однако общим остается одно – жители
имеют право на выбор организации, поставляющей электроэнергию, воду и тепло. Житель Лондона, например, может выбрать сразу двух поставщиков электричества: один будет поставлять свет днем по одному тарифу, который обычно чуть
выше, а второй – ночью.
В Голландии в процессе создания и управления жильем
участвуют муниципальные жилищные компании, жилищные
кооперативы, а также жилищные ассоциации.
В Италии институт управляющих компаний не прижился:
если жители не хотят самостоятельно заниматься расчетами и
внесением платы по ЖКХ, они обращаются в местное агентство
по недвижимости, которое, кстати, может присмотреть за домом
в отсутствие хозяев.
В Соединенных Штатах Америки обитатели многоквартирных зданий вносят ежемесячно кроме платы за свет и воду
еще порядка 60–70 долл. за услуги управляющей компании, которая моет здание снаружи и занимается уборкой помещений
общего пользования, ремонтирует электропроводку и другие
коммуникации.
В заключение приведем сообщение президента В.В. Путина на заседании Экономического Совета от 30.01.2014 г., о
том, что с сентября 2014 г. будет осуществляться обучение и аттестация руководителей УК, а лицензию будут выдавать и отбирать региональные жилищные инспекции. Это решение!
138
Выводы
1. Не надо спешить с «вертикалью саморегулирования»,
СРО необходимо отработать на примере одного, двух регионов.
2. Не надо ущемлять другие формы управления в сфере
ЖКХ.
Список литературы
1. Как эффективно управлять жилищным фондом: теория и
практика / под ред. С. Б. Сиваева. – Москва : Фонд «Институт экономики города», 2002.
2. Орлова М. О. Мировой опыт управления ЖКХ / М. О. Орлова // Управление многоквартирным домом. – 2013. –
№ 3.
139
УДК 69.003.658
ОБЗОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СОЗДАНИЯ СТРОЙГЕНПЛАНОВ
И КАЛЕНДАРНЫХ ГРАФИКОВ
В.А. Лось, доцент,
Л.А. Максименко, канд. техн. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В настоящее время строительные процессы, происходящие при возведении объекта, нашли свое графическое и расчетное сопровождение в прикладном программном обеспечении
моделирования и анализа.
На кафедре ОСП под руководством доцента В.А. Лося
был разработан пакет прикладных программ для создания
стройгенпланов и календарных графиков, что обеспечивает проведение учебного процесса по дисциплине «Организация строительного производства» на современном уровне. Программы и
программные комплексы Smeta КП-пром, Smeta КП-жил, Smeta
ДП-пром, Smeta ДП-жил для расчета объемов работ в стоимостном выражении; программы Resurs-TX, Resurs-TR для расчета
потребности в строительных машинах и транспорте; программные комплексы Plan КП, Plan ДП, Plan ПП для расчета параметров СКГС; программа Netcalcдля расчета параметров сетевого
графика; программы SGP-inv, SGP-res, SGP-sklad для расчета
потребности в инвентарных зданиях, водо-энергетических ресурсах, складах и другие работают в универсальной электронной оболочке, программное обеспечение которой написано на
языке С++.
Для решения задач курсового проекта и раздела дипломного проекта по кафедре ОСП активно внедряется специализированное программное обеспечение, предназначенное для автоматизации оформления чертежей по разделам проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР):
КОМПАС-График (конфигурация Строительство), Microsoft
140
Project, СПДС Стройплощадка, представленное учебными или
демо-версиями.
Для подготовки магистров и аспирантов рассматриваются
вопросы использования программных продуктов Autodesk Vault
Office и Autodesk Navisworks.
Autodesk Vault Office – предоставляет единую регистрацию
входящего и исходящего потока документов через веб-клиент
Vault и его надстройку.При этом сохраняются все версии файлов,
что исключает утерю или перезапись конкретной версии.
Autodesk Navisworks – это программа для проверки архитектурно-строительных проектов, позволяющая полностью контролировать результаты, в ней осуществляется интеграция и
проверка моделей, поступающих от всех участников процесса
проектирования. Autodesk Navisworks Manage – управление реализацией проектов с возможностями улучшенной координации,
5D-анализа и моделирования.
Одной из возможностей, предоставляемых при мониторинге процесса строительства, является симуляция строительных работ. В настоящее время календарноепланирование
наиболее часто производится с использованием программных
систем MS Project или Primavera. Для принятия управленческих
решений ось времени календарного плана-графика привязывают
к виртуальным результатам строительных работ. После привязки 3D-модель «наполняется» компонентами, в соответствии с
выполненными строительными работами. Трехмерная визуализация и симуляция позволяют сделать вывод о целесообразности
проведения работ в той или иной последовательности. Важной
возможностью SmartPlant Review является симуляция монтажных работ с целью оптимизации сроков их выполнения.
Таким образом, в результате проведенного обзора установлено, что современное проектирование строительных процессов весьма эффективно осуществлять с использованием программных продуктов.
Список литературы
1. Аutodesk [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.
autodesk.ru/
141
УДК 69.003:658.1/.5
РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ СРО В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
Н.А. Кондратьев, магистрант,
М.В. Черепанова, канд. техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В последние годы активизировалось значение широкого
внедрения различных видов новых технологий, оборудования,
материалов, конструкций, методов производства. Все вышесказанное направлено в строительстве на повышение качества
строящихся объектов, сокращение сроков их возведения, снижение стоимости и улучшение других показателей. Вместе с тем
реализация этого возможна при условии эффективной организационно-управленческой деятельности любой производственной
организации, в том числе и строительной.
Анализ теоретических источников и практики строительства позволил выявить, что качество строительства остается на
низком уровне. В целях повышения эффективности деятельности строительных организаций Правительством РФ в 2001 г.
были разработаны и утверждены положения о лицензировании
своей профессиональной деятельности. Но лицензионная система с контрольными функциями справлялась плохо. Чиновники
Росстроя, выдававшие лицензии, проверяли только документы
специалистов – дипломы, трудовые книжки, свидетельства о повышении квалификации и данные о руководителе и выдавали
лицензии. Отозвать лицензию не могли, только через суд, а
компенсировать тот вред, который нанесла строительная компания потребителю некому.
Поэтому возникла необходимость искать новый механизм
воздействия на строительные организации. Этим механизмом и
стал переход к саморегулируемой системе (Федеральный закон
142
от 01.12.2007 № 315-ФЗ «О саморегулируемых организациях»),
которая должна:
– усилить ответственность предпринимателей перед потребителями, повысить стандарты деловой этики и качества взаимодействия партнеров;
– позволить участникам хозяйственной деятельности
эффективнее защищать свои интересы при возникновении конфликтов с чиновниками и снизить «коррупционную нагрузку» на бизнес, а также повысить эффективность разрешения споров между предпринимателем и потребителями;
– создать юридическую базу для реализации государственной политики в направлении защиты интересов
предпринимателей;
– снизить бюджетные затраты, связанные с государственным регулированием и контролем деятельности
предпринимателей.
Исходя из вышесказанного, итогом функционирования
СРО в строительной отрасли станет возведение высококачественных надежных зданий и сооружений с минимальными затратами и сроками строительства.
С 01.01.2010 г. строительная отрасль РФ полностью перешла на саморегулирование. Строительные лицензии потеряли
свою силу, и для дальнейшего осуществления работ участникам
строительной отрасли приходится вступать в СРО. На территории РФ сформировано свыше четырехсот СРО. С каждым годом
растет количество зарегистрированных в Ростехнадзоре СРО, к
примеру на 1 апреля 2014 г. по Сибирскому федеральному округу в реестре зарегистрировано:
– 20 организаций в области строительства;
– 13 организаций в области проектирования;
– 2 организации в области инженерных изысканий.
Саморегулируемая организация (СРО) – вид некоммерческой организации, основанной на членстве индивидуальных
143
предпринимателей и юридических лиц, выполняющих определенный вид деятельности. Сведения о СРО внесены в реестр Ростехнадзора.
СРО могут быть созданы по следующим принципам:
– по региональному;
– межрегиональному;
– отраслевому.
Рассматриваемые СРО созданы по отраслевому принципу
и основные функции (комплексы задач), которые выполняются
СРО в процессе совместной деятельности со строительными организациями, являющихся ее членами, следующие:
Разработка, утверждение и внедрение новых нормативов,
стандартов и других документов, предусмотренных ст. 55.5 Градостроительного кодекса РФ, и контроль за соблюдением предписаний в вышеуказанных документах.
Разработка требований к членам организаций, претендующих на получение допуска к ведению профессиональной деятельности, непосредственно выдача допусков и контроль за выполнением данных требований.
Информирование членов СРО о проведении тендеров,
профессиональных семинаров и т.д.
Осуществление контроля за деятельностью своих членов в
части соблюдения ими требований технических регламентов.
Прочие мероприятия, которые способствуют повышению
качества строительных работ.
Над деятельностью СРО также необходимо осуществлять
государственный надзор, чем и занимается уполномоченный
федеральным законом исполнительной власти «Ростехнадзор».
А также есть организации, называемые «Национальные объединения саморегулируемых организаций (НОСО)», созданные в
целях соблюдения общественных интересов саморегулируемых
организаций соответствующих видов, обеспечения представительства и защиты интересов их в органах государственной власти, органах местного самоуправления, взаимодействия саморе144
гулируемых организаций и указанных органов, потребителей
выполненных работ, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства.
Национальные объединения саморегулируемых организаций являются общероссийскими негосударственными некоммерческими организациями, объединяющими саморегулируемые организации на основе обязательного членства.
Саморегулирование призвано решить чиновничьи – коррупционные, но не оргтехнические проблемы. Надзор – это прерогатива государства. Введение саморегулирования в систему
отношений между государством и бизнесом – абсолютное решение коррупционной составляющей, с которой государство
пока безуспешно пытается бороться. При переходе к саморегулированию возникли СРО, которые называли себя «некоммерческими партнерствами», но при этом вели откровенно коммерческую деятельность, штампуя допуски тысячами, подрывая тем
самым основу саморегулирования в целом. Несмотря на неоднократные требования со стороны НОСТРОЯ провести проверки подобных СРО, Ростехнадзор игнорировал эти заявления.
Таким образом, на начальном этапе мы имеем опыт работы в
условиях соперничества с так называемыми «коммерческими»
недобросовестными СРО, которые предлагали более выгодные
условия, более быстрое рассмотрение документов, выпуская на
рынок неподготовленные компании, у которых нет ни возможностей, ни оборудования, ни кадров. Это те самые «однодневки», которые и стали причиной перехода к системе саморегулирования. Такое наблюдалось именно в тех организациях, где собрались бывшие противники СРО, они активно торговали допусками на строительные работы, как когда-то торговали лицензиями. Так как если можно купить допуск на работы без требуемых проверок за несколько десятков тысяч рублей, то никто не
будет платить необходимые взносы в компенсационный фонд,
страховать риски и т.д. Можно отметить, что и лицензионная
145
система была бы эффективной, пока ей не стали торговать и не
сделали из этого доходный бизнес.
На сегодняшний день ситуация улучшилась, проведены
проверки со стороны Ростехнадзора. Были выявлены подобные
нарушители законодательства, многие из которых лишились
возможности продолжения ведения «коммерческой» деятельности. Это касалось правил приема членов в состав СРО, а вот необходимый контроль за своими членами у многих СРО так и
остался на низком уровне, а это значит, что со своими задачами
саморегулируемые организации до сих пор не справляются.
146
УДК 69.003:658.1/5
ОРГАНИЗАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЕКТОВ
СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
Г.Б. Сафарян, аспирант,
В.В. Герасимов, д-р техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Организационная надежность – это способность организационных решений по возведению объектов недвижимости с заданной вероятностью обеспечить получение запланированного
результата функционирования строительного потока в условиях
случайных воздействий, свойственным строительной отрасли.
В основу организационной надежности заложена способность
организационных решений увязывать выполнение строительных
процессов, чтобы в случае возникновения отклонений было
обеспечено их функционирование.
Одним из важнейших инструментов организационнотехнического управления эффективностью строительных процессов строительного комплекса является производственный
проект. Основными требованиями качества проектов является
комплексность, системность, эффективность и надежность решений. Решение комплексности выражается в требовании выполнения сбалансированности мощностей производства, логистики, строительства; решения системности – взаимозависимости и взаимосвязанности блоков комплексного процесса создания строительного объекта; решения эффективности – превышения результатов над затратами блоков комплекса; решения
надежности – допустимости снижения работоспособности до
допустимых уровней.
147
Анализ показывает, что наименее разработанным является
вопрос организационной надежности в области работоспособности и эффективности производственных проектов [1]. В соответствии с установленными подходами надежностью определяются уровень работоспособности структур, процессов и функций, а риском – уровень потери результата комплекса.
Из этого следует, что определяющим инструментом является
критерий надежности и способы его применения в теории и
практике управления рисками производственных проектов.
При этом в проекте формируется пространство рисков в
комплексном процессе реализации объектов, а их управление
имеет значительные сложности в управлении. Это определяется
двумя процессами: формирование собственных рисков в каждом
блоке комплекса и влияние рисков исходного блока на риск последующего блока комплекса в процессе производственных
проектов.
Проекты объектов строительства подразделяются на проекты-технологии, проекты-комплексы, проекты-программы.
Опыт показывает, что каждый проект имеет свои особенности и
уровни надежности их реализации, что затрудняет задачу выбора структуры проектов в программе работ компании из-за отсутствия соответствующих методических разработок.
Разработанный методический подход предусматривает
нормализацию параметров риска производственных проектов на
основе двух процедур: идентификации надежности и риска блоков комплекса и определения системного риска по блокам комплекса. Идентификация надежности определяется стандартными
методами статистического анализа и имитационного моделирования [2].
Обобщенная модель организационной надежности проектной структуры производственных проектов включает процессы:
– проектирование потока затрат и доходов проекта по
правилам ресурсного управления;
148
–
–
–
–
проектирование потока надежности работоспособности блока по правилам стохастического управления;
проектирование потока рисков проекта по правилам
риск – управления;
проектирование потока риска и доходов проекта по
правилам сбалансированного управления;
проектирование организации потока затрат и доходов
проекта по правилам проектной организации процессов.
Схемы организации потока рисков в производственном
комплексном потоке строительной продукции
Варианты
ПВ
СР
Зп
Зс
Рвш
Рвн
схем
1
+
Рп
Рп
+
+
2
+
Рс
+
3
+
+
Рп
Рп, Рс
+
+
Примечания: ПВ – производство; СР – строительство; Рп – риски производства; Рс – риски строительства; Зп – затраты производства;
Зс – затраты строительства; Рвш – внешний риск; Рвн – внутренний
риск.
Из таблицы следует, что пространство «затраты – риск»
формируются в зависимости от трех состояний:
– варианты затрат в ресурсном процессе проекта;
– варианты риска в потоке рисков проекта;
– варианты доходности в потоке доходов проекта.
Реализация динамической модели предусматривает следующие положения [3]:
– идентификацию надежности блоков комплекса. При
этом надежность использует факторы внутренней и
149
внешней среды по правилам и технологиям риск – анализа;
– формирование схем потоков надежностей и рисков.
При этом надежность используется для идентификации
работоспособности и риска по критерию эффективности использования ресурсов;
– формирование потока затрат и рисков в процессе формирования строительной продукции. При этом пространство затрат и рисков формируется по принципу
Парето – решений управления в направлении наибольшей опасности затрат и рисков;
– оптимизацию рисков по схемам распределения по правилу, обеспечивающему наибольшую эффективность
производственных проектов. При этом учитывается
возможности использования доходности каждого блока
в страховании рисков других блоков.
Потери результатов проекта формируются в пространство
базы данных, необходимых для последующего их включения в
области организационной безопасности программы. Основой
базы является формирование классов ситуаций с параметрами
типов проектов, факторов риска, затрат, нормативы затрат в зависимости от факторов риска. В составе рисков используется
матрица рисков, в которую включаются внешние риски – задержка поставок, уровень реализации проектов, уровень снабжения, уровень транспортных услуг и внутренних – невыполнения сроков работ, качество работ, уровень управления, величина
ущерба и др. Уровень связи факторов и затрат определяется экспертными и количественными методами.
Области экономической безопасности проекта определяются по трем зонам: предельной – с затратами на риск, равными
нормативному значению доходности, критической – с затратами
на риск выше нормативного значения доходности, допустимой –
с затратами на риск ниже нормативного значения доходности.
150
Управление реализацией проектом средствами организационных инструментов предусматривает выполнение процедур
управления по ситуациям, включающим сочетания факторов
внешней и внутренней среды по операциям: мониторинг внешней среды с идентификацией типа ситуаций; установление процессов проектов, опасных с точки зрения потерь экономических
результатов; разработку организационных мероприятий управления опасными процессами проектов; приведение структуры
проектов в форму с нормативными значениями надежности и
риска.
В качестве информационной поддержки при разработке
моделей могут быть использованы программные продукты ресурсного моделирования потоков – на основе сетевых ресурсных моделей Microsoft Project, организационного моделирования – на основе моделей IDEFO.
Использование ситуационного управления обеспечивает
повышение достоверности и экономической эффективности реализации программ за счет методов информатизации на основе
использования системы управления базой данных о экономическом состоянии реализации проектов на всех этапах жизненного
цикла программы развития строительных компаний.
Выводы
1. Производственный поток определяется затратами и
рисками, архитектура которых определяет экономическую эффективность потока комплексного проекта.
2. Организация потоков риска должна осуществляться с
учетом возможностей перераспределения рисков по процессам в
зависимости от их экономических возможностей.
3. Установлено, что за счет оптимизации стохастических
потоков ресурсов эффективность организационных решений
может составить до 20 % затрат производственных проектов.
151
Список литературы
1. Герасимов В. В. Управление программными рисками территориальных систем / В. В. Герасимов, Е. А. Саломатин,
Н. В. Пятых // Новые технологии в строительном материаловедении. – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2012. –
С. 156–161.
2. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. – Москва : Госстрой РФ, 1999. –
623 с.
3. Герасимов В. В. Управление безопасностью социально-экономических систем / В. В. Герасимов, Е. С. Лабутин,
Н. В. Пятых // Новые технологии в строительном материаловедении. – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2012. –
С. 161–166.
152
УДК 332.8:69.003
ОБ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТАХ РАСЧЕТОВ
ДОСТУПНОСТИ ИПОТЕЧНОГО ЖИЛИЩНОГО
КРЕДИТОВАНИЯ В РФ
Т.М. Федорова, канд. экон. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск),
Г.В. Федорова, ст. преподаватель (МГСУ, г. Москва),
А.В. Семерикова, студент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Одной из самых насущных социально-экономических
проблем современного российского общества является обеспеченность жильем, а в условиях рыночной экономики одним из
основных путей приобретения жилья является ипотечное жилищное кредитование (ИЖК). Вместе с тем Конституцией РФ
определено, что каждый гражданин имеет право на жилище, а
органы государственной власти создают условия для реализации
этого права. В 2010 г. Правительством РФ была утверждена
«Стратегия развития ипотечного жилищного кредитования в
Российской Федерации до 2030 г.» (далее Стратегия), которая
своевременна и актуальна, так как почти 80 % населения нуждается в улучшении жилищных условий [1]. Данной Стратегией
предусмотрено поэтапное повышение доступности приобретения жилья за счет недорогих кредитных ресурсов на эти цели,
оптимальных цен на жилье, приемлемых условий ИЖК и достаточных доходов населения, что создаст для 60 % населения возможность решения жилищной проблемы. При этом предусмотрено, что уровень ежемесячных доходов заемщика будет превышать в три раза уровень ежемесячных расходов по погашению ипотечного жилищного кредита.
Стратегией определено, что ИЖК станет основным механизмом приобретения жилья в собственность.
153
Важнейшей причиной такого положения дел в России является кардинальное изменение структуры инвестирования в
строительство жилья. За годы перестройки доля бюджетных
средств, направляемых ежегодно на строительство жилья, сократилась с 85,4 % в конце 1980-х гг. до 20 % в 2005 г.
Целью исследования является определение количественного показателя доступности ИЖК в субъектах РФ.
Задачи исследования:
1) определение метода расчета количественного показателя доступности ИЖК для среднестатистической молодой семьи;
2) сбор по восьми значимым факторам статистической
информации для расчета доступности ИЖК в 86 субъектах РФ
и 8 федеральных округах;
3) расчет показателя доступности ИЖК для всех субъектов РФ, федеральных округов и в целом по РФ при различных
сроках кредитования (от 15 до 30 лет).
Мировой финансовый кризис 2008 г. внес коррективы в
банковскую систему России и ипотечное кредитование. В результате объем ипотечных кредитов значительно снизился, а
условия их получения ужесточились. Для большинства граждан
России ипотечные кредиты по состоянию на 2009 г. были неприемлемы из-за высокой процентной ставки. Средняя ставка по
ипотеке в 2009 г. составила 14,6 % годовых. К 2013 г. она снизилась до 12,5 % [2].
Анализ динамики ввода жилья позволил установить следующее. В 1987 г. в Российской Федерации было сдано под
ключ более 76 млн м2 жилья. В 2008 г. был достигнут максимальный показатель объемов ввода жилья за весь постсоветский
период – 63,5 млн м2. В условиях экономического кризиса произошел спад ввода объемов жилья, но с 2011 г. отмечается
оживление рынка жилищного строительства. За 2011 г. в РФ
введено 62,3 млн м2 жилья, что почти на 7 % больше аналогичного показателя 2010 г. В 2012 г. – 65,7 млн м2. Оценивая эту,
казалось бы, положительную тенденцию, исследователи отмечают [3], что данный рост объемов ввода жилья произошел за
154
счет завершения строительства объектов, заложенных до кризиса. В 2013 г. эта тенденция продолжалась и было введено
69,4 млн м2 жилья, что на 5,5 % больше показателя 2012 г.
В 2013 г. населению было предоставлено 878 498 ипотечных кредитов на общую сумму 1385,364 млрд р., что в
1,2 раза превышает уровень 2012 г. в количественном и
в 1,3 – в денежном выражении. Это говорит о том, что рынок
ипотечного кредитования восстанавливается после кризиса.
На основании статистических данных ЦБ РФ составлена таблица.
Сведения о жилищных кредитах, представленных
физическим лицам, р.
Показатель,
год
Количество
предоставленных
кредитов,
ед.
Объем
предоставленных
кредитов,
млн р.
Средний
размер
кредита,
млн. р.
2008
489 032
653 673
1,34
Средневзвешенный
срок
кредитования,
мес
206,2
2009
176 146
170 311
0,97
188,4
14,6
2010
392 302
418 209
1,07
188,7
13,3
2011
587 600
745 971
1,27
174,6
12
2012
739 393
1 054 073
1,43
176,6
12,3
2013
878 498
1 385 364
1,58
172,9
12,5
Итого:
3 262 971
4 427 601
Средневзвешенная
ставка,
%
13
Исходя из анализа статистических данных по ИЖК было
установлено, что среднегодовое количество выданных кредитов
за последние шесть лет составляет 543 828,5. Учитывая, что
Стратегией предусмотрено повышение доступности жилья 60 %
населения страны нами были определены сроки решения жилищной проблемы, которые составили 52,8 лет для 60 % населе155
ния и 70,5 лет для 80 % нуждающегося в улучшении жилищных
условий. В связи с этим возникает вопрос на сколько доступно
ИЖК в России в настоящее время. В процессе исследования был
проведен анализ существующих подходов к оценке доступности
ИЖК и для расчетов ее количественной величины предложена
усовершенствованная формула расчета коэффициента доступности ипотечного кредита (Кдик):
Кдик = [ЗП × 2 – (БПМвзр.ч × 2 + БПМреб)] / ПБК ≥ 1,
где ЗП – заработная плата трудоспособного члена семьи, р.;
БПМвзр.ч – прожиточный минимум для трудоспособного
гражданина, р.;
БПМреб – прожиточный минимум для ребенка, р.;
ПБК – платеж по банковскому ипотечному кредиту, р.
При значении коэффициента Кдик ≥ 1 кредитование для заемщика доступно, а при значении Кдик < 1 – недоступно.
Дальнейшие расчеты и анализ доступности ИЖК осуществлялись для среднестатистических семей, исходя из количества работающих, дохода семьи, условий ИЖК. Была собрана
статистическая информация по 86 субъектам РФ, 8 федеральным округам, и в целом по России по 8 значимым факторам
(всего 760 количественных показателей). На основе этих данных
проведены расчеты доступности ИЖК для молодой среднестатистической семьи, состоящей из трех человек (двое взрослых и
ребенок) в трех вариантах: 1) при двух работающих; 2) при одном работающем; 3) при не полной занятости одного из взрослых членов семьи.
В первом варианте результаты показали в целом по РФ
Кдик = 1,57–1,72 (при сроках кредитования от 15 до 30 лет).
По федеральным округам субъектам РФ от 1,0–1,09 (СевероКавказский федеральный округ) до 1,59–1,74 (Уральский федеральный округ). При этом доля субъектов в федеральных округах с доступным уровнем ИЖК составляет от 50 % (Южный фе156
деральный округ и Приволжский федеральный округ) до 91 %
(Северо-Западный федеральный округ).
Во втором варианте результаты показали в целом по РФ
Кдик = 0,25–0,28 (при тех же сроках кредитования). По федеральным округам субъектам РФ от 0 (Южный, СевероКавказский и Дальневосточный федеральные округа) до 0,21–
0,23 (Уральский федеральный округ). А доля субъектов в федеральных округах с доступным уровнем ИЖК составляет от 0 %
(Центральный, Северо-Западный, Южный, Северо-Кавказский,
Приволжский и Сибирский федеральные округа) до 17 %
(Уральский федеральный округ).
В третьем варианте результаты показали в целом по РФ
Кдик = 0,91–1,01 (при тех же сроках кредитования). По федеральным округам субъектам РФ от 0,43–0,47 (СевероКавказский федеральный округ) до 0,90–0,99 (Уральский федеральный округ). А доля субъектов в федеральных округах с доступным уровнем ИЖК составляет от 0 % (Центральный, Южный, Северо-Кавказский, Приволжский и Сибирский федеральные округа) до 67 % (Уральский федеральный округ).
Таким образом, при условии расчета расходов исходя из
величины соответствующих бюджетов прожиточных минимумов (взрослые и ребенок), можно сделать следующие выводы:
1. При двух работающих кредитование в среднем по
России и федеральным округам доступно, за исключением отдельных субъектов РФ 35 %.
2. При одном работающем кредитование в среднем по
России, федеральным округам и субъектам не доступно, за исключением двух субъектов РФ (ЯмалоНенецкий АО и Чукотский АО). Кроме этого в ряде
субъектов заработной платы не хватает на покрытие
минимальных расходов семьи исходя из БПМ.
3. При не полной занятости одного из взрослых членов
семьи кредитование в среднем по России, федеральным округам и субъектам РФ не доступно, за исключением девяти субъектов РФ (Республика Коми, Не157
нецкий АО, Мурманская область, Ханты-Мансийский
АО – Югра, Ямало-Ненецкий АО, Республика Саха
(Якутия), Магаданская область, Сахалинская область,
Чукотский АО).
Список литературы
1. Стратегия развития ипотечного жилищного кредитования
в Российской Федерации до 2030 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.pandia. ru/text/77/221/
14423.php
2. Центральный банк Российской Федерации [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://www.cbr.ru/
3. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gks.ru/
158
УДК 69.059.38
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ
К РЕШЕНИЮ ВОПРОСОВ РЕКОНСТРУКЦИИ
ЖИЛЫХ ДОМОВ ПОСТРОЙКИ 1940–1960-х гг.
О.А. Коробова, д-р техн. наук, профессор,
Л.А. Козлинская, доцент,
А.Б. Конюхова, студент,
Г.А. Коваленко, студент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В настоящее время большая часть жилых зданий первых
массовых серий 1950–1960-х и более ранних годов постройки
имеет большой физический и моральный износ и требует их реконструкции, которая является одним из актуальных направлений жилищного строительства. Эффективность реконструкции
доказана практикой строительства как у нас в стране, так и за
рубежом. Решение проблем реконструкции способствует решению жилищной программы нашего государства, позволяет не
только сохранить имеющийся жилой фонд, существенно улучшить его качество, продлить срок эксплуатации жилых домов,
но и существенно увеличить размеры жилья за счет перепланировки и увеличения высоты помещений, усиления, частичной
разборки или замены конструкций, надстройки здания, вставки,
пристройки,
надстройки-пристройки,
надстройки-вставки.
Необходимо отметить, что реконструкция существующего жилого фонда имеет ряд преимуществ перед строительством новых
объектов недвижимости: меньшую продолжительность работ,
небольшие затраты на проект реконструкции, решение проблем
невозможности точечной застройки и что немаловажно – размещения в здании нежилых помещений, предназначенных для
коммерческих целей. Наряду с этим, при проведении реконструкции и организации строительных работ, необходимо учитывать возникающие особенности, мероприятий заключающиеся в том, чтобы обеспечить эффективность реконструкции,
увязку в пространстве и времени проводимых в общий комплекс
159
работ и найти оптимальные организационно-технологические
решения для их выполнения. Эти работы часто ведутся в стесненных условиях, что затрудняет складирование материалов,
использование подъемных механизмов, повышает требования к
технике безопасности, увеличивает стоимость и продолжительность выполнения работ, их трудоемкость, связанную с необходимостью демонтажа, сложными процессами по усилению конструкций, восстановлению разрушенных и поврежденных элементов зданий, большой удельный вес ручного труда и т.д. Эти
проблемы можно исключить разработкой новых организационно-технологических решений, сокращающих общий цикл работ
по реконструкции, обеспечивающих производство работ без отселения жильцов; применением новых эффективных материалов
и конструкций, обладающих повышенной прочностью и долговечностью; внедрением новых методов и технологий, обеспечивающих эксплуатационную надежность реконструируемых зданий при общем снижении затрат на их реконструкцию.
До начала реконструкции необходимо провести техническую экспертизу здания, заключающуюся в обследовании технического состояния его строительных конструкций и проведении расчетов для возможности оценки эксплуатационной пригодности здания, в сопоставлении установленных по результатам обследования фактических значений параметров с нормативными значениями этих параметров, установленных соответствующими СНиП и СП. Оценка эксплуатационной пригодности здания и несущей способности строительных конструкций
по результатам проверочных расчетов с учетом имеющихся повреждений и дефектов, выявленных при обследовании, выполняется с целью установления: возможности дальнейшей эксплуатации строительных конструкций по их функциональному
назначению без ограничений; необходимости их усиления; возможности эксплуатации строительных конструкций с ограничениями до момента проведения типовых ремонтно-восстановительных работ; необходимости немедленного прекращения их
эксплуатации с целью предупреждения аварийной ситуации;
имеющихся резервов несущей способности строительных конструкций.
160
Одним из определяющих факторов, для выбора решения о
сносе или реконструкции зданий, является экономическая целесообразность. Действующая в настоящее время Система ценообразования и сметного нормирования позволяет определить
стоимость нового строительства, ремонта и реконструкции по
государственным элементным сметным нормам (ГЭСН-2001 в
редакции 2009 г.) и, разработанным на их основе, сборникам
сметных цен на ресурсы и единичным расценкам. Однако расчет
стоимости по видам работ является трудоемким и затратным.
Стоимость разработки сметной документации в общей сумме
проектно-изыскательских работ составляет 8–10 %.
В период с 2011 по 2012 гг. Федеральным Центром ценообразования выпущены укрупненные нормативы для определения цены строительства (НЦС), позволяющие определить стоимость строительства жилых домов и объектов социальнокультурного назначения по объектам-аналогам. Методика расчета предусматривает использование корректирующих коэффициентов, с помощью которых можно легко и просто определить
стоимость строительства на любой территории Российской Федерации. Расчет стоимости реконструкции и капитального ремонта может быть выполнен аналогичным способом с использованием укрупненных нормативов цены конструктивных решений (НЦКР) и укрупненных нормативов стоимости капитального ремонта.
Использование нормативных сборников позволит сократить затраты на разработку сметной документации, а также для
принятия правильного решения, предложить несколько возможных вариантов реконструкции объекта как конкурирующих в
конкретных условиях с учетом всех вышеперечисленных факторов. Предпочтение отдается тому варианту, который является
наиболее экономичным и технически целесообразным.
К сожалению, проблема реконструкции, несмотря на всю
актуальность, до настоящего времени не получила глубокого
теоретического обоснования. Отдельные разработки в области
реконструкции зданий, технико-экономического обоснования
реконструкционных процессов не обеспечивают комплексного
решения проблемы.
161
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ,
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ
ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ
162
163
УДК 510/517
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ
РАССЕИВАТЕЛЕЙ
М.С. Соппа, д-р физ.-мат. наук, профессор,
С.С. Беневольский, аспирант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Рассматривается обратная задача восстановления импедансного покрытия при заданных характеристиках электромагнитного рассеяния цилиндрического объекта. Математическая
модель рассеяния плоской монохроматической волны включает
в себя двумерное уравнение Гельмгольца, модифицированные
граничные условия [1] и условие затухания излучения на бесконечности. Для замыкания обратной задачи считаются известными результаты измерения интенсивности отраженного электромагнитного поля в некотором наборе точек.
В случае Е- и Н-поляризованной волны оператор решения
соответствует интегральным уравнениям с различными ядрами.
Однако, используя возникающие в этих обратных задачах соотношения двойственности, можно получить формулы пересчета с
Е-поляризации на Н и наоборот. Это дает возможность проводить дополнительный анализ и тестирование, а также верифицировать полученные решения, пользуясь алгоритмом двойственной задачи.
Использование функциональных соотношений подобия,
полученных для решения обратной задачи при Е- и Н-поляризациях, дает возможность построения электромагнитного рассеивателя, имеющего одинаковую диаграмму рассеяния как для
Е-, так и для Н-поляризации. Объектом рассеяния является замкнутая цилиндрическая поверхность.
164
Обратная задача рассматривается в следующей постановке.
При заданной геометрии тела S найти распределение поверхностного импеданса W, обеспечивающее приближение с достаточной точностью к заданной бистатической (двухпозиционной) диаграмме рассеяния u з () (равной eз () или hз () , в зависимости от поляризации),  {i , i  1, ..., m} , где  – полярный угол. Критерий приближения к заданной диаграмме рассеяния понимается в смысле стремления к минимуму среднеквадратичного отклонения:
m
J   ud (i )  u з (i )  min,
2
i 1
где ud ()  (u  u1 ) ReikR ; R  x 2  y 2   ;
y / x  tg, u d () – диаграмма рассеяния поверхности S;
u1 – поле падающей волны.
Следуя алгоритму метода граничных элементов, совершим
переход к системам интегральных уравнений. Обратная задача
в указанной постановке может быть сведена к следующим системам интегральных уравнений (обозначим индексами «Е» и
«Н» функции, входящие в постановки задач при соответствующих поляризациях). При Е-поляризации имеем:

u ( P)
( Е
g ( M , P) –

2 S
n
–
WЕ ( P) u0 Е ( P) g ( M , P)
)dSP = eз (M ) , M  SR , P  S,
ikW0
n
n
1 u Е ( P)
WЕ ( M ) u0 Е (M )
(
g ( M , P) 
–
2 S
n
2ikW0
n
165

WЕ ( P) u0 Е ( P) g ( M , P)
)dSP = u1Е ( M ), M,Р S,
ikW0
n
n
где SR – круговой контур радиуса R (R достаточно велико, центр
контура SR связан с рассеивающей поверхностью S);
g(M,P) – фундаментальное решение уравнения Гельмгольца.
В случае Н-поляризации получаем:

ikWН ( P)
(
u0 Н g ( M , P ) 

2 S
W0
 u Н ( P)
g ( M , P)
)dSP = hз (M ) , M  SR , P  S,
n
1
ikWН ( P)
1
(
u0 Н g ( M , P ) 
uН (M ) –
2 S
W0
2
 u Н ( P)
g ( M , P)
)dSP = u1Н ( M ), M, Р S.
n
Анализ полученных соотношений показывает, что вычислительные алгоритмы должны быть разработаны для системы интегральных уравнений вида:

g ( M , P)
(vg ( M , P)  w
)dSP  t1 ( M ) ,

2 S
n
M  SR , P  S,
1
g ( M , P)
1
(vg ( M , P)  w
)dSP  t 2 ( M ) , M, Р S,
w–

2 S
n
2
166
где, в зависимости от поляризации, фигурируют следующие
функции или комплексы функций:
 u Е
 n
v
 ikWH u0 H
 W0
при Е -поляризации,
при Н -поляризации,
 WЕ u0 Е

w   ikW0 n
u
 H
при Е -поляризации,
при Н -поляризации,
eз
t1  
hз
при Е -поляризации,
u
t 2   1E
u1H
при Е -поляризации,
при Н -поляризации,
при Н -поляризации.
Аналогично [2] получим интегрооператорное уравнение для
нахождения WН :

g ( M , P) 1 ku0 H W H
(ig ( M , P) 
А В)
dSP =

n
W0
2 S
= t1 ( M ) +

g ( M , P)
u0 Н
dSP , M  SR , P  S,
2 S
n
где
А(M) =
1
g ( M , P)
1
( P)
dSP ,
( M ) +

2 S
n
2
167
i
( P) g ( M , P)dSP – операторы прямых задач
2 S
для идеально проводящей поверхности S при Н- и Е-поляризациях соответственно.
В случае Е-поляризации приходим к интегрооператорноu Е
му уравнению на функцию
:
n
В(M) =

g ( M , P) 1 u E
(ig ( M , P) 
А В)
dSP =
n
i n
2 S
= t1 ( M ) +

g ( M , P)
u0 Н
dS P ,

2 S
n
M  SR, P  S .
Поставим задачу синтеза покрытия, при котором зондирующий сигнал разных поляризаций создает равные отраженные поля. Для получения уравнения распределения импеданса
универсального рассеивателя проведем следующие преобразования.
WЕ
uН 
u0 Е
 ikW0uH ,
n
k 1
А Вu0 НWН  u0 Н ,
W0
1
k 1
WЕ В 1 u1E  ikW0 (
А Вu0 НWН  u0 Н ) .
i
W0
Теперь потребуем, чтобы
168
WН  WЕ  W :
1
k 1
W В 1 u1  ikW0 (
А Вu0 НW  u0 Н ) .
i
W0
В результате получаем операторное уравнение для функции импеданса W:
( В1 u1  k 2 А1Вu0 Н )W  kW0u0 Н ,
решение которого проводится методом граничных элементов.
Результаты вычислительного эксперимента
Расчеты были выполнены при решении задачи синтеза поверхностного импеданса для цилиндрического рассеивателя с
круговым поперечным сечением, имеющим диаметр d   / 
(рис. 1).
Контур рассеивателя
1.50
1.00
0.50
Y
0.00
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
-0.50
-1.00
-1.50
X
Рис. 1
Искомое комплекснозначное распределение импеданса,
полученное в процессе численного решения предложенного
выше операторного уравнения, приведено на рис. 2.
169
Распределение импеданса
2
1.5
1
ReW
0.5
ImW
0
0
5
10
15
-0.5
-1
Рис. 2
Диаграмма рассеяния
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
Y
0.00
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
X
Рис. 3
На рис. 3 изображена бистатическая диаграмма рассеяния
рассеивателя с найденным покрытием. Расчеты по алгоритму
решения прямой задачи показали, что она практически не меняется при смене поляризации.
170
Список литературы
1. Соппа М. С. Использование соотношений двойственности
для Е- и Н-поляризаций в обратных задачах рассеяния на
импедансных поверхностях / М.С. Соппа // Сибирский
журнал индустриальной математики. – 2004. – Т. VII,
№ 2 (18). – C. 111–116.
2. Соппа М. С. Компьютерная система обработки данных в задачах радиолокационного распознавания и диагностики
формы импедансной поверхности / М. С. Соппа // Вычислительные технологии. – 2004. – Т. 9. – Ч. IV. – С. 53–58.
3. Соппа М. С. Восстановление формы импедансного рассеивателя в случае Е-поляризованной электромагнитной волны
/ М.С. Соппа // Сибирский журнал индустриальной математики. – 2005. – Т. VIII, № 2. – С. 152–158.
4. Соппа М. С. Математическое моделирование СВЧ-диагностики импедансных поверхностей при неизвестной фазе отраженного сигнала / М. С. Соппа // Прикладная математика
и техническая физика. – 2008. – Т. 49, № 4. – С. 146–150.
171
УДК 517.976
КОНЕЧНО-РАЗНОСТНЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ
ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ 𝑷𝒏 -ПРИБЛИЖЕНИЯ
КИНЕТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА
К.С. Бобоев, канд. физ.-мат. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Рассмотрим кинетическое уравнение переноса нейтронов
для анизотропного рассеяния в случае плоскопараллельной геометрии:
𝜕𝑢
𝜕𝑡
𝜕𝑢
+ 𝜇 𝜕𝑥 + 𝜎(𝑥)𝑢 = 𝑆𝑢 + 𝛿(𝑥,𝑡)𝛿(𝜇′ − 𝜇2 ∗); x∊R, t∊ 𝑅+ ,
u
t 0
 0,
(1)
(2)
где 𝜇∗ , 𝜇 ∊ (−1,1), 𝑅+ = |𝑡 ∊ 𝑅: 𝑡 > 0|;
R – множество вещественных чисел;
δ – дельта-функция Дирака.
Su =
𝜎𝑠 (𝑥) 2𝜋 1
∫ ∫−1 g(𝑥, 𝜇0 )
4𝜋 0
𝜇0 = 𝜇𝜇′ + √1 − 𝜇′
u (x, t, 𝜇′ )𝑑𝜇′ 𝑑𝜑,
√1 − 𝜇′2 cos𝜑,
где u(x, t, 𝜇) – плотность потока нейтронов;
𝜎(х), 𝜎𝑠 (х) – полное сечение и сечение рассеяния;
g(x, 𝜇0 ) – индикатриса рассеяния.
В соответствии с методом сферических гармоник [1]
предположим, что процесс распространения нейтронов достаточно точно описывается конечным рядом
n
u(x, t, 𝜇)≈
2k +1
u k (x, t )Pk ( ),
2
k 0

172
(3)
1
где 𝑢𝑘 (𝑥, 𝑡) = ∫−1 𝑢(𝑥, 𝑡, 𝜇)𝑃𝑘 (𝜇)𝑑𝜇;
𝑃𝑘 (𝜇) − полиномы Лежандра.
Подставляя (3) в (1) и (2), получаем симметрическую гиперболическую систему дифференциальных уравнений первого
порядка по Фридрихсу [2]. Приводя полученную систему к каноническому виду, имеем
𝜕
𝜕𝑡
(
+𝑀
𝜕
𝜕𝑧
v
+ 𝐴)𝑣 = Ф𝛿(𝑧,𝑡);
t 0
(4)
 0,
(5)
где v = (𝜈(1) ,𝜈(2) ,𝜈(3) ,𝜈(4) )∗ ;
M = diag {m1, m2, m3, m4} = diag {1, –1, 𝛼,– 𝛼};
𝑛
𝛼𝑖𝑗 = 𝜔𝑖 𝜔𝑗 ∑(2𝑛 + 1) 𝜎(𝑛+1) (𝑧)𝑃𝑛 (𝜇𝑖 )𝑃𝑛(𝜇𝑗 );
𝑖, 𝑗 = 𝑛;
𝑛=0
𝜎𝑛 (𝑧) = 𝜎(𝑧) − 2𝜋𝜎𝑠 (𝑧)𝑔𝑛−1 ,n = 1.n;
 n

𝜔𝑗 =  (2i  1) P12 (i ), 
 i 0

1.2
, j = 1.n;
𝑃𝑛 (𝜇𝑗 ) − полиномы Лежандра n-го порядка;
𝜇𝑗 – корни полинома Лежандра 4-го порядка.
Ф𝑗 =
4
1
2𝜇1|𝜇∗|
,

i 1
n
𝑃𝑖−1 (𝜇𝑛 )(2𝑛 − 1)[𝑃𝑛−1 (𝜇∗ )(𝑃𝑛−1 (−𝜇∗)],
j = 1.n;
4
𝑉(𝑖) (𝑧,𝑡) =
 P
i 1
j
j 1
(i )u i (t ,x); i = 1.n.
Обратная задача заключается в определении функций
𝑣𝑖 (𝑧, 𝑡) и 𝜎𝑖 (𝑧), 𝑖 = 1. 𝑛 из (4)–(5) по дополнительной информации о решении прямой задачи
173
𝑣𝑗 ⃓𝑧=0 𝑓𝑗 (𝑡), t∈ 𝑅+ .
(6)
Будем говорить, что решение обратной задачи (4)–(6)
принадлежит классу, если выполнены следующие условия:
𝑣(𝑗) ∈ 𝐶 4 (Δ3 (Т)\Δ4 (Т)),
𝑣𝑗 ∈ 𝐶 4 (Δ4 (Т)),
σj∈ 𝐶 4 ([−𝑇(𝛼), 𝑇(𝛼)]), j=1. 𝑛,
2𝛼𝑇
𝑇(𝛼) = 1+𝑎
и существует положительная постоянная С такая, что имеет место оценка
–с≤ 𝜎𝑗 (𝑧) ≤ 𝑐, 𝑗 = j=1. 𝑛, z ∊ [−𝑇(𝛼),𝑇(𝛼)].
Для достаточно малого T∈ 𝑅+ (или достаточно малых
данных обратной задачи) конечно-разностный алгоритм решения обратной задачи (4)–(6) можно построить и обосновать, как
и в [3, 4].
При натуральном
N < 2, h =
𝑇(𝛼)
,
𝑁
ℎ
ℎ1 = 𝑎 определим, как множество пар це-
лых чисел (i, k) таких, что (ih, kh) ∈ Δ3 (𝑇) и i + k – четно.
Обозначим
(𝑘)
(𝑘)
𝑣(𝑗) = 𝑣𝑗 (𝑖ℎ, 𝑘ℎ), 𝑣𝑗(𝑖) = 𝑣(𝑗) (𝑖ℎ, (𝑘 − 1)ℎ),
(7)
𝑣(𝑖) =
1
(𝑘)
(𝑣𝑗(𝑖)
ℎ
−
(𝑘)
𝑣𝑗(𝑖) ),
𝑣(𝑖)𝑡 =
1 𝑘
𝑣
ℎ 𝑗(𝑖)
−
𝑘−1
𝑣𝑗(𝑖)
.
Заменим обратную задачу (4)–(6) согласно введенным
обозначениям конечно-разностными отношениями
174
{1
ℎ
𝑣(1)𝑡 + 𝑣(1)𝑥 = (𝐴 − 𝑢)𝑘𝑗(𝑖) + 0(ℎ),
𝑘+1
𝑘
(𝑣(2)𝑖+1
− 𝑣(2)𝑖+1
) − 𝑣(2)𝑥 = (−𝐴𝑣)𝑘(2·𝑗) + 𝑂𝑖ℎ),
(8)
1 𝑘
𝛼
[𝑣(3)𝑖 − 𝑣(3) (𝑖ℎ, ℎ1 (𝑘 − 1)] + [𝑣(3) ((𝑖 + 1)ℎ,(𝑘 − 1)ℎ1 ) =
ℎ1
𝑛
−𝑣3 (𝑖ℎ, (𝑘 − 1)ℎ, )] = (−𝐴𝑉)𝑘(3)𝑖 + 𝑂(ℎ).
1
𝛼 𝑘
𝑘
𝑘
− 𝑣(4)𝑖
[𝑣(4) ((𝑖 + 1)ℎ, (𝑘 + 1)ℎ1 ) − 𝑣(4)𝑖+1
] − [𝑣(4)𝑖+1
]=
ℎ1
ℎ
𝑘
= (−𝐴𝑣(4)𝑖+1
) + 𝑂(ℎ).
{
Соотношения (7)–(8) имеют место всюду в Δℎ3 (𝑇), за исключением, быть может, окрестности ломаной |𝑧| = 𝛼𝑡, при переходе через которую их следует модифицировать очевидным
образом с учетом скачка
[𝑣(𝑗) ]𝑧=𝜇𝑖𝑡 = 𝑃𝑗𝑖 (𝑧), 𝑖 = ̅̅̅̅̅̅
1, 𝑛; i = 3.4.
(9)
Дискретным аналогами для скачка функций при переходе
через прямую x = 𝜇𝑗 𝑡; 𝑗 = 1, 𝑛 будут следующие соотношения:
1
𝑖+1
𝑣(4)𝑖+1
= − 2 𝑎(21)𝑖+1 𝑆1(𝑖+1);
1
𝑖+1
𝑣(4)𝑖+1
= − 𝛼+1 𝑎(41)𝑖+1 𝑆1(𝑖+1) ;
1
𝑖+1
𝑣(1)𝑖+1
= 2 𝛼(12)−[𝑖+1] 𝑆2 (−[𝑖 + 1]);
1
𝑖+1
𝑣(3)(−[𝑖+1])
=
𝑎
𝑆
.
𝛼+1 (32)−[𝑖+1] 2(−[𝑖+1])
Аналогично имеем выражения для 𝑆𝑘 и Ψ𝑘
i
S
ℎ
𝑆𝑘(𝑖+1) = Ф𝑘 − 𝜇
1
ℎ
Ψ(𝑘)𝑖+1 = Ф − 𝜇
𝑘
𝑖
j 0
i
S
j 0
a
( k ) j ( kk ) j
где j = ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
0,𝑁 − 1.
175
a
( k ) j ( kk ) j
(10)
(11)
(12)
(13)
1. 𝑛, (14)
 O(h), j = ̅̅̅̅̅
1. 𝑛, j =̅̅̅̅̅
1. 𝑛, (15)
 O(h), 𝑘 = ̅̅̅̅̅
Введем разностный аналог соотношений (7)
{
𝑘−1
𝑘
𝑉(1)𝑗+1
= 𝑉(1)𝑖
+ ℎ(𝐴̅ 𝑉̅ )𝑘(1)𝑖 ,
𝑘+1
𝑘
𝑉(2)𝑗+1
= 𝑉(2)𝑖
− ℎ(𝐴̅ 𝑉̅ )𝑘(2)𝑖 .
(16)
По аналогии с (8) определим для начала вспомогательные функции
𝑘−1
𝑘
𝑉(3)𝑗+1
= 𝑉(1)
− ℎ(𝐴̅ 𝑉̅ )𝑘(3)𝑖 ,
{ 𝑘+1
𝑘
𝑉(4)𝑗+1 = 𝑉(2)
+ ℎ(𝐴̅ 𝑉̅ )𝑘(4)𝑖 .
(17)
𝑖+1
Определив 𝑉(𝑗)
1. 𝑛 на слое i + 1, далее полагаем
𝑆(𝑘)𝑖+1 Ф𝑘 −
ℎ
𝜇𝑘
∑𝑖𝑗=0 ̅̅̅̅̅̅
𝑆(𝑘)𝑗 𝑎̅(𝑘𝑘) , k = 1.n,
(18)
𝑖+1
̅̅̅̅(2)𝑖+1
̅ −1 ,
𝑎̅(21)𝑖+1 = −2𝑣
*𝑆(1)𝑖+1
(19)
𝑖+1
̅ −1 ,
𝑎̅(41)𝑖+1 = (𝑎 + 1) 𝑣̅(4)𝑖+1
*𝑆(4)𝑖+1
(20)
𝑖+1
̅̅̅̅(1)−𝑖−1
̅ −1
𝑎̅(12)−𝑖−1 = 2𝑣
* 𝑆(𝑎)−𝑖−1
,
(21)
𝑖
̅ −1
𝑎̅(32)−𝑖−1 = (𝑎 + 1) 𝑣̅(3)−𝑖−1
*𝑆(3)−𝑖−1
,
Ψ(𝑘)𝑖+1 =
1
ℎ
–
Ф𝑘 𝜇𝑘
̅ (𝑘)𝑗 ak , 𝑘 = 1.2.
∑𝑗𝑖=0 Ψ
(22)
(23)
Определим
𝜎̅(𝑗)𝑖+1 = [𝜎̃(𝑗)𝑖+1 ]𝐶 .
(24)
Лемма. Существует положительная постоянная 𝑐2 такая, что при всех N > 0
max max ∥ 𝑣(𝑗) ∥𝑖 ≤ 𝑐2 .
(25)
j = ̅̅̅̅̅
1. 𝑛 j =̅̅̅̅̅
1. 𝑛
176
Из леммы непосредственно вытекает оценка
max∥ (𝐴 𝑣)𝑘𝑖 − (𝐴𝑣)𝑘𝑖 ∥≤ 𝑐3 𝜔𝑖 , i = 1, N,
(26)
где 𝑐3 не зависит от N.
Используя дискретный аналог неравенства Беллмана [5],
получаем
Θ ≤ 𝑒 𝑐4 𝑇 𝑂(ℎ),
где 𝑐4 зависит от N.
̅
𝛩𝑖 = max{max ∥ 𝑤(𝑖) − ̅̅̅̅̅
𝑣(𝑖) ∥ , ⃓𝑆(𝑘)𝑖 – 𝑆(𝑘)𝑖
⃓, 𝑎(21)𝑖 − ̅̅̅̅̅̅
𝑎(21) ⃓,
⃓𝑎(41)𝑖 − 𝑎̅(41)𝑖 ⃓, ⃓𝑎(12)𝑖 – 𝑎̅(12)𝑖 ⃓, ⃓𝑎(32)𝑖 − 𝑎̅(32)𝑖 ⃓}.
Список литературы
1. Султангазин У. М. Метод сферических гармоник и дискретных ординат в задачах кинетической теории переноса /
У. М. Султангазин. – Алма-Ата : Наука, 1979. – 267 с.
2. Годунов С. К. Уравнения математической физики / С. К. Годунов. – Москва : Наука, 1971. – 416 с.
3. Романов В. Г. Обратная задача для Рn-приближения кинетического уравнения переноса / В. Г. Романов, С. И. Кабанихин, К. С. Бобоев // ДАН СССР. – 1984. – Т. 276. – № 2.
4. Кабанихин С. И. Проекционно-разностные методы определения коэффициентов гиперболических уравнений / С. И. Кабанихин. – Новосибирск : Наука, 1988. – 166 с.
5. Филатов А. Н. Интегральные неравенства и теория нелинейных колебаний / А. Н. Филатов, Л. Б. Шарова. –
Москва : Наука, 1976. – 152 с.
177
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И ТЕХНОЛОГИИ
178
179
УДК 691.53
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ ГИДРАТАЦИИ ЦЕМЕНТА
А.Н. Машкин, канд. техн. наук, докторант,
Г.И. Бердов, д-р техн. наук, профессор,
С.А. Виноградов, аспирант,
Б.В. Крутасов, канд. техн. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Диэлькометрия (или диэлектрометрия) – метод исследования структуры и свойств материалов по значениям их физикохимических свойств – диэлектрической проницаемости  и тангенса угла диэлектрических потерь tg [1]. Диэлектрическая
проницаемость характеризует поляризацию диэлектрика при
наложении электрического поля, tg-потери в нем энергии поля.
При высокочастотном диэлькометрическом анализе используются емкостные измерительные ячейки и измерители добротности [1]. При этом экспериментально определяют электрическую
емкость и добротность измерительной ячейки. Добротность (Q)
характеризует потери энергии, она тем больше, чем меньше диэлектрические потери исследуемого материала.
В данной работе диэлькометрию использовали для исследования процесса взаимодействия портландцемента с водой.
Диэлектрические свойства воды изучены подробно [2]. У цементных материалов диэлектрические свойства, как правило, не
относят к числу эксплуатационных. Они мало исследованы как
у исходного, так и у гидратированного портландцемента [3].
Об их уровне можно судить по аналогии с другими силикатами
и гидросиликатами, например, волластонитом, форстеритом,
слюдой, тальком и т.д.
При взаимодействии с портландцементом вода переходит
в связанное состояние в составе гидросиликатов и гидроалюминатов. По изменению диэлектрических свойств можно исследо180
вать изменение состояния воды при гидратации цемента и формировании структуры искусственного камня.
Исследован портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ПЦ400 Д20. Его
минералогический состав, мас. %: C3S – 50 –55; C2S – 18–22;
C3A – 7–11; C4AF – 12–15. Удельная поверхность 3200 см2/г.
Химический состав цемента, мас. %: SiO2 – 20,7; Al2O3 – 6,9;
Fe2O3 – 4,6; CaO – 65,4; MgO – 1,3; SO3 – 0,4, п.п.п. – 0,5.
Для затворения цемента использована водопроводная вода, как это принято в технологии цементных материалов. Все
исследованные в работе концентрированные суспензии имели
консистенцию, соответствующую принятому в технологии цемента понятию «теста нормальной густоты». Для системы цемент–вода отношение жидкость/твердое тело составляло при
этом 0,28.
Вода – сильнополярная жидкость, для сравнения исследована суспензия цемента в керосине (ГОСТ 10227-86), который
представляет собой смесь углеводородов, преимущественно
С9–С16, т.е. является типичной неполярной жидкостью. У него
 = 2,0–2,2. При получении суспензии, соответствующей по консистенции цементному тесту нормальной густоты, отношение
жидкость/твердое тело составляло 0,375.
При взаимодействии цемента с водой активно развиваются процессы адсорбции и гидратации. Для исключения влияния
последних аналогичные исследования проведены с использованием волластонита. Это – однокальциевый силикат CaO∙SiO2,
близкий по составу к основным клинкерным минералам – трехкальциевому силикату 3CaO∙SiO2 и двухкальциевому силикату
2CaO∙SiO2. Волластонит обладает малой гидравлической активностью, т.е. практически не подвергается гидратации. В работе
использован волластонит Алтайского месторождения (рудник
«Веселый»). Его химический состав, % мас: SiO2 – 53,4; CaO –
34,7MgO – 0,3; Al2O3 – 3,1; Fe2O3 – 2,3; п.п.п. – 6,2. Дисперсность волластонита определена методом лазерной гранулометрии на приборе PRO-7000 Sieshin Enterpries Co. LTD, Tokyo.
Удельная поверхность составляла 7200 см2/г, среднеобъемный
181
размер зерен был равен 5,5 мкм, объемная доля частиц размером
менее 4 мкм составила 41 %, менее 16 мкм – 74,9 %. В связи с
высокой дисперсностью волластонита при получении суспензии, соответствующей по консистенции цементному тесту нормальной густоты, отношение жидкость/твердое тело составляло
при затворении водой 0,8, при затворении керосином – 1,0.
Определение диэлектрических свойств концентрированных суспензий указанного состава проведено на измерителе
добротности Tesla BM-560. При исследовании воды и твердых
веществ, содержащих полярные молекулы воды, информативным является диапазон частот 106–107 Гц. В данной работе основная часть экспериментов проведена на частоте 1,5 МГц.
Рассматриваемые водные суспензии обладают достаточно
большой сквозной проводимостью. Для ее исключения использована специальная емкостная измерительная ячейка. Она представляет собой цилиндр из полиэтилена, закрываемый полиэтиленовой крышкой. К этой крышке и дну цилиндра плотно крепятся металлические электроды. Заполняемый исследуемой суспензией объем ячейки имеет внутренний диаметр 90 мм, высоту
50 мм. В опыте фиксировалась емкость (С) и добротность (Q)
контура с пустой ячейкой и заполненной исследуемым составом.
Добротность пустой ячейки на частоте 1,5 МГц при температуре 20 ºС составила 130, емкость – 132,7 пФ. У ячейки, заполненной водой, добротность была равна 40, емкость –
111,7 пФ.
Исследована начальная стадия взаимодействия цемента с
водой. Измерения проводились при температуре 200 ºС в течение 7 ч. В течение трех первых часов измерения проводились
через 10 мин, в последующем – через 30 мин. Полученные результаты показывают, что изменения добротности и емкости в
рассматриваемом интервале времени после начальной нестабильности в течение 10–20 мин невелики, поэтому в табл. 1, 2
приведены лишь некоторые их значения. Можно отметить, небольшое увеличение добротности после трех часов взаимодействия в системе цемент–керосин и волластонит–вода (табл. 1).
182
Таблица 1
Добротность измерительной ячейки, заполненной
концентрированными суспензиями
Время
после
затворения,
ч
0,5
1
2
3
4
5
6
7
Система
Цемент– Цемент–
вода,
керосин,
Ж/Т =
Ж/Т =
= 0,28
= 0,375
74
74
73,5
74
74
74
74
74
75
76
77
79
78
79
80
80
Волластонит–
вода,
Ж/Т = 0,8
Волластонит–
керосин,
Ж/Т = 1,0
38
40
42
42
42
43
50
52
99
99
100
100
100
100
100
100
В отдельных случаях наблюдалось увеличение добротности в системе цемент–вода.
В суспензиях волластонита при переходе от полярной
жидкости (вода) к неполярной (керосин) добротность системы
существенно увеличивается, т.е. диэлектрические потери значительно уменьшаются (см. табл. 1).
В суспензиях же цемента такая замена жидкости вызывает
лишь небольшое увеличение добротности, т.е. вода в данном
случае сопоставима по свойствам с неполярной жидкостью, ее
диэлектрические потери существенно уменьшаются. При этом
электрическая емкость системы цемент–вода близка к емкости
ячейки, заполненной лишь водой. Замена воды на неполярную
жидкость (керосин) приводит, как и следовало ожидать, к резкому изменению электрической емкости (см. табл. 2).
183
Таблица 2
Увеличение электрической емкости измерительной ячейки
(ΔС, пФ) при заполнении концентрированной суспензией
Время
после
затворения, ч
0,5
3
5
7
Система
Цемент–
вода,
Ж/Т =
= 0,28
22,8
22,8
22,8
22,8
Цемент–
керосин,
Ж/Т =
= 0,375
Волластонит–вода,
Ж/Т = 0,8
Волластонит–
керосин,
Ж/Т = 1,0
5,5
5,3
5,3
5,4
24
24
24
23,8
2,8
2,6
2,6
2,6
Такие изменения добротности системы цемент–вода могут
быть обусловлены тем, что вода вступает в химическое взаимодействие с цементом и переходит в связанное состояние.
Аналогичные изменения свойств воды – значительное
уменьшение диэлектрических потерь при некотором увеличении
диэлектрической проницаемости – характерно для понижения
температуры [2]. То есть при понижении температуры вклад полярных молекул воды в диэлектрическую проницаемость
несколько возрастает, а в диэлектрические потери резко снижается.
Отмеченное изменение свойств воды на начальных стадиях взаимодействия с цементом (первые несколько часов) можется являться причиной известного явления, называемого «индукционным периодом», когда гидратация замедляется.
Таким образом, определение диэлектрических характеристик на высоких частотах (1,5 МГц) может позволить исследовать процесс химического связывания воды и оценить влияние
на него таких технологических факторов, как введение минеральных добавок, электролитов и пластификаторов.
184
Список литературы
1. Заринский В. А. Высокочастотный химический анализ /
В. А. Заринский, В. И. Ермаков. – Москва : Наука, 1970. –
200 с.
2. Хиппель А. Р. Диэлектрики и их применение ; пер. с англ. /
А. Р. Хиппель. – Москва – Ленинград : Госэнергоиздат,
1959. – 336 с.
3. Yopcu L. B. Electrical conductivity of setting cement paste with
different admixtures / L. B. Yopcu, T. Uygunglu, I. Hocaogiu //
Constr. and building materials. – 2012. – Vol. 28, № 1. –
Р. 414–420.
185
УДК 691.54
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ
ТЭЦ МОНГОЛИИ ДЛЯ АВТОДОРОЖНОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА
А. Хадбаатар, аспирант (Технологический
университет, Монголия),
Н.Г. Стенина, д-р геол.-минерал. наук, профессор,
Н.А. Машкин, д-р техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Использование золошлаковых отходов (ЗШО) ТЭЦ в развитых странах мира составляет более 60 %. Широко распространена практика строительства заводов при ТЭЦ по полной
переработке ЗШО в различные строительные материалы.
В России объем перерабатываемых ЗШО составляет около 7 %,
а в Монголии – 3 % от их текущего выхода. Например, из
20–35 тыс. т ЗШО Дарханской и Эрдэнэтской ТЭЦ (Монголия)
используется в строительстве не более 1 тыс. т в год.
Причина этого кроется в недостаточной изученности ЗШО
Монголии, отсутствии налаженного золоотбора, а также адаптированных для условий Монголии технологий комплексной переработки ЗШО в строительные материалы. При этом основой
целенаправленной утилизации материала являются знания его
химического и минерально-фазового состава.
С целью получения этих данных ЗШО Дарханской и
Эрдэнэтской ТЭЦ были изучены методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с рентгеноспектральным микроанализом и рентгенофазового анализа (Институт Катализа
СО РАН). Использовались приборы: сканирующий электронный
микроскоп JSM-6460 LV c приставкой INCA Oxford Instruments
для рентгеноспектрального микроанализа и рентгеновский дифрактометр Bruker D-8 Аdvance (Германия).
По данным комплекса методов ЗШО обеих ТЭЦ имеют
очень близкий минерально-фазовый и химический состав.
186
Представлены данные исследования зол ТЭЦ Дархана с помощью СЭМ (рис. 1), рентгеноспектрального микроанализа
(рис. 2), а также рентгенограммы зол (рис. 3). Соответствующий
элементный состав образца представлен в таблице.
Состав образца ЗШО Дарханской ТЭЦ
Элемент
С
O
Na Mg
Al
Si
K
Ca
Ti
Fe
Вес, %
22.60 49.80 0.29 0.56 7.49 12.36 0.69 1.41 0.52 4.31
Атом, %
31.95 52.87 0.21 0.39 4.71 7.47 0.30 9.60 0.18 1.31
Рис. 1. СЭМ-изображение золы ТЭЦ Дархана
187
Рис. 2. Спектр рентгеноспектрального микроанализа
золы ТЭЦ Дархана
По результатам рентгеноспектрального микроанализа золы Дарханской и Эрдэнэтской ТЭЦ – высокоуглеродистые, малокальциевые. В Дарханской золе среднее содержание Cа –
0.95 % (от 0.28 до 7.41 %); в Эрденэтской – среднее содержание
Са – 1.41 %). Частицы круглой формы на СЭМ-изображениях
представляют собой глобулы сажи (чистый углерод). Остальные
фазы – это, в основном, окислы Fe, Al, Si, Mg, часто в виде
шпинели (FeAl2O4 или MgAl2O4). На СЭМ-изображениях хорошо видно распределение железа, оно имеет ярко-белый контраст.
Данные рентгенофазового анализа (см. рис. 3) показывают
близкое соответствие фазового состава ЗШО ТЭЦ Дархана и
Эрденета. Это же следует из данных рентгеноспектрального
микроанализа. Оба вида золы имеют кислый, высокоуглеродистый, состав. Такие золы, содержащие мало кальция, имеют
низкие вяжущие свойства. Поэтому они будут иметь хорошее
сцепление только с теми грунтами, в которых достаточно со188
единений кальция (высокоизвестковый грунт). В случае применения таких зол в грунтозолобетонах для укрепления оснований
автомобильных дорог, придется использовать добавки цемента,
извести или природного известняка.
Siemens
04.07.2013
o
1400
o - SiO2 [46-1045]
* - FeFe2O4 [19-0629]
v - Fe2O3 [33-0664]
+ - Al2O3
1200
intensity
1000
800
600
o
*
400
*
*v
v+ o
o v o+
* o * o
o
v
+
v v o v v
o
* * *o
o
erdenet
200
darxan
0
10
20
30
40
50
60
70
2 theta
Рис. 3. Рентгенограммы зол Дарханской и Эрдэнэтской ТЭЦ
189
УДК 691.53
КОНТРОЛЬ ВЛИЯНИЯ КОЛИЧЕСТВА
МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ НА СВОЙСТВА
ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
Г.И. Бердов, д-р техн. наук, профессор,
С.А. Виноградов, аспирант,
А.Н. Машкин, канд. техн. наук, докторант
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Диэлькометрия (или диэлектрометрия) – метод исследования структуры и свойств материалов по значениям их физикохимических свойств – диэлектрической проницаемости  и тангенса угла диэлектрических потерь tg. Диэлькометрия используется при исследовании кинетики реакций в растворах, полиморфных и фазовых превращений и т.д. [1, 2]. Ее применение
эффективно в случаях, когда одним из участвующих во взаимодействии компонентов является вода. Значение  которой значительно больше, чем у многих твердых и жидких веществ.
Для повышения прочности цементного камня часто используют минеральные добавки. К числу наиболее эффективных можно отнести природные силикаты кальция воллстонит
(CaO∙SiO2) и диопсид (CaO∙MgO∙2SiO2) [3]. Оптимальная концентрация добавок зависит от их дисперсности. Определение
такой концентрации – длительный процесс, предусматривающий твердение образцов в течение 28 сут при нормальных условиях.
В данной работе исследовано влияние количества вводимой добавки – волластонита – на диэлектрические свойства цементного теста нормальной густоты.
В работе исследован портландцемент производства ООО
«Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ПЦ400 Д20.
Его минералогический состав, мас. %: C3S – 50–55; C2S – 18–22;
C3A – 7–11; C4AF – 12–15. Удельная поверхность 3200 см2/г.
190
Химический состав цемента, мас. %: SiO2 – 20,7; Al2O3 – 6,9;
Fe2O3 – 4,6; CaO – 65,4; MgO – 1,3; SO3 – 0,4, п.п.п. – 0,5.
В качестве добавки вводился волластонит – однокальциевый силикат CaO∙SiO2, близкий по составу к основным клинкерным минералам – трехкальциевому силикату 3CaO∙SiO2 и
двухкальциевому силикату 2CaO∙SiO2. В работе использован
волластонит Алтайского месторождения (рудник «Веселый»).
Его химический состав, мас. %: SiO2 – 53,4; CaO – 34,7; MgO –
0,3; Al2O3 – 3,1; Fe2O3 – 2,3; п.п.п. – 6,2. Дисперсность волластонита определена методом лазерной гранулометрии на приборе
PRO-7000 Sieshin Enterpries Co. LTD, Tokyo. Удельная поверхность составляла 7200 см2/г, среднеобъемный размер зерен был
равен 5,5 мкм, объемная доля частиц размером менее 4 мкм составила 41 %, менее 16 мкм – 74,9 %.
Количество вводимой добавки составляло: 1; 5; 7; 9 мас. %.
Водо-твердое отношение было установлено 0,3, что соответствовало цементному тесту нормальной густоты.
Определение диэлектрических свойств композиций указанного состава проведено на измерителе добротности Tesla
BM-560. Основная часть экспериментов проведена на частоте
1,5 МГц.
Рассматриваемые цементные композиции обладают достаточно большой сквозной проводимостью. Для ее исключения
использована специальная емкостная измерительная ячейка.
Она представляет собой цилиндр из полиэтилена, закрываемый
полиэтиленовой крышкой. К этой крышке и дну цилиндра плотно крепятся металлические электроды. Заполняемый исследуемой суспензией объем ячейки имеет внутренний диаметр 90 мм,
высоту 50 мм. В опыте фиксировалась емкость и добротность
контура с пустой ячейкой и заполненной исследуемым составом.
Добротность контура с пустой ячейкой составляла 130,
емкость 132,7 пФ. Контур с ячейкой, заполненной водой, имел
добротность 40, емкость – 111,7 пФ.
Определялись изменение добротности (ΔQ) и емкости
(ΔС) (см. таблицу) при заполнении измерительной ячейки ис191
следуемой композицией. Расчет тангенса угла диэлектрических
потерь (tgδ) производился по известным формулам. Так как используемые ячейки представляют собой в сущности систему последовательно включенных конденсаторов, прямой расчет диэлектрической проницаемости () затруднен.
Изменение емкости ΔС измерительной ячейки
и tgδ цементного теста в зависимости от вводимого
количества волластонита
Время
с момента
затворения
водой,
мин
10
30
60
120
180
240
300
ΔС, пФ, при количестве
добавки, мас. %
tgδ, при количестве
добавки, мас. %
1
5
7
9
1
5
7
9
32,2
31,5
31,4
31,2
31,1
31,3
31,2
34,1
33,6
33,1
33,1
33,2
33,0
32,9
32,1
31,7
31,8
31,9
32,0
31,9
31,7
33,7
34,8
34,8
34,8
34,6
34,5
34,4
0,053
0,040
0,036
0,031
0,030
0,031
0,031
0,060
0,055
0,045
0,030
0,029
0,028
0,026
0,035
0,031
0,031
0,031
0,031
0,031
0,030
0,043
0,062
0,043
0,039
0,041
0,043
0,045
Изменение емкости со временем гидратации сравнительно
мало. Более информативной характеристикой является tgδ. Диэлектрические потери обусловлены в данном случае главным
образом полярными молекулами воды, степенью их связи с
твердым телом. Следует отметить, что наиболее существенные
изменения tgδ наблюдаются в течение первых 30–60 минут взаимодействия. При последующем развитии процесса гидратации
эти изменения менее значительны.
Наименьшему уровню tgδ и наибольшей его стабильности
в процессе гидратации соответствует количество добавки, равное 7 %. Именно такое количество отмечено как оптимальное,
обеспечивающее максимальное повышение прочности цементного камня, цементно-песчаного раствора и бетона [3].
192
Таким образом, информативным свойством, характеризующим степень связывания воды и упорядоченности структуры
цементного теста является величина диэлектрических потерь в
нем энергии высокочастотного электрического поля, выраженная значением tgδ. Ее минимальный уровень соответствует оптимальному количеству минеральной добавки, обеспечивающему максимальное повышение прочности цементного камня.
Список литературы
1. Заринский В. А. Высокочастотный химический анализ /
В. А. Заринский, В. И. Ермаков. – Москва : Наука, 1970. –
200 с.
2. Yopcu L. B. Electrical conductivity of setting cement paste with
different admixtures / L. B. Yopcu, T. Uygunglu, I. Hocaogiu //
Constr. and building materials. – 2012. – Vol. 28, № 1. –
Р. 414–420.
3. Бердов Г. И. Влияние высокодисперсных минеральных добавок на механическую прочность цементного камня /
Г. И. Бердов, Н. И. Никоненко, Л.В. Ильина // Известия вузов. Строительство. – 2011. – № 12. – С. 25–30.
193
УДК 691.5:666.1
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ
МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Н.О. Гичко, аспирант,
Г.И. Бердов, д-р техн. наук, профессор,
Л.В. Ильина, д-р техн. наук, профессор,
А.Н. Теплов, студент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Дисперсные минеральные наполнители (добавки) широко
используются для модификации строительных материалов, изменения в требуемом направлении их технологических и эксплуатационных свойств. Применение таких добавок позволяет в
большей мере реализовать потенциальный возможности неорганических вяжущих веществ (цементных, магнезиальных, гипсовых) и полимерных материалов [1–2].
Эффективность действия минеральных добавок обусловлена тем, что они:
– микроармируют образующий искусственный цементный камень;
– препятствуют распространению в нем микротрещин
при действии нагрузок;
– вызывают перераспределение механических напряжений между частицами добавки и искусственным
камнем; при этом существенно чтобы модуль упругости материала добавки был выше, чем у искусственного камня;
– воздействуют на процесс гидратационного твердения
неорганических вяжущих веществ.
194
В последнем случае добавки могут выполнять роль подложек, на которых происходит рост кристаллов гидратных новообразований. При этом важно, чтобы добавки были достаточно близки по составу, типу химических связей, физико-химическим характеристикам удельной энтальпии образования,
удельной энтропии к безводным исходным вяжущим и продуктам их гидратации.
Для обеспечения высокой эффективности действия минеральных микронаполнителей важны не только их свойства, но и
вводимое их количество и дисперсность.
Взаимодействие наполнителей с минеральными вяжущими осуществляется в зоне контакта частиц этих компонентов.
Очевидно, оптимальная концентрация добавок соответствует
случаю, когда частица добавки со всех сторон плотно окружена
частицами гидратированного вяжущего. Меньшее количество
добавки приведет к снижению эффективности их действия. При
большем их содержании возможны прямые контакты между частицами добавок, что также снизит эффективность их влияния.
Если частицы как цемента, так и добавок имеют сферическую форму и одинаковые размеры, частицы добавки распределены по объему равномерно и плотность добавки отличается от
плотности минералов цемента, то массовая доля добавки, в процентах, может быть определена по соотношению плотностей:
т Д  8,3
Д
,
В
(1)
где mД – процент вводимой добавки от массы вяжущего,
ρД – плотность добавки, г/см3,
ρВ – плотность вяжущего, г/см3.
Таким образом, оптимальное содержание добавки при
условии, что ее дисперсность и плотность близки к дисперсности и плотности вяжущего, составляет 8,0–8,5 %. Если же плот195
ность добавки заметно ниже, чем вяжущего, то ее оптимальное
количество будет меньшим.
Рассматривая частицы вяжущего и добавки как сферические, можно ориентировочно оценить массовую долю добавки
при различной ее дисперсности [3] для случая плотнейшей упаковки частиц по соотношению:
 D3Д
6
nД  k 
k
 Д
 DB3
6

 B
3
1 DД  Д
 3 
,
k DB  B
(2)
где DД – диаметр частиц добавки;
DВ – диаметр частиц вяжущего;
k – координационное число, т.е. количество частиц вяжущего плотно окружающих частицу добавки. Его можно
ориентировочно определить в соответствии с первым правилом Полинга.
В качестве вяжущего в данной работе исследован портландцемент производства ООО «Искитимцемент» (Новосибирская область) марки ПЦ400 Д20. Минеральный состав его,
мас. %: С3S – 50–55, C2S – 18–22, C3A – 7–11, C4AF – 12–15.
Удельная поверхность его составила 320 м2/кг. Химический состав цемента, мас. %: SiO2 – 20,7; Al2O3 – 6,9; Fe2O3 – 4,6; CaO –
65,4; MgO – 1,3; SO3 – 0,4; п.п.п. – 0,5.
Исследованы образцы цемента после хранения в течение
7 сут в стандартных условиях (температура 20±2 °С, влажность – не более 60 %).
В качестве минеральных добавок использовались тонкоизмельченные горные породы: волластонит (Синюхинское месторождение, рудник «Веселый», республика Алтай), диопсид
(Буготакское месторождение, Иркутская область, диабаз
(п. Горный, Новосибирская область), известняковая мука пред196
ставляла собой измельченную породу – известняк (г. Искитим,
Новосибирская область). Во многих случаях они являются отходами производства. Их химический состав приведен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав минеральных добавок
Na2O
K2O
TiO2
п.п.п.
2,4
0,7
3,7
0,1
–
0,1
–
0,1
1,0
–
–
0,1
6,4
0,6
0,8
40,4
MgO
53,4 34,7 0,3
3,1
56,5 25,9 15,84 1,0
76,0 4,0
2,2 12,3
0,5 54,7 0,5
0,2
CaO
Fe2O3
Волластонит
Диопсид
Диабаз
Известняк
SiO2
Наименование
добавки
Al2O3
Содержание оксидов, мас. %
–
–
Истинная плотность (кг/м3) данных добавок составляла:
волластонит – 2915; диопсид – 3300; диабаз – 3000; известняк –
2600.
При оценке межфазного взаимодействия минеральных добавок и цементной матрицы большую роль играет дисперсность
добавок. Их гранулометрический состав определен на лазерном
анализаторе дисперсности типа PRO-7000 фирмы Seishim
Enterprice Co., LTD, Япония. Показатели дисперсности минеральных добавок приведены в табл. 2.
Добавки вводились в количестве 2, 5, 7, 9 и 11 % от массы
цемента.
Портландцемент смешивали с указанными добавками в
шаровой мельнице в течение 1,5 ч.
197
Таблица 2
Показатели дисперсности минеральных добавок
по результатам гранулометрического анализа
Показатели
Среднеобъемный
размер частиц, мкм
Удельная
поверхность, м2/кг
Объемная доля частиц
размерами менее
4 мкм, %
Объемная доля частиц
размерами менее
16 мкм, %
Объемная доля частиц
размерами менее
32 мкм, %
Вид минеральной добавки
волластонит
диопсид
диабаз
известняк
28,6
27,0
8,7
12,3
309
393
540
470
10,6
16,3
20,0
12,3
27,9
31,9
61,6
49,3
44,9
46,9
88,5
78,6
Исследования проводились на образцах цементного камня, размерами 20×20×20 мм, полученных в результате твердения
теста нормальной густоты в условиях тепловлажностной обработки и в нормальных условиях (табл. 3). Тепловлажностная обработка проводилась по режиму: 3 ч – подъем температуры до
90 °С, 8 ч – изотермическая выдержка при данной температуре,
3 ч – снижение температуры.
Анализ полученных результатов показывает, что введение
уже 2 % минеральных добавок (волластонита, диопсида, диабаза, известняка) приводит к существенному повышению прочности цементного камня. По мере увеличения количества добавок
(волластонита и диопсида) до оптимально значения прочность
образцов повышается. При этом оптимальное количество волластонита составляло 9 %, диопсида – 7 %. При дальнейшем увеличении количества добавок наблюдается снижение прочности
цементного камня.
198
Таблица 3
Влияние минеральных добавок на прочность цементного
камня при твердении в нормальных условиях
(различный промежуток времени)
Условия
и продолжительность
твердения
ТВО
Нормальные условия,
28 сут
ТВО
Нормальные условия,
28 сут
ТВО
Нормальные условия,
28 сут
ТВО
Нормальные условия,
28 сут
Прочность образцов цементного камня, МПа,
в зависимости от количества добавки,
% от массы вяжущего
0
2
5
7
9
11
Волластонит
56,2
57,9
63,9
65,1
66,7
61,4
62,7
69,9
71,6
75,0
69,0
Диопсид
66,3
70,8
77,1
71,8
67,5
80,1
86,8
81,7
74,6
Диабаз
66,3
63,7
60,6
57,9
55,3
70,2
65,5
63,4
61,6
Известняк
56,2
65,8
62,0
53,0
59,1
61,3
62,3
68,6
64,7
60,2
56,2
62,7
56,2
62,7
66,5
72,9
72,1
76,3
70,9
Добавление к цементу 9 % волластонита приводит к увеличению прочности до 19,6 %.
Введение диопсида приводит к более существенному повышению прочности цементного камня. Оно составляет 36,5 %
при введении 7 % диопсида.
При анализе влияния минеральных добавок на механическую прочность цементного камня необходимо учитывать их
упругие свойства. Если модуль упругости минеральной добавки
больше, чем у цементного камня, то при действии внешних
нагрузок больший уровень напряжений будет приходиться на
материал добавки, который является более прочным, чем це199
ментный камень. Это обеспечивает повышение прочности цементного камня в целом.
Из числа рассматриваемых силикатных материалов
наибольшей твердостью (6,5–7,0 по шкале Мооса), т.е. и
наибольшим значением модуля упругости обладает диопсид.
Меньше твердость (4,5–5,0 по шкале Мооса) у волластонита.
Это будет определять перераспределение напряжений между
компонентами цементного камня и большую эффективность
действия диопсида по сравнению с волластонитом.
Таким образом, наибольшая эффективность действия веществ, составляющих микронаполнитель, определяется оптимальным количеством добавок и зависит от их дисперсности.
Максимальное увеличение прочности цементного камня в рассматриваемом случае достигается при введении 9 % волластонита, 7 % диопсида, 2 % известняка и диабаза.
При этом такое количество добавки является оптимальным как при тепловлажностной обработке, так и при твердении
цементного камня в нормальных условиях. В обоих случаях
наиболее эффективно действие добавки диопсида. Увеличение
прочности при сжатии цементного камня составляет 36,5 %.
Список литературы
1. Кузнецова Т. В. Бетоны – пути развития / Т. В. Кузнецова,
Б. Э. Юдович // Цемент и его применение. – 2005. – № 5. –
С. 68–69.
2. Гусев Б. В. Бетоноведение – фундаментное и прикладное
направление / Б. В. Гусев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2005. – № 10. – С. 20–21.
3. Бердов Г. И. Влияние количества и дисперсность минеральных добавок на свойства цементных материалов
/ Г. И. Бердов, Л. В. Ильина // Известия вузов. Строительство. – 2010. – № 11–12. – С. 11–16.
200
УДК 666.3
КЕРАМИЧЕСКИЙ СТЕНОВОЙ МАТЕРИАЛ
НА ОСНОВЕ НИЗКОСОРТНОГО СУГЛИНКА
И ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДЫ
Э.А. Кучерова, канд. техн. наук, профессор
(НГАСУ (Сибстрин) г. Новосибирск),
Д.Х. Сат, ст. преподаватель (ТувГУ, г. Кызыл)
В технологии стеновой керамики большое значение имеет
качество применяемого сырья. При наличии и использовании
только низкосортных суглинков возникает проблема поиска и
исследования необходимых корректирующих добавок природного и техногенного происхождения, разработки состава шихты
и технологии ее приготовления для получения продукции с эксплуатационными характеристиками, отвечающими ГОСТ 5302012.
Результаты исследования бий-хемского суглинка (Республика Тыва) позволяют отнести глинистую породу только к низкокачественному сырью, использование которого на кирпичном
заводе приводит к большим дефектам в производстве, особенно
при формовании продукции, сушке и обжиге.
Для улучшения формовочной способности шихты, снижения ее чувствительности к сушке и интенсификации процесса
спекания в качестве добавки использована местная цеолитсодержащая порода (ЦСП). Выбор цеолитсодержащей породы
обоснован химическим и минеральным составами, а также ее
структурой.
Как видно из табл. 1, наряду с высоким содержанием железистых соединений, щелочноземельных элементов, в породе в
значительном количестве присутствуют щелочные оксиды (К2О
и Nа2О), что очень важно для получения легкоплавкого расплава при обжиге. По минеральному составу исследованная цеолитсодержащая порода от чистых цеолитов отличается низким
201
содержанием клиноптилолита (16–38 %), а также присутствием:
22–26 % кварца; 38–44 % альбита; 5–7 % гидроксидов железа;
4–5 % вулканического стекла и наличием 6–8 % уплотненного
монтмориллонита.
Таблица 1
Материал
Бийхемский
суглинок
Цеолитсодержащая
порода
Массовая доля оксидов
SiO2
Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O п.п.п.
61,08
14,08 0,24
6,71
2,94 2,73 1,03 0,75
10,47
59,95
11,64 0,41
9,82
5,45 1,92 2,89 2,17
9,76
В данной работе порода предварительно измельчалась сухим или мокрым помолом до остатка на сите 0063 не более
3 %, а затем вводилась в состав шихты в количестве от 10 до
30 %. Из пластичной массы изготавливались образцы-цилиндры
диаметром 35 мм.
Па результатам исследования установлено, что при добавке 10 и 20 % тонкомолотой ЦСП улучшается формовочная способность шихты, а число пластичности массы повышается с
6,7 (чистый суглинок) до 9,7 и 11,4 соответственно. Повышение
пластичности массы связано с разрушением первичной структуры частиц клиноптилолита и последующим их увлажнением и
разбуханием. Улучшению пластичности также способствуют
диспергирование и аморфизация частиц монтмориллонита, которые происходят при измельчении ЦСП.
Выявлено, что повышение пластичности и формующей
способности массы на основе низкосортного малопластичного
суглинка при введении цеолитсодержащей добавки зависит от
концентрации клиноптилолита в исходной породе. Установлено,
202
что при меньшем содержании клиноптилолита (16–20 %) в
ЦСП, для повышения числа пластичности массы до 11 необходимо увеличить количество цеолитсодержащей породы в шихте
до 35 %.
При введении в состав шихты 20 % ЦСП с более высоким
содержанием клиноптилолита (35–38 %) наряду с улучшением
пластичности повышается связующая способность массы, что
увеличивает прочность сырца от 1,9 до 3,4 МПа. Добавка 20 %
ЦСП с наличием 16–18 % клиноптилолита обеспечивает прочность сырца 2,6 МПа.
Цеолитсодержащая порода регулирует сушильные свойства шихты. Выявлено, что за счет пространственно-каркасной
структуры цеолитов при сушке образцов, содержащих 20 %
ЦСП (при содержании клиноптилолита 36–38 %), наблюдается
уменьшение воздушной усадки с 2,8 до 1,2 %, что связано с переводом части свободной воды в связанное состояние путем переноса ее в каркасное пространство цеолита.
Изучение влияния ЦСП на спекание массы показало, что
добавка цеолитсодержащей породы способствует интенсивному
протеканию термических реакций с участием твердых фаз и образованию жидкого расплава. Выявлено, что при введении 10 и
20 % ЦСП (содержание клиноптилолита 36–38 %), средняя
плотность и огневая усадка образцов с повышением температуры от 900 до 1100 °С постоянно увеличивается (табл. 2).
С увеличением доли ЦСП до 20 % водопоглощение изделий, обожженных при 1000 °С, снижается с 22 до 16,3 %, а
прочность при сжатии повышается с 21,4 до 33,7 МПа, что связано с разложением и аморфизацией глинистых и цеолитовых
минералов с образованием расплава после 900 °С, который заполняет межзерновую пустотность и склеивает твердые песчаные частицы, вызывая усадку образцов.
203
Таблица 2
Состав,
мас. %
Температура
обжига,
°С
Средняя
плотность,
г/см3
Огневая
усадка, %
Суглинок 100
900
1000
1050
1100
1,79
1,81
1,83
1,85
0,4
0,9
1,4
2,1
24,8
22
21,2
19,1
Предел
прочности при
сжатии,
МПа
18,3
21,4
24,9
27,2
Суглинок 90,
ЦСП 10
900
1000
1050
1100
1,82
1,84
1,86
1,9
0,8
1,4
2,1
3
20,4
18,2
16,1
13,4
25,8
28,9
32,3
36,5
Суглинок 80,
ЦСП 20
900
1000
1050
1100
1,85
1,87
1,89
1,93
1,2
1,6
2,4
3,9
18,5
16,3
14,4
10,2
31,6
33,7
37,2
44,8
Водопоглощение,
%
При введении 30 % ЦСП и обжиге образцов при 1100 °С,
водопоглощение резко снижается до 7 %, что позволят получить
керамические облицовочные материалы.
Рентген и микроскопические исследования образцов на
основе массы, содержащей 20 % ЦСП обожженных при 1000 и
1100 °С, показали, что кристаллические составляющие представлены разложившимися остатками глинистых и цеолитовых
минералов, кварцем, альбитом и вновь образующимися фазами
гематитом (d/n 0,264;0,251;0,184 нм), кристобалитом (d/n 0,404;
0,247;0,202 нм) и анортитом (d/n 0,417; 0,321; 0,294 нм). По данным микроскопического исследования, кристаллические составляющие керамического камня прочно связаны стеклофазой
с частичным растворением поверхности.
Следует отметить, что введение тонкоизмельченной цеолитсодержащей породы (доля клиноптилолита 16–38 %) в каче204
стве компонента в керамических массах на основе низкосортного суглинка позволяет:
– повысить пластичность массы, что позволяет исключить формовочные дефекты;
– увеличить прочность сырца после сушки;
– уменьшить чувствительности массы к сушке, что значительно снижает долю брака;
– интенсифицировать спекание массы, что позволяет
получить прочные керамические изделия для стен и
облицовки;
– повысить качество и эксплуатационные свойства выпускаемых керамических стеновых материалов;
– расширить сырьевую базу для производства керамических изделий.
Основываясь на полученных данных, следует отметить,
что цеолитсодержащие породы при применении в качестве компонента для керамических масс выступают как полифункциональная добавка, что крайне важно в условиях рыночной экономики.
205
УДК 691.32
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДООТДЕЛЕНИЯ
ВЫСОКОПОДВИЖНЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Г.И. Овчаренко, д-р техн. наук, профессор,
И.С. Мосеевский, студент
(АлтГТУ, г. Барнаул)
В процессе изготовления железобетонных изделий по кассетной технологии нежелательным фактором является водоотделение высокоподвижных бетонных смесей. Водоотделение
характеризуется количеством воды, отделившимся при расслоении цементного теста вследствие осаждения частиц цемента.
Для решения данной проблемы заводы по производству ЖБИ
выбирают цементы с активными минеральными добавками
(АМД), снижающими уровень водоотделения и требуют контролировать этот параметр производителями цемента.
При этом существуют другие способы уменьшения водоотделения бетонных смесей непосредственно на предприятиях
по производству железобетонных изделий : увеличенный расход
вяжущего или введение в состав бетона тонкодисперсных компонентов. В качестве таких компонентов могут быть использованы бентонит, который, являясь глинистым материалом, обладает хорошей водоудерживающей способностью, а также высококальциевая зола.
Целью исследования является определение влияния способа введения и содержания тонкодисперсного бентонита, а так
же повышенного содержания вяжущего за счет дополнительного введения высококальциевой золы ТЭЦ (ВКЗ) на водоотделение высокоподвижной бетонной смеси.
В работе были использованы следующие сырьевые материалы: ПЦ М400 Д20 ОАО «Искитимцемент» и ПЦ М400 Д20 с
добавкой опоки ОАО «Цемент» (ст. Голуха); 5 проб высококальциевой золы с ТЭЦ-3 г. Барнаула, с содержанием свободной
206
открытой извести СаОоткр 0,5–7,5 %; песок Обской с модулем
крупности 1,3; щебень Шульгинского месторождения фракции
5–20 мм; бентонит (CaO = 2,2 %, MgO = 1,56 % – щелочноземельный), доставляемый с предприятия ОАО «Бентонит»,
г. Курган пластификатор на основе лигносульфонатов и ускорителей твердения КДБ-Б.
Исследования проводились на составах бетонов с содержанием вяжущего (ПЦ + ВКЗ): (70 + 30)·1,15; (70 + 30)·1,2;
(60 + 40)·1,3; (50 + 50)·1,5, в которых масса вяжущего была увеличена в 1,15; 1,2; 1,3; 1,5 раз соответственно. Из этих составов
изготавливалась высокоподвижная бетонная смесь с осадкой
конуса 20–22 см и укладывалась в форму высотой 1 м диаметром 110 мм в 3 слоя, штыкуясь после каждого слоя штыковкой. Для предупреждения сильного испарения отделившейся
воды, сосуд накрывали водонепроницаемой пленкой. По истечении 1,5 ч с поверхности бетона собиралась отделившаяся
вода.
В результате проведенного эксперимента установлено, что
повышенное содержание вяжущего в бетонной смеси за счет
введения высококальциевой золы экспоненциально понижает их
водоотделение (рис. 1, 2). Влияние свойств разных проб ВКЗ
значительно проявляется при увеличении расхода вяжущего до
15 %. При 20 % избытка вяжущего вне зависимости от пробы
золы водоотделение снижается почти в 3 раза, а при 30 % – в 5 и
более раз.
Величина водоотделения высокоподвижного бетона с использованием Голухинского цемента в 1,5–2,0 раза ниже чем у
бетонов на Искитимском цементе, что показывает положительное влияние добавки опоки на уменьшение водоотделения.
Способность бентонита снижать значение водоотделения
зависит от способа его введения в бетонную смесь. Рекомендуемым для производства является состав с добавкой 1,5 % бентонита, вводимого в виде суспензии, при этом снижение водоотделения возрастает в 5 раз (рис. 3).
207
Рис. 1. Влияние расхода цементно-зольного вяжущего
с использованием Искитимского цемента на водоотделение
бетонной смеси
Рис. 2. Влияние расхода цементно-зольного вяжущего
с использованием Голухинскогоо цемента на водоотделение
бетонной смеси
208
Рис. 3. Влияние содержания бентонита на водоотделение
бетонной смеси
Таким образом, повышенное содержание вяжущего влияет
на значение водоотделения. Оптимальным составом бетонной
смеси является состав, в котором доля цементно-зольного вяжущего увеличена на 30 % взамен доли щебня. При этом водоотделение снижается в 5 раз по сравнению с контрольной бетонной смесью.
Способность бентонита снижать значение водоотделения
зависит от способа его введения в цементный состав, оптимальной дозировкой является 1,5 %, что позволяет снизить водоотделение высокоподвижной бетонной смеси так же в 5 раз.
Использование в качестве АМД опоки способно увеличить водоудерживающую способность на 38% относительно
цемента без использования АМД.
209
УДК 692.42:666.3/7
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА
КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА
НА ОСНОВЕ НИЗКОКАЧЕСТВЕННОГО
МЕСТНОГО СЫРЬЯ
Л.Н. Тацки, канд. техн. наук, профессор,
Е.В. Машкина, инженер
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
По данным информационного агентства «Инфолайн»
на период 2012–2014 гг. наметился рост спроса на керамический кирпич после резкого падения его производства в 2009–
2011 гг.
Производителями этой продукции в г. Новосибирске и области являются ООО «Стройкерамика», КЗ «ЛиКолор», ОАО
«ЗСМ-7» и др., работающие по пластической технологии, а также заводы «Азарий», Бердский и Верх-Коенский, выпускающие
кирпич полусухого прессования.
Сырьевой базой указанных предприятий являются пылеватые суглинки и даже супеси, умеренно- и среднепластичные,
высокочувствительные к сушке, склонные к трещинообразованию и неспекающиеся.
Поэтому целью исследований, выполняемых на кафедре
СМСТ, является разработка технологических решений, способствующих повышению качества керамических стеновых изделий из низкокачественного местного сырья.
Эксперименты выполнялись в следующих направлениях:
1. Введение в шихты корректирующих добавок на основе
силикатных и алюмосиликатных горных пород, в том числе в
сочетании с пластифицирующими ПАВ.
2. Активация глинистого сырья различными способами
(механическим, механотермическим, в том числе в сочетании с
ударно-волновым).
210
Использованные в качестве корректирующих добавок
горные породы являются силикатами (диопсид) и алюмосиликатами (альбитофир и диабаз) с повышенным содержанием легкоплавких оксидов (R2О и RО), что предопределяет эффективность их влияния на процесс спекания керамических шихт.
Альбитофир и диабаз – отходы щебеночного производства
ОАО «Каменный карьер» (п. Горный, НСО), собираемые в циклонах. Проба диопсидовой породы была подвергнута механотермической активации в измельчительно-сушильной установке
(ИСА) фирмы ООО «Баскей» [1, 2].
Эксперименты выполнялись на основе глинистого сырья
Барышевского месторождения, которое предварительно высушивалось и подвергалось помолу в течение 2 ч в шаровой
мельнице (механическая активация).
Для выявления наиболее эффективной добавки породы
вводились в шихты в количестве 10 мас. % сверх 100 %. Влажность пресс-порошка – 12 %. Давление прессования изменялось
от 15 до 25 МПа, температура обжига – от 950 до 1050 ºС, содержание С-3 – от 0 до 0,5 %.
Изменение свойств обожженных образцов с корректирующими добавками приведено в табл. 1.
Таблица 1
Вид
породы
Диопсид
Альбитофир
Диабаз
Содержание
С-3, %
по сухой
массе
Предел
прочности
при сжатии,
МПа
Водопоглощение,
мас. %
Средняя
плотность,
кг/м3
0,5
31,0
11,7
1890
0
30,8
12,9
1870
–
26,8
13,9
1820
–
28,2
13,5
1830
211
Сравнительный анализ результатов показал, что лучшие
прочностные показатели имеют образцы из шихт с добавкой
диопсида. Введение в массу 0,5 % суперпластификатора С-3
позволило при практически неизмененной прочности снизить
водопоглощение с 12,9 до 11,7 %.
Интересные, на наш взгляд, результаты получены из шихт
на основе глинистого сырья Бердского месторождения (табл. 2).
Таблица 2
Содержание
в шихте, мас. %
Sika20НЕ
Диопсид
–
1,0
–
–
–
–
10
0,5
Температура
обжига,
ºС
Свойства обожженных образцов
Средняя
плотность,
кг/м3
Предел
прочности
при сжатии,
МПа
Водопоглощение,
мас. %
1050
1890
42,7
13,9
1050
1920
42,2
12,8
1050
1890
36,2
14,2
1000
1960
40,3
12,2
Введение гиперпластификатора Sika-20НЕ в оптимальной
дозировке (0,5 %) позволило снизить водопоглощение без
изменения прочности. Использование диопсида даже при понижении температуры обжига на 50 ºС привело к существенному
снижению водопоглощения, правда с некоторой потерей прочности.
Таким образом, в ряде случаев возможна замена 10 %
привозного диопсида на эффективные поверхностноактивные
добавки С-3 или Sika-20HE.
Второе направление исследований преследовало цель
сравнить различные способы активации глинистого сырья (на
примере суглинка Барышевского месторождения).
Механотермическая активация осуществлялась на установке ООО «Баскей» ИСА-10.030 П, где была выпущена опыт212
но-промышленная партия активированного суглинка в количестве 172 кг. После активации 69,3 мас. % сырья имело размер
частиц 0,10–0,06 мм и 23,3 % – менее 0,06 мм. [2]
Ударно-волновая активация производилась в роторном
аппарате модуляции потоков А. Звездина, куда подавался шликер 50%-ной концентрации, полученный из порошка, отобранного из рукавного фильтра ИСА. Получено 50 л активированного шликера.
Результаты испытаний образцов, изготовленных способом
полусухого прессования под давление 25 МПа и обожженных
при температуре 1050 ºС, представлены в табл. 3
Таблица 3
Способ
активации
Свойства обожженных образцов
Предел
Средняя
Водопогпрочности
плотность,
лощение,
при сжатии,
кг/м3
мас. %
МПа
Без активации
1800
20,8
15,6
Механический
1870
22,4
13,9
1870
30,8
12,9
1890
31,3
11,7
1860
28,0
14,5
1880
35,6
15,1
Механический
с добавкой 10 %
диопсида
Механический
с добавками 10 %
диопсида
и 0,5 % С-3
Механотермический
Механотермический
с ударно-волновым
Результаты показали, что максимальные прочностные показатели достигаются при сочетании механотермической и
ударно-волновой активации. Однако водопоглощение при этом
213
не снижается (см. табл. 3). Для снижения водопоглощения
наиболее эффективно введение в массу добавок-плавней, особенно в сочетании с пластифицирующими ПАВ.
При полусухом прессовании количество вводимого в
шихту активированного шликера ограничивается влажностью
пресс – порошка (10–12 %). Может быть рекомендована технология с механотермической активацией сырья в ИСА, ударноволновой активацией части порошка, соответствующей формовочной влажности при пластическом способе. Эффективность
подобной технологии показана на примере Верх-Тулинского
сырья, являющегося сырьевой базой К3 «Ли Колор» (табл. 4)
Приведенные результаты показывают, что ударно-волновая активация позволила повысить предел прочности при сжатии на 37 %. Водопоглощение осталось без изменения.
Таблица 4
Состав
шихты
Формовочная
влажность, %
Без шликера
С неактивированным шликером
С активированным шликером
23
Свойства обожженных образцов
Предел
Средняя
прочноВодопогплотсти при
лощение,
ность,
сжатии,
мас. %
кг/м3
МПа
1830
19,6
14,4
1780
23,4
14,2
1810
26,9
14,2
Таким образом, направленным регулированием свойств
сырьевых смесей путем введения эффективных корректирующих добавок и использования новых технологических решений,
возможно существенно повысить качество керамического кирпича на основе низкокачественных местных глинистых пород.
214
Список литературы
1. Верещагин В. И. Диопсидовые породы – универсальное сырье для производства керамических и других силикатных
материалов / В. И. Верещагин, Ю. И. Алексеев, В. М. Погребенков // Промышленность строительных материалов.
Сер. 5. Аналитический обзор. – Вып. 2. – Москва :
ВНИИЭСМ, 1990. – 60 с.
2. Тацки Л. Н. Оценка эффективности различных способов активации глинистого сырья / Л. Н. Тацки, Е. В. Машкина //
Труды НГАСУ. – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин),
2007. – Т. 10, № 1 (39). – С. 32–38.
215
БЕЗОПАСНОСТЬ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
И ЭКОЛОГИЯ
216
217
УДК 631.6
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО
ПОКРОВА В ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
СРЕДНЕГО УРАЛА
В.Г. Двуреченский, канд. биол. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Потребность промышленности в сырье и энергии привела
к экологическому кризису тех регионов, в которых по сей день
ведется интенсивная добыча и переработка полезных ископаемых. Вмешательство человека в природные процессы, такие как
полное уничтожения почв и лесов, изменение рельефа, вынос
глубинных пород на поверхность и т.п., происходящих на Урале
уже около 300 лет, привели к экологической катастрофе, т.е. к
необратимым последствиям. Восстановление нарушенных
ландшафтов путем самовосстановления и рекультивации – процесс достаточно долгий и не приводящий ландшафт в первоначальное состояние. Мероприятия по реабилитации техногенных
земель не успевают охватить все площади. Таким образом, природа Урала имеет отрицательный баланс по выходу из экологических катастроф и кризисов, т.е. экологическая обстановка региона с каждым годом усугубляется.
Увеличение техногенной нагрузки на естественные ландшафты вызывает значительные нарушения целостности почвенного покрова вплоть до полного его уничтожения на огромных
площадях, что приводит к экологическому кризису. На территориях месторождений образуются техногенные ландшафты, на
поверхности которых со временем формируется почвенных покров, отличающийся от почвенного покрова естественных
ландшафтов. Состав почвенного покрова определяет почвенноэкологическое состояние ландшафта.
Изучение процессов почвообразования и прогноз развития
почв, формирующихся на отвалах техногенных ландшафтов во
218
всех биоклиматических зонах мира, представляет научный интерес, являясь частью проблемы восстановления почвенного покрова в целом. При этом возникает необходимость выявления
различных индикаторов, характеризующих почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов, по которым можно
было бы проследить скорость и направленность почвообразовательных процессов. Такие параметры, как количество, соотношение различных форм и фракций железа и распределение их в
почвенном профиле обладают индикаторной способностью.
Железо, являясь одним из основных элементов земной коры,
находясь в составе различных химических соединений содержащихся в почве, обладая при этом способностью менять валентность и свойства, способно диагностировать направление
почвообразования, а также типовые и подтиповые особенности
практически всех почв.
Групповой состав железа в профилях почв как естественных, так и техногенных ландшафтов отражает различные
внутрипочвенные процессы, такие как накопление гумуса, микроагрегация, формирование органо-минеральных комплексов
и др.
Поведение железа зависит от реакции среды, водного и
воздушного режима почв. В нейтральных и щелочных почвах
при достаточной аэрации железо не растворяется, поэтому его
непосредственная роль в почвообразовательных процессах может усилиться только с повышением увлажнения и снижением
аэрации. В кислой среде роль железа в почвообразовании значительно усиливается. Органические кислоты интенсивно разрушают минералы и способствуют усилению подвижности железа.
При изменении валентности железа из-за переизбытка влаги и
недостаточной аэрации железо приобретает наибольшую подвижность, что может приводить, при переменном водном режиме (влажность, сухость), к образованию кирас и конкреций и
обесцвечиванию почв или к полному выносу железа вертикальным и боковым стоком. Таким образом, изменение условий
219
почвообразования сопровождается перераспределением и сменой соотношений различных форм железа в профилях почв.
Как мы знаем, почвообразовательный процесс – есть совокупность явлений превращения и передвижения веществ и
энергии, протекающих в почвенной толще. Из этого следует,
что важнейшим компонентом почвообразовательного процесса
является превращение минералов почвообразующих пород, составляющих субстрат отвалов, а впоследствии и самих эмбриоземов посредством биологического, геологического и биохимического круговорота энергии и вещества. Скорость преобразования минералов определяется основными факторами почвообразования – это биота, климат, рельеф, материнские породы. В техногенных ландшафтах прибавляется антропогенный
фактор.
Почвообразовательные процессы делятся на три основные
группы. Микропроцессы – это процессы, в результате которых
осуществляется элементарное преобразование вещества на самой ранней стадии развития экосистемы. Мезопроцессы проявляются при сочетании и взаимодействии между собой микропроцессов, при этом обеспечивая специфические признаки эмбриоземов. Макропроцессы – это собственно почвообразовательные процессы или процессы, формирующие определенные
типы эмбриоземов техногенных ландшафтов со свойственной
им системой генетических горизонтов. Согласно классификации
почв техногенных ландшафтов почвенный покров в нарушенных экосистемах формируется сингенетично стадиям развития
растительных сукцессий. Типы эмбриоземов характеризуются
определенным строением слабовыраженного почвенного профиля и различаются по степени развитости биологических и
почвообразовательных процессов. В эмбриоземах инициальных
органогенных горизонтов нет; в органо-аккумулятивных обязательно есть горизонт подстилки; в дерновых – подстилки может
не быть, но обязательно есть дернина; в гумусово-аккумулятивных – всегда присутствует гумусово-аккумулятивный
горизонт.
220
Исследования проводились в 2013 г. в эмбриоземах, формирующихся на отвалах Елизаветинского железорудного месторождения. Объект расположен в черте г. Екатеринбурга. Субстрат отвала состоит из хаотичной смеси продуктов мезозойской коры выветривания. Возраст отвалов – 73 года.
Развитие эмбриоземов в бореальных техногенных экосистемах происходит по двум направлениям: 1) инициальные ↔
органо-аккумулятивные; 2) инициальные → органо-аккумулятивные → дерновые → гумусово-аккумулятивные.
Железо подразделялось на формы и фракции, согласно
классификации Зонна. Аналитическими методами определялось
валовое, силикатное и несиликатное железо. Из несиликатного
железа выделялись аморфные формы.
В пределах Уктусского лесопарка под вторичными лесами
диагностируются дерново-подзолистые почвы, которые определяются, как зональные. В дерново-подзолистых почвах происходят процессы, для которых характерно слабое биогенное
накопление аморфных и сильноокристаллизованных форм железа при резком обеднении всеми формами и полном выносе
аморфного железа из белесого (А2) горизонта. Горизонт В выделяется иллювиальной аккумуляцией железистых аморфных
фракций.
В горизонте С фиксируется железистая аморфная фракция и
сильноокристаллизованные формы. Фоновыми почвами, формирующимися в пределах железорудного месторождения, являются бурые лесные почвы, в которых характерно преобладание и повышение с глубиной слабоокристаллизованных и снижение аморфных и сильноокристаллизованных форм железа.
Бурая лесная почва характеризуется высоким содержанием и
равномерным распределением по профилю валового железа, в
составе которого силикатное железо преобладает над несиликатным. Аморфное железо накапливается в верхних горизонтах
и уменьшается вниз по профилю, по мере ослабления интенсивности выветривания и почвообразования, т.е. имеет аккумулятивный характер, что свойственно буроземообразованию.
221
Данные группового состава железа позволили определить
подтиповые особенности эмбриоземов органо-аккумулятивных.
Отмечается преобладание силикатного железа над несиликатным во всех почвах. В верхней части профиля эмбриоземов органо-аккумулятивных типичных и буроземоподобных, как и в
фоновой почве, аморфное железо аккумулируется в верхней части профиля, затем снижается в средней и немного увеличивается в нижней части. В эмбриоземах органо-аккумулятивных
псевдоподзолистых аморфная форма аккумулируется в нижней
части профиля.
Аморфное железо накапливается в верхних горизонтах и
уменьшается вниз по профилю, по мере ослабления интенсивности выветривания и почвообразования, т.е. имеет аккумулятивный характер, что свойственно буроземообразованию. В эмбриоземах органо-аккумулятивных псевдоподзолистых аморфное железо выносится из средней части профиля и накапливается в нижней, что свойственно подзолообразованию.
Групповой состав железа эмбриоземов и фоновых бурых
лесных имеет генетическое сходство:
а) преобладание силикатного железа над несиликатным
свидетельствует о слабой степени выветрелости пород, зависящей от каменистости субстрата, времени почвообразования;
б) аморфное железо накапливается в органогенных горизонтах, где представлено, в основном, органической фракцией,
так как в горно-таежной зоне происходит биогенное накопление
железа в результате преобразования растительного опада путем
интенсивной аккумуляции. Вниз по профилю содержание
аморфного железа снижается, т.е. подвижность железа падает;
в) процесс перехода аморфных фракций в окристаллизованные имеет обратимый характер – при избыточном увлажнении из окристаллизованных фракций могут образовываться
аморфные подвижные фракции железа, в основном, литогенного
происхождения. При осушении и аэрации они вновь кристаллизуются.
222
В почвах, формирующихся на Елизаветинском железорудном месторождении, направление почвообразования под
лесной, в основном, хвойной растительностью происходит по
типу буроземообразования. На открытых участках, под лесным
разнотравьем почвообразование происходит по типу подзолообразования. В почвенном покрове предполагается формирование,
как бурых лесных почв, так и дерново-подзолистых. Площадь
бурых лесных почв будет значительно превышать площадь дерново-подзолистых. Если учесть, что бурые лесные почвы обладают меньшими почвенно-экологическими функциями, по сравнению с дерново-подзолистыми, то техногенная экосистема по
своим биолого-экологическим характеристикам будет уступать
фоновым естественным экосистемам.
223
УДК 331.45
СПЕЦИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ТРУДА
О.Ю. Добрынина, специалист 1 категории
(Управление Росреестра по Новосибирской области)
С 1 января 2014 г. в соответствии с действующим законодательством работодатели обязаны проводить специальную
оценку условий труда работников. Аттестация рабочих мест являлась объективным инструментом оценки условий труда, но
работодатель в ней экономически заинтересован не был. Федеральный закон от 28.12.2013 г. № 426-ФЗ «О специальной оценке условий труда» устанавливает правовые и организационные
основы и порядок проведения специальной оценки условий труда, а также определяет права, обязанности и ответственность
участников специальной оценки условий труда. Специальная
оценка условий труда является единым комплексом последовательно осуществляемых мероприятий по идентификации вредных или опасных факторов производственной среды и трудового процесса и оценке уровня их воздействия на работника с учетом отклонения их фактических значений от установленных
уполномоченным Правительством РФ федеральным органом
исполнительной власти нормативов (гигиенических нормативов) условий труда и применения средств индивидуальной и
коллективной защиты работников [1]. Специальная оценка
условий труда не проводится в отношении условий труда
надомников, дистанционных работников и работников, вступивших в трудовые отношения с работодателями – физическими лицами, не являющимися индивидуальными предпринимателями. По результатам проведения специальной оценки условий труда устанавливаются классы (подклассы) условий труда
на рабочих местах (условия труда по степени вредности и/или
опасности подразделяются на четыре класса – оптимальные, допустимые, вредные и опасные условия труда).
Законом урегулированы права и обязанности работодателя и работника в связи с проведением специальной оценки
224
условий труда; порядок организации проведения специальной
оценки условий труда; перечень вредных или опасных факторов
производственной среды трудового процесса, подлежащие исследованию (испытанию) и измерению при проведении специальной оценки условий труда; порядок функционирования федеральной государственной информационной системы учета результатов проведения специальной оценки условий труда [1].
С целью приведения российского законодательства в соответствие с положениями Федерального закона «О специальной
оценке условий труда Федеральным законом от 28.12.2013 г.
№ 421-ФЗ внесены изменение в федеральные законы «Об индивидуальном (персонифицированном) учете в системе обязательного пенсионного страхования», «Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и
профессиональных заболеваний», «Об обязательном пенсионном страховании в Российской Федерации», «О трудовых пенсиях в Российском Федерации», Уголовный кодекс РФ, Кодекс
РФ об административных правонарушениях, Трудовой кодекс
РФ. Продолжительность рабочего времени конкретного работника устанавливается трудовым договором на основании отраслевого (межотраслевого) соглашения и коллективного договора
с учетом результатов специальной оценки условий труда. Ежегодный дополнительный оплачиваемый отпуск предоставляется
работникам, условия труда, на рабочих местах которых по результатам специальной оценки условий труда отнесены к вредным условиям труда 2, 3 или 4 степени либо опасным условиям
труда [3]. В ряде законодательных актов слова «аттестация рабочих мест по условиям труда» заменены словами «специальная
оценка условий труда», а также установлена зависимость размеров страховых взносов работодателей по дополнительным тарифам страховых взносов в Пенсионный фонд от установленных по результатам специальной оценки условий труда классов
условий труда. Положения законодательства, устанавливающие
административную ответственность за нарушение государственных нормативных требований охраны труда, и за наруше225
ние установленного порядка проведения специальной оценки
условий труда вступают в силу с 1 января 2015 г. [2].
В результате сравнительного анализа специальной оценки
условий труда и аттестации рабочих мест выявлены следующие
основные отличия:
1. Специальная оценка условий труда не проводится в отношении условий труда надомников, дистанционных работников и работников, вступивших в трудовые отношения с работодателями – физическими лицами, не являющимися индивидуальными предпринимателями. Аттестация рабочих мест исключалась для офисных работников.
2. Срок первичного проведения специальной оценки условий
труда вновь созданных рабочих мест составляет не менее 6 месяцев, при аттестации рабочих мест – не позднее одного года.
3. Специальной оценкой условий труда предусмотрено
декларирование соответствия условий труда государственным
нормативным требованиям охраны труда без проведения измерений, при аттестации рабочих мест декларирование не предусмотрено.
4. По результатам специальной оценки труда определяются дополнительные тарифы страховых взносов в Пенсионный
фонд:
Подкласс
условий труда
Дополнительный
тариф страхового
взноса, %
Опасный
4
8,0
Вредный
3.4
7,0
3.3
6,0
3.3
4,0
3.1
2,0
Допустимый
2
0,0
Оптимальный
1
0,0
Класс
условий труда
226
Результаты аттестации рабочих мест при назначении дополнительных тарифов страховых взносов в Пенсионный фонд
не учитывались.
5. Сокращенная продолжительность рабочего времени для
работников, условия труда на рабочих местах которых по результатам специальной оценки условий труда отнесены к вредным условиям труда 3 или 4 степени или опасным условиям, –
не более 36 ч в неделю. Может быть заменено на денежную
компенсацию в порядке, размерах и на условиях, которые установлены отраслевыми (межотраслевыми) соглашениями, коллективными договорами.
6. В случае применения работниками, занятыми на рабочих местах с вредными условиями труда, эффективных средств
индивидуальной защиты, прошедших обязательную сертификацию в порядке, установленном соответствующим техническим
регламентом, класс (подкласс) условий труда может быть снижен комиссией на основании заключения эксперта организации,
проводящей специальную оценку условий труда, на одну степень. При аттестации рабочих мест снижение класса (подкласса)
условий труда не предусматривалось.
Проведение специальной оценки условий труда в виде
единого комплекса процедур обеспечит:
– сокращение затрат работодателя на реализацию нескольких однотипных процедур по оценке условий
труда работников (АРМ, производственный контроль
условий труда, оценка риска на рабочих местах);
– сокращение затрат работодателя на проведение измерений всех действующих на рабочем месте факторов
производственной среды и трудового процесса за счет
выявления рисков повреждения здоровья на этапе,
предшествующем исследованиям;
– оценку условий труда работников с учетом защитных
свойств применяемых на рабочем месте средств индивидуальной защиты;
– эффективное управление профессиональными рисками
за счет определения показателей, формирующих уро227
вень профессионального риска отдельного работника
и предприятия в целом;
– возможность организации проведения эффективного
мониторинга состояния условий труда на рабочих местах и разработки профилактических мероприятий по
сохранению здоровья и обеспечению безопасности работников.
Специальная оценка условий труда, которая заменит проведение аттестации рабочих мест, позволит централизовано
определять уровень и порядок начисления компенсаций, тарифов страхования рисков, а также размер отчислений, которые
будут обязательны для работодателя, отвечающего за обеспечение достойных условий труда и высокого уровня их безопасности.
Список литературы
1. О специальной оценке условий труда : федеральный закон
РФ от 28.12.2013 г. № 426-ФЗ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rosmintrud.ru
2. О внесении изменений в отдельные законодательные акты
Российской Федерации в связи с принятием Федерального
закона «О специальной оценке условий труда» : федеральный закон РФ от 28.12.2013 г. № 421-ФЗ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rosmintrud.ru
3. Трудовой кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://kzotrf.ru
228
УДК 004.031
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
JACOBI-4 ДЛЯ МНОГОМЕРНОГО АНАЛИЗА
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ
В.М. Ефимов, д-р биол. наук, профессор,
В.Г. Двуреченский, канд. биол. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск),
И.А. Штайгер, магистрант, Д.А. Полунин, магистрант
(НГУ, г. Новосибирск)
Программный комплекс JACOBI-4 предназначен для решения научных проблем, связанных с обработкой разнородных
описаний, в первую очередь, в биологических и экологических
исследованиях, посредством геометрического представления
любого набора объектов множеством точек в евклидовых пространствах через вычисление матриц сходства–различия между
их описаниями и сведение их к матрицам евклидовых расстояний [1–4]. По нашему замыслу, пользователь должен только ясно представлять конечную задачу и уметь скомпоновать (или
даже только подправить) не слишком сложный сценарий обработки его данных, составленный на понятном и доступном ему
языке. Сценарий – скрипт – пишется на входном языке, близком
к естественному, в формате *.csv пакета Excel. Это позволяет
составлять и редактировать скрипт как посредством Excel, так и
любым текстовым редактором. Все, что идет после “//”, считается комментарием. Ниже приведен в текстовом и табличном виде
скрипт, использованный нами для расчетов.
Методом главных компонент обработаны 44 физикохимических показателя 5 горизонтов бурой таежной (фоновой)
почвы и 10 – эмбриоземов техногенных ландшафтов Кузбасса
разного возраста.
229
Скрипт в текстовом виде
НАЧАЛО;;;;;;;
echo;центрирование и нормирование;;;;;;
copy;Почвы1.csv;__P1.csv;;;;//;Копировать файл
copyColumns;__P1.csv;__PT.csv;__P1.csv;[$B..$c];;
//;Выборка столбцов таблицы
transpose;__P1.csv;__P1-t.csv;;;;//;транспонировать
centre;__P1-t.csv;__P1-tc.csv;;;;//;центрировать строки
normalize;__P1-tc.csv;__P1-tn.csv;;;;//;нормировать на длину
transpose;__P1-tn.csv;__P1-n.csv;;;;//;транспонировать
;;;;;;;
echo; главные компоненты;;;;;;
euclidean_metric;__P1-n.csv;__P1-dist.csv;;;;
//;Евклидова метрика
pco;__P1-dist.csv;__P1-PCo.csv;__P1-Pco-l.csv;;;
//;Метод главных координат
transpose;__P1-PCo.csv;__P1-Pco-t.csv;;;;//;транспонировать
correlation;__P1-tn.csv;__P1-Pco-t.csv;__P1-corr.csv;;;
//;корреляция по строкам
appendRight;__P1-n.csv;__P1-PCo.csv;__P1-nPCo.csv;;;
//;Дописать таблицу справа
appendRight;__P1-nPCo.csv;__PT.csv;__P1-nPcoT.csv;;;
//;Дописать таблицу справа
;;;;;;;
nmds;__P1-dist.csv;__P1-nmds.csv;3;0.99;10;
//;Неметрическое многомерное шкалирование
euclidean_metric;__P1-nmds.csv;__P1-dist2.csv;;;;
//;Евклидова метрика
mantel_test;__P1-dist.csv;__P1-dist2.csv;__P1-mantel.csv;1000;;
//;Тест Мантеля
appendRight;__P1-nPcoT.csv;__P1-nmds.csv;__P1nPcoTnmds.csv;;;
//;Дописать таблицу справа
КОНЕЦ;;;;;;;
230
Скрипт в табличном виде (комментарии удалены)
НАЧАЛО
copy
центрирование
Почвы1.csv
copyColumns
P1.csv
PT.csv
transpose
P1.csv
P1-t.csv
centre
P1-t.csv
P1-tc.csv
normalize
P1-tc.csv
P1-tn.csv
transpose
P1-tn.csv
P1-n.csv
echo
главные
компоненты
euclidean_metric
P1-n.csv
P1-dist.csv
pco
P1-dist.csv
P1-PCo.csv
transpose
P1-PCo.csv
P1-Pco-t.csv
correlation
P1-tn.csv
P1-Pco-t.csv
appendRight
P1-n.csv
P1-PCo.csv
appendRight
P1-nPCo.
csv
PT.csv
nmds
P1-dist.csv
euclidean_metric
P1-nmds.csv
P1nmds.csv
P1-dist2.csv
mantel_test
P1-dist.csv
P1-dist2.csv
appendRight
P1-nPcoT.csv P1-nmds.csv
echo
и
нормирование
P1.csv
КОНЕЦ
231
P1.csv
[$B..$c]
P1-Pco-l.csv
P1-corr.csv
P1-nPCo.
csv
P1-nPcoT.
csv
3
P1-mantel.
csv
P1nPcoTnmds.
csv
0.99
1000
На рис. 1 видно, что фоновая почва расположена отдельно, и эмбриоземы техногенных ландшафтов в ходе своей эволюции от инициальных и органо-аккумулятивных до дерновых
и гумусово-аккумулятивных к ней не только не приближаются,
а даже отдаляются. Это означает, что итогом будет формирование новой почвы, отличающейся от фоновой по своим физикохимическим характеристикам [5].
Рис. 1. Расположение фоновых почв и эмбриоземов
техногенных ландшафтов Кузбасса на плоскости
первых двух главных компонент
На рис. 2 видно, что глубокие горизонты (50–60 см) заняли отдельную область в правом верхнем квадранте, тогда как
верхние и средние горизонты, в основном, расположились левее
и ниже.
232
Рис. 2. Расположение фоновых почв и эмбриоземов
техногенных ландшафтов Кузбасса на плоскости
I и III главных компонент
Основное направление эволюции техногенных ландшафтов прослеживается по главной диагонали графика, причем видно, что глубокий горизонт дернового ландшафта отстает от
расположенных выше. Видно и то, что последняя на настоящий момент стадия эволюции – гумусово-аккумулятивный
ландшафт – даже несколько возвращается к начальным стадиям.
Разработка программного комплекса поддержана грантом
РФФИ № 13-07-00315 «Интеллектуальный анализ и комбинирование гетерогенных данных».
233
Список литературы
1. Программно-алгоритмический комплекс для многомерного
анализа микрочиповых данных / В. М. Ефимов [и др.] //
Постгеномные методы анализа в биологии, лабораторной
и клинической медицине: геномика, протеомика, биоинформатика : мат-лы II Междунар. науч.-практич. конференции. – Новосибирск, 2011. – C. 120.
2. Efimov V. M. Heterogenic data mining and combining /
V. M. Efimov, V. Y. Kovaleva // 8-th Int. Conf. on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\Systems Biology. –
Novosibirsk, 2012.
3. Анализ соответствия и комбинирование молекулярногенетических и морфологических данных в зоологической
систематике / В. Ю. Ковалева [и др.] // Известия РАН. –
2012. – № 4. – С. 404–414.
4. JACOBI-4 – программно-алгоритмический комплекс для
анализа многомерных данных / В. М. Ефимов [и др.] //
Актуальные вопросы строительства : тру. VI Всерос. конференции. – Новосибирск, 2013. – С. 325–329.
5. Двуреченский В. Г. Особенности содержания гумуса в эмбриоземах техногенных ландшафтов и в зональной почве
лесостепной зоны Кузбасса / В. Г. Двуреченский // Сибирский экологический журнал. – 2011. – № 5. – С. 707–712.
234
УДК 658.512.23
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ УСТОЙЧИВОСТИ
СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК – МАШИНА»
А.В. Сивильгаев, канд. с.-х. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
Появление новых производственных процессов, сложнейших технических систем «человек – машина», увеличивает
энерговооруженность техносферы, помогая улучшать социально-экономические возможности общества, одновременно привносят новые опасные и вредные факторы, масштабы которых
постоянно возрастают. По официальной статистике ООН, опасные и вредные факторы не имеют тенденции к снижению, одновременно растет количество тяжелых производственных травм
и профессиональных заболеваний. Международной организацией труда (МОТ) ежегодно берутся на учет более 180 тыс.
несчастных случаев с летальным исходом и свыше 145 млн производственных травм и профзаболеваний, при этом ежегодный
экономический ущерб составляет около 1 % мирового национального продукта [2]. Эти данные, имеющие тенденцию роста,
а не снижения, свидетельствуют об особой актуальности проблем устойчивости и безопасности системы «человек – машина»
и требуют первоочередного и незамедлительного их решения.
Деятельность человека является не просто важным, необходимым звеном, а определяющим в обеспечении функционирования и взаимосвязи технических систем. При этом, оперируя
энергетическими и информационными потоками, он решает задачи восприятия информации, ее оценки, анализа и обобщения
на основе заранее выработанных критериев, характерных для
каждой технической системы индивидуально, принимает решения и выполняет конкретные действия в алгоритме работы системы «человек – машина» [1]. Однако на всех этих этапах деятельности (решения задач) возможны ошибочные действия человека. Анализ данных по техногенным авариям и катастрофам
показывает, что значительная доля опасностей возникает в ре235
зультате ошибочных, неправильных действий человека, когда
он сам становится источником опасности. По статистике около
45 % аварийных ситуаций на АЭС, свыше 60 % аварий на объектах с повышенным риском, 80 % авиакатастроф, а также 90 %
автоаварий происходит из-за ошибок человека. Вся эта статистика, вместе с данными МОТ, заставляет задуматься: а что
дальше! и что делать? Чем может ответить наука на подобный
вывод статистики.
Эффективная разработка технологий и средств БЖД не
может обойтись без изменения подхода к исследованию и проектированию систем «человек – машина», без изменения базовых методологических схем построения БЖД как научной, так и
практической области. Здесь весьма полезными оказались положения и модели приоритетной для нашей страны теории
функциональных систем, постулированной и опубликованной
еще в 1932 г. выдающимся учеником И.П. Павлова академиком
П.К. Анохиным и развиваемой научной школой академика
К.В. Судакова. Теория функциональных систем – не только методологический принцип исследования процессов разной природы. Она базируется на экспериментальных доказательствах
объективности существования функциональных систем различного уровня организации. Задача объективации подобных
функциональных систем порой сложнее из-за недостатка соответствующего экспериментального материала и явной сложности его получения. Некоторые функциональные системы гомеостатического, интеллектуального и поведенческого уровней в
настоящее время относительно изучены, другие нет. Часто из-за
недостатка экспериментального материала приходится ограничиваться общими положениями теории функциональных систем, как средствами постановки новых исследовательских задач, постулирования принципиально новых подходов к явлениям [5]. Научные исследования и результаты школы П.К. Анохина легли в основу формирования многих новых научных
направлений: физиологической кибернетики, нейрокибернетики, функциональной нейрохимии, теории интерактивной деятельности нейрона и др. Значение идей П.К. Анохина и ученных
236
его школы в значительной мере определяют перспективы, которые эти идеи открывают для новых исследований функциональных систем в различных научных и практических приложениях,
в том числе и в безопасности жизнедеятельности.
В качестве примера – появление нового научнопрактического направления деятельности, объясняемого термином «инфография» применительно к проблемам инноваций, системного анализа, управления, автоматизации проектирования,
обработки информации и т.д. Целью инфографии является соорганизация двух и более деятелей, а также следов их деятельности для гарантированного достижения запланированного результата [5]. Последовательность этапов перехода от мыследеятельности к разным видам деятельности является одним из постулатов «инфографии», объектом и предметом научнопрактических исследований в этой области знаний. Итак, методология для исследований надежности системы «человек – машина» есть, однако повлиять на страшную статистику аварий и
катастроф наука пока не может.
Давайте попробуем разобраться в этой ситуации на примере аварий и катастроф авиационной техники. В авиации, как
нигде больше, существует огромное количество регламентирующих бумаг, начиная с процесса проектирования, далее процесса изготовления деталей и узлов самолета, его сборки, наземной
обработки всех его систем, этапов предполетной подготовки и
летных испытаний на различных режимах. Вся эта масса стандартов, технологий инструкций, наставлений и профилей полетов по замыслу их авторов должна обеспечивать качественное
производство и безаварийную эксплуатацию авиационной техники. На это же должны были работать и системы регулярной
аттестации и тренажерных тренировок технического и летного
состава. Однако, несмотря на такое обилие регламентирующих
документов избежать тяжелых аварий и катастроф в авиации
пока не удается. По моему опыту, причиной их являются ошибки экипажа в 90 % случаев, причем при анализе этих летных
происшествий ошибка экипажа не поддавалась логическому
объяснению, т.е. ошибки были совершены, когда, казалось бы,
237
их совершить просто невозможно. Вот один из примеров: при
заходе на посадку двухместный штурмовик упорно шел ниже
глиссады и столкнулся с землей, не долетев до начала полосы
аэродрома ~ 1,5 км, как самолет польского президента. После
расшифровки бортовых самописцев выяснилось, что все системы самолета работали исправно, кроме того руководитель полетов неоднократно предупреждал экипаж, что они идут ниже
глиссады. Для всех нас, кто был на земле, это был шок. Почему
экипаж не реагировал на показания приборов, на информацию
руководителя полетов, неизвестно. И так во всех вышеуказанных 90 % случаев: почему в штатной ситуации экипаж не смог
выполнить простейшие действия, что случилось с их рефлекторной дугой, куда делась их адекватность, почему они ошиблись?
«Свойства человека ошибаться является функцией его
психологического состояния, и интенсивность ошибок во многом зависит от состояния окружающей среды и действующих на
человека нагрузок. При умеренных нагрузках качество работы
оператора оказывается оптимальным, поэтому умеренную
нагрузку можно рассматривать как условие, достаточное для
обеспечения внимательной работы человека-оператора» [2]. Заметьте, не сказано ни слова об исключении ошибки, а сказано,
что работать он (оператор) в условиях умеренных нагрузок будет внимательно! И далее: «В системе "человек – среда обитания", человек является самой изменчивой составляющей.
Его поведение определяется массой индивидуальных факторов.
Часто разные операторы аналогичные задания выполняют неодинаковыми действиями». Непонятно, по каким критериям
мозг выбирает из потока информации главную. Очевидно, что
прогнозирование надежности технической системы без учета
надежности работы человека, управляющего техникой, не может отражать истинную картину безопасности. В литературных
источниках по надежности по сей день внимание уделяется в
основном технической системе и совсем не учитывается надежность человека, управляющего этой системой. На недопустимость такого подхода еще около 50 лет назад указывал заслу238
женный летчик-испытатель Н.В. Адамович в своей работе
«Управляемость машин», в которой он попытался исследовать
человеческий фактор. По его мнению, возникла неотложная
проблема создания банка данных ошибок человека-оператора,
их классификация и анализ причин возникновения. Однако
сформировать такой банк, особенно банк эксплуатационных
данных, довольно трудно, поскольку для этого требуется тщательная регистрация действий в реальных условиях эксплуатации.
В настоящее время известны два крупных банка только
экспериментальных данных о параметрах эксплуатации оборудования. Одним из них является Система регистрации и оценок
данных о качестве работы (OPREDS), позволяющая автоматически следить за всеми действиями оператора. Однако она применяется только в некоторых ситуациях (например, в системах
коммуникации). Другим примером является Банк данных о частоте ошибок по вине человека, созданный фирмой Sandy
(SHERB).
Итак, можно сделать неутешительный вывод о том, что
сегодня расчет характеристик надежности системы «человек –
машина» является некой банальной процедурой, ничем не связанной с конечной целью проектирования сложной технической
системы, и объясняется это полным отсутствием эксплуатационных данных о состоянии систем гомеостаза человек-оператор и воздействия на него внешних факторов. В частности в
авиации, мы, на мой взгляд, довольно преуспели в создании
устройств регистрации различных параметров работоспособности самолетных систем, при этом имеем полное отсутствие данных о состоянии параметров внутренней среды летчика и воздействующих на него факторов. Отсюда задача номер один –
разработка и внедрение систем регистрации параметров гомеостаза оператора и воздействующих на него внешних факторов.
Это позволит не только объективно анализировать нештатные
ситуации, возникающие в системе «человек – машина», но и создать банк эксплуатационных данных, который позволит определить не только границы «адекватности» оператора, но и воз239
можность воздействия на него с целью обеспечения ее временной составляющей в которой ошибка оператора исключена полностью.
Список литературы
1. Аствацатуров А. Е. Инженерные методы безопасности систем «человек – техника – среда» / А. Е. Аствацатуров,
М. А. Басилаиа. – Ростов-на-Дону : Издательский центр
ДГТУ, 2006. – 130 с.
2. Безопасность жизнедеятельности / под общ. ред. С. В. Белова. – Москва : Высшая школа, 2006.
3. Макаров Н. Н. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса: теория,
проектирование, применение / Н. Н. Макаров. – Москва :
Машиностроение ; Полет, 2009. – 760 с.
4. Безопасность жизнедеятельности. Организационно-антропотехническая надежность функциональных систем мобильной среды строительного производства / В. О. Чулков
[и др.]. – Москва : АСВ, 2003. – 176 с.
5. Инфографическое моделирование комплексной безопасности в антропотехнике интеллектуальных функциональных
систем / под общ. ред. В. О. Чулкова. – Москва : АРГУС,
2008. – 216 с.
240
УДК 69:501/502
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ РОССИИ
Е.Н. Филонова, канд. биол. наук, доцент
(НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск)
В России 2013 г. был объявлен годом охраны окружающей среды, что весьма актуально в эпоху глобальных экологических проблем. Строительная отрасль усугубляет проблемы загрязнения окружающей среды и исчерпания природных ресурсов (в том числе и энергетических). Например, на нужды жилищно-строительного комплекса расходуется в год почти
240 млн т условного топлива (тут), что составляет 20 % всех потребляемых в стране топливно-энергетических ресурсов.
Экспертные оценки свидетельствуют, что Россия обладает
гигантским потенциалом энергосбережения – более 40 % от общего энергопотребления (400–500 млн тут в год). Причем
1/3 потенциала сосредоточена в отраслях промышленности и
строительства, еще 1/3 – в топливно-энергетического комплексе
(ТЭК), 1\4 – в ЖКХ (см. таблицу). Энергосбережение решает
проблемы исчерпания ресурсов и загрязнения, а при выше изложенных цифрах сократятся выбросы парниковых газов на
20–30 % [1].
Что касается политики энергосбережения, то в России
стали думать об экономии энергии только в середине 1990-х гг.
В 1996 г. был принят первый в современной России Федеральный закон «Об энергосбережении» № 28-ФЗ от 3.04.96 г. Однако он фактически не заработал. Изначально задумывался как
«рамочный» и далее должны были приниматься подзаконные
акты, предписания, постановления Правительства РФ и министерств, но практически ничего сделано не было. Поэтому
в стране невозможно было воплотить в жизнь Федеральную целевую программу «Энергосбережение России», принятую в
1998 г.
241
Практически до 2009 г. реальной работы по энергосбережению в рамках правительственных и региональных программ
не проводилось.
Потенциал технологического энергосбережения
в различных отраслях экономики России [1]
Отрасль
Электроэнергия,
млрд кВт/ч
Централизованное
теплоснабжение,
млн Гкал
Топливо,
млн тут
Всего,
млн тут
Топливноэнергетический
комплекс
29–35
70–80
99–110
120–135
Промышленность
и строительство
110–135
150–190
49–63
110–140
Транспорт
7–11
–
22–26
23–30
Сельское
хозяйство
4–5
5
9–11
12–15
Коммунальнобытовой сектор
70–74
120–135
51–60
95–110
Итого:
220–260
345–410
230–270
360–430
Однако до 2009 г. была принята «Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.» (утверждена распоряжением
Правительства РФ № 1234-р от 28.08.2003 г.). Энергетическая
стратегия – основной документ, содержащий систему научно
обоснованных утверждений о приоритетах долгосрочной
энергетической политики государства и механизмах ее реализации.
В данной стратегии были разработаны два базовых варианта – оптимистический и умеренный, так как экономика России всегда зависела и зависит от мировой конъюнктуры на топливно-энергетические товары и цен на них [2].
242
Для России характерна высокая энергоемкость ВВП (в 3
раза выше, чем в странах ЕС), что делает экономику неэффективной. Доля энергозатрат в стоимости промышленной продукции составляет 18 %, хотя в советское время было 3–10 %. В соответствии с «Энергетической стратегией России на период до
2020 г. » необходимым условием является снижение энергоемкости экономики в 2,2 раза в оптимистическом варианте и
1,8 раза в умеренном. Мировое энергетическое агентство прогнозировало цифру – 1,4. Европа очень заинтересована в снижении наших энергозатрат, так как поставки газа из России в ЕС
определяются разницей между добычей и внутренним потреблением газа.
Перечислим основные российские причины высокой энергоемкости экономики:
– суровый климат, большие расстояния, труднодоступность многих месторождений;
– высокая доля энергоемких отраслей в промышленности;
– энергорасточительные технологии при производстве и
потреблении;
– отсутствие экономических стимулов для внедрения
энергоэффективных технологий (в частности, из-за
низких цен на газ) и т.д.
Если перечисленное подтвердить примерами в цифрах, то
Россия имеет:
– перерасход топлива для теплоснабжения до 30 % из-за
несовершенства котельных и тепловых станций;
– низкие внутренние цены: на газ – 20 % от экспортной
цены, на уголь – 57 %, на нефть – 72 %;
– ненормальное соотношение цен между разными энергоносителями: газ стоит в 2 раза дешевле угля
(на 2001 г. – 16,6$/тут против 30,3$/тут), следовательно, в нашей стране отсутствуют стимулы для развития
угольных технологий (в России при производстве
243
электричества доля газа составляет 42,6 %, а угля –
всего 20,1 %; в США соответственно – 19 и 50 %) [3].
Сейчас ряд ведущих промышленно развитых государств
имеют свои национальные энергетические стратегии и программы – Дания, Финляндия, Германия, США и др., а также Европейский Союз (ЕС) в целом. Например, программа Евросоюза
по энергосбережению и защите климата до 2020 г. («Программа
20-20-20», принятая Европейским парламентом 17.12.2008 г.).
Основные цели этой программы следующие:
– снижение энергопотребления на 20 % (по сравнению с
1990 г.);
– сокращение выброса углекислого газа на 20 % (по
сравнению с 1990 г.);
– увеличение доли использования возобновляемых источников энергии в общем энергетическом балансе до
20 % [4].
На данный момент Россия пытается не отставать от ведущих мировых держав. Она реально присоединилась к самому
модному мировому тренду последних десятилетий – экономии
энергии. В 2009 г. в нашей стране стали активно совершенствовать законодательную базу. Были приняты:
1. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…» № 261-ФЗ от
23.11.2009 г.
2. Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» № 384-ФЗ от 30.12.2009 г.
3. Федеральный закон «Технический регламент «О требованиях пожарной безопасности» № 123-ФЗ от 22.07.2008 г.
4. Постановление Правительства РФ «Об утверждении
правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам
определения классов энергетической эффективности многоквартирных домов» № 18 от 25.01.2011 г.
244
В связи с тем, что в 2009 г. в нашей стране были поставлены новые задачи и выбраны новые приоритеты развития на
смену «Энергетической стратегии России на период до
2020 г.» был принят документ долгосрочной энергетической политики государства – «Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.» (утверждена распоряжением Правительства
Российской Федерации от 13.11.2009 г. № 1715-р). В данной
стратегии перечислены конечные результаты [5]:
– гарантированная энергетическая безопасность России
и ее регионов;
– снижение зависимости экономического благосостояния страны от нефтегазового сектора с уменьшением
доли топливно-энергетического комплекса в структуре валового внутреннего продукта с 30 до 18 %;
– снижение удельной энергоемкости валового внутреннего продукта не менее чем в 2,3 раза;
– снижением доли газа в структуре внутреннего потребления топливно-энергетических ресурсов с 52 до
46–47 % и увеличением доли нетопливной энергетики
с 11 до 13–14 %;
– экологическая безопасность и эффективность развития
с ограничением объема выбросов парниковых газов к
2030 г. до уровня 100–105 % объема указанных выбросов в 1990 г.
Таким образом, начиная с 2009 г., Россия активно решает
вопросы энергетической и экологической безопасности, не отстает от ведущих развитых государств, которые имеют свои
национальные энергетические стратегии. Однако, в отличие от
европейских и американских программ, российскому потребителю не предоставляются ни льготы, ни налоговые преференции
за энергосбережение, а как показывает зарубежный опыт – чрезвычайно малоэффективно.
245
Список литературы
1. Госсен Л. П. Экология нефтегазового комплекса /
Л. П. Госсен, Л. М. Величкина. – Томск : Изд-во Том. ун-та,
2007. – 184 с.
2. Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.
(утверждена распоряжением Правительства РФ от 28.08.
2003 г. № 1234-р).
3. Муратов О. Э. Канцерогенные риски тепловой и атомной
энергетики / О. Э. Муратов, М. Н. Тихонов // Безопасность
жизнедеятельности. – 2004. – № 6. – С. 32–40.
4. Шубин И. Л. Законодательство по энергосбережению в
США, Европе и России. Пути решения / И. Л. Шубин,
А. В. Спиридонов // БСТ. – 2012. – № 2. – С. 14–18.
5. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.
(утверждена распоряжением Правительства Российской
Федерации от 13.11.2009 г. № 1715-р).
246
СОДЕРЖАНИЕ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ
Адищев В.В., Роот В.В.
Моделирование процесса образования
и роста трещин в изгибаемых
железобетонных элементах……………………5
Коробова О.А., Бирюкова О.А.
Методологические подходы к вопросу
учета деформационной анизотропии
в расчетах грунтовых оснований……………. 11
Митасов В.М., Карасев М.А.
Опыт экспериментальной оценки
влияния заранее организованных
трещин на жесткостные
характеристики балок………………………… 17
Митасов В.М., Логунова М.А.
Некоторые задачи проектирования
железобетонных каркасов для зданий
и сооружений в сейсмоопасных зонах……… 19
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО
И ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА
Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Сосна В.М.,
Зеленин А.М., Буянова С.С.
Регенерация прикрепленной микрофлоры
в аэротенке водо-воздушным способом……. 25
247
АРХИТЕКТУРА, ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО
И ОРГАНИЗАЦИЯ СОЦИОКУЛЬТУРНОГО
ПРОСТРАНСТВА
Карелин Д.В.
Территориальное планирование:
социальная ответственность………………… 33
Королев В.В.
Оптимальные размеры экологического
каркаса урбанизированных территорий
западносибирского региона…………………. 34
Каратаев В.А., Адонкина Е.В.
Проблемы нормирования инсоляции
и приемы улучшения инсоляции
зданий и территорий………………………….. 40
Мурашко О.О.
Современные тенденции ландшафтного
дизайна – арборскульптура:
темпы развития……………………………….. 44
Скуднева М.В.
Архитектурно-планировочное решение
абхазского жилища (конец XVIII –
вторая половина XIX вв.)……………………. 48
Федотова И.А.
Современные модели средовых
пространств в планировочной
структуре города……………………………… 53
Чистюхин М.О.
Оптимизация градостроительного
зонирования на примере Кемеровского
района Кемеровской области……………….. 57
Адаменко А.М.
Методологические основания
ландшафтного проектирования
городской среды……………………………… 61
248
ПРИРОДООХРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ,
ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ
ОБРАЗОВАНИЙ И ОТХОДОВ
Шефер М.П.
Динамика уплотнения модельного
осадка гидроксида железа
в низкотемпературных водах………………… 69
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИИ,
МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Ломухин В.Б., Дмитриев М.П., Виноградов А.Б.
Инновационная эксплуатация
строительно-дорожных комплексов
в тяжелых условиях на примере
песчаного карьера……………………………. 77
Попов Н.А.
Микропроцессорное управление
приточной камерой с рециркуляцией………. 82
Ломухин В.Б., Шарифуллин С.Н.
Трибологические основы безразборного
восстановления изношенных
поверхностей узлов трения
двигателей внутреннего сгорания…………… 87
Речицкий С.В., Речицкая О.С.
Уплотнение дорожно-строительных
материалов катком с изменяемой
кривизной вальца в зоне контакта…………… 92
Ахмаметьев М.А.
Методы измерения параметров
емкостных датчиков……………………………99
249
Абраменков Д.Э., Грузин А.В.
Пневматический ударный механизм
с управляемым дросселем промежуточной
камеры навесного молота для разрушения
локальных объектов при реконструкции
в стесненных городских условиях………….. 106
Абраменков Д.Э., Куликов А.В.
Пневматический ударный механизм
с управляемым дросселем промежуточной
камеры молота для погружения свай
и шпунтовых элементов……………………… 112
Титов М.М., Волков М.С., Райсканов Д.А.
Расчет технологии зимнего
бетонирования по методу «термос»
с использованием критериев подобия….…… 117
Титов М.М., Гутфройнд В.В.
Сочетание конструктивного
и потребительского подходов
в энергосбережении при реконструкции
существующего жилого фонда……………….. 124
Шокпаа Ч.В.
Разработка модели оптимизации
инвестиционного проекта
ремонтно-строительных мероприятий
в жилищном секторе…………………………. 127
Нудьга И.К., Лось В.А.
Трудные шаги реформы ЖКХ………………. 133
Лось В.А., Максименко Л.А.
Обзор программного обеспечения
для целей создания стройгенпланов
и календарных графиков…………………….. 139
Кондратьев Н.А., Черепанова М.В.
Роль и значение СРО в деятельности
строительных организаций………………….. 141
250
Сафарян Г.Б., Герасимов В.В.
Организационная надежность
производственных проектов строительных
объектов………………………………………. 146
Федорова Т.М., Федорова Г.В., Семерикова А.В.
Об основных результатах расчетов
доступности ипотечного жилищного
кредитования в РФ…………………………… 152
Коробова О.А., Козлинская Л.А., Конюхова А.Б.,
Коваленко Г.А.
Методологические подходы
к решению вопросов реконструкции
жилых домов постройки 1940–1960-х гг. …… 158
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ,
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ
ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ
Соппа М.С., Беневольский С.С.
Численное решение задачи
проектирования универсальных
рассеивателей………………………………… 163
Бобоев К.С.
Конечно-разностный метод решения
обратной задачи для 𝑃𝑛 приближения
кинетического уравнения переноса………… 171
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И ТЕХНОЛОГИИ
Машкин А.Н., Бердов Г.И., Виноградов С.А.,
Крутасов Б.В.
Высокочастотный диэлькометрический
анализ гидратации цемента…………………. 179
251
Хадбаатар А., Стенина Н.Г., Машкин Н.А.
Исследование золошлаковых отходов
ТЭЦ Монголии для автодорожного
строительства…………………………………. 185
Бердов Г.И., Виноградов С.А., Машкин А.Н.
Контроль влияния количества
минеральной добавки на свойства
цементного камня……………………………. 189
Гичко Н.О., Бердов Г.И., Ильина Л.В.,
Теплов А.Н.
Влияние высокодисперсных
минеральных наполнителей
на формирование структуры и свойств
портландцементных строительных
материалов…………………………………….. 193
Кучерова Э.А., Сат Д.Х.
Керамический стеновой материал
на основе низкосортного суглинка
и цеолитсодержащей породы………………… 200
Овчаренко Г.И., Мосеевский И.С.
Исследование водоотделения
высокоподвижных бетонных смесей……….. 205
Тацки Л.Н., Машкина Е.В.
Пути повышения качества
керамического кирпича
на основе низкокачественного
местного сырья……………………………….. 209
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
И ЭКОЛОГИЯ
Двуреченский В.Г.
Особенности формирования почвенного
покрова в техногенных экосистемах
среднего Урала……………………………….. 217
252
Добрынина О.Ю.
Специальная оценка условий труда………….
Ефимов В.М., Двуреченский В.Г.,
Штайгер И.А., Полунин Д.А.
Применение программного комплекса
JACOBI-4 для многомерного анализа
экологических данных………………………..
Сивильгаев А.В.
Некоторые вопросы устойчивости
системы «человек – машина»………………..
Филонова Е.Н.
Энергетическая и экологическая
безопасность России………………………….
253
223
228
234
240