Construction and Geotechnics

Предлагается комбинированный подход для моделирования больших свайных полей, основанный на цилиндрической геомеханической модели сваи по определению численным методом длительной сдвиговой жесткости прорезаемого сваей многослойного массива грунта, как по вертикали в виде решения осесимметричной задачи, так и в горизонтальном направлении, как для балки на упругом основании с последующим переходом к динамической горизонтальной жесткости свайного поля. На этапе формирования основного сочетания постоянных и длительных воздействий осесимметричное решение обладает наглядностью при анализе напряженно-деформированного состояния сваи и грунта по сравнению с апробированными аналитическими методами. Горизонтальная жесткость рассматривается как для дискретной одиночной изгибаемой сваи в среде упругого слоистого полупространства. Указанные методы численного моделирования деформаций одиночной сваи позволяют расширить алгоритм аналитического расчета большеразмерного свайного поля, который, в свою очередь, модифицирован авторами путем исключения деформаций ствола сваи за счет его естественного учета в конечно-элементной постановке, а также за счет введения параметра предельного радиуса влияния одиночной сваи на осадку соседних свай. В настоящей публикации авторами описан методический подход к построению модели большеразмерного свайного поля на втором этапе кратковременных или особых динамических воздействий. Предложен переход к интегральной жесткости свайных групп с учетом пространственной динамической модели для большеразмерного свайного фундамента. Рассмотрены сопутствующие численные проблемы при моделировании пространственного массива грунта, волнового метода определения дискретности задачи, замены подстилающего полупространства контактной моделью.

Разработка глубоких котлованов в условиях плотной городской застройки зачастую приводит к образованию дополнительных осадок зданий, попадающих в зону влияния нового строительства. Наиболее чувствительными к таким осадкам, согласно нормативной литературе, являются здания исторической застройки. В качестве одного из способов регулирования дополнительных осадок зданий в зоне влияния глубоких котлованов является компенсационное нагнетание. Создаваемая в грунтовом основании сетка гидроразрывов создает дополнительное боковое обжатие грунта и изменяет его физико-механические свойства. В статье рассматривается реальный пример аварийной ситуации на одном из объектов в г. Тюмени, где при разработке котлована проектной глубиной 6,3 м под строительство пятиэтажного здания с расширенным двухуровневым подземным пространством были выявлены существенные сверхнормативные осадки прилегающего к котловану исторического здания и повреждение его несущих конструкций, как следствие развития дополнительных осадок. Целью настоящего исследования является оценка эффективности проведения компенсационного нагнетания по манжетной технологии для снижения сверхнормативных дополнительных осадок зданий в зоне влияния разработки глубоких котлованов. Авторами был произведен комплексный анализ влияния нового строительства на окружающую застройку посредством численного моделирования. Анализируя результаты численного моделирования, авторы разработали мероприятия по ликвидации аварийной ситуации и стабилизации основания. По результатам геодезического мониторинга установлено, что при устройстве геотехнического барьера инъецированием грунта по манжетной технологии удалось не только стабилизировать основание, но и привести здание в положение, удовлетворяющее нормативным требованиям.

Механическое взаимодействие дисперсных грунтов и поверхности подземных конструкций является основополагающим в формировании их несущей способности. Техническая и экономическая эффективность свай, гибких и массивных подпорных конструкций, во многом зависит от силы трения, которая возникает на контакте их материала с грунтом. Одним из основных факторов, оказывающих существенное влияние на силы трения, является шероховатость поверхности материала. Процесс монтажа некоторых подземных конструкций, например забивка свай или вибропогружение шпунта, сопровождается длительным соприкосновением материала с дисперсными грунтами: некоторые элементы конструкции могут скользить по грунту десятки метров. И вполне вероятным может быть изменение свойства поверхности материала подземной конструкции в течение данного процесса. Несмотря на значительный объем трибологических исследований, схема выполнения таких опытов не отражает в полной мере процесс погружения сваи в грунтовый массив и, соответственно, не представляется возможным с их помощью оценить изменение свойств поверхности материалов подземных конструкций при их погружении в грунт с достаточной точностью. В настоящем исследовании было выполнено моделирование погружения подземной конструкции из трех различных материалов - стали, стеклопластика и фторопласта - в мелкий песок средней крупности. В процессе движения материалов по песку осуществлялось наблюдение за их шероховатостью. Установлено, что с увеличением глубины погружения шероховатость каждого из материалов становится меньше. А на величину данного изменения, оказывают влияние такие свойства материалов, как плотность материала, его прочность на срез и твердость.

Исследованы химические составы природного и техногенного сырья Казахстана: кварцевых песков, кварцитов, алюминия, кальция и щелочесодержащих компонентов, используемых в производстве оконного стекла. По химическому составу все месторождения кварцевых песков удовлетворяют требованиям ГОСТ за исключением содержания оксида железа. Для использования кварцевых песков в производстве листового стекла необходимо их обогащение. Исследованы химические составы полевого шпата, кварц-полевого шпата, пегматита, каолина. Высококачественное полевошпатовое сырье обнаружено в Хантауском, Майкульском месторождениях (Жамбылская обл.), в Костанайской (Бисембаевское и Маринское пегматитовые месторождения) и Акмолинской областях (Зерендинское месторождение). Представляет интерес каолин Алексеевский с высоким содержанием оксида алюминия (38,2 %) и низким содержанием оксида железа. В Казахстане имеются достаточно большие запасы известняков и доломитов, среди которых месторождения «Каратау», «Талгар» и «Шиели». Запасы мела с карбонатом кальция 94-98 % и незначительным содержанием оксида железа имеются в Мангистауской области. В Казахстане имеются месторождения природного сульфата натрия в виде твердых отложений и рапы многочисленных озер. Методом рентгенофазового анализа исследованы фазовый состав местных кварцевых песков и полевого шпата. Разработаны составы и проведены опытные варки стекол. Содержание оксида кремния как главного компонента в исходном кварцевом песке составляет 99,1 %, а красящего стекла оксида железа 0,08 %. Поэтому для снижения содержания в песке оксида железа применяли метод обогащения. Как показали исследования, магнитная сепарация позволяет снизить содержание Fe2O3 с 0,08 до 0,06 % - промывкой с 0,08 до 0,05 %, флотоотиркой до 0,03 %. Крупность кварцевого песка находится в пределах, не затрудняющих процесс варки стекла: содержание крупных зерен размером более 0,8 мм составляет 0,3 %, мелких зерен размером менее 0,1 мм - 3 %. Массовая доля тяжелой фракции плотностью более 2900 кг/м3 составляет - 0,2 %. По комплексным показателям песок соответствует марке ВС-030-1 по ГОСТ 22551-90. Определены характеристические интервалы изменения вязкости варки, выработки, формования, отжига и соответствующие им температуры. Расчетным методом получены значения физико-химических и технологических свойств стекол. Разработан график отжига листового стекла.

Современное архитектурное и конструктивное проектирование ориентировано на использование вычислительных возможностей компьютеров и применение программного обеспечения. Ограниченные возможности программных комплексов и высокие трудозатраты на вариантную проработку решений делают актуальным вопрос автоматизации процессов проектирования. Визуальное программирование является самым доступным средством написания скрипта для автоматизации процесса проектирования в прикладных программных комплексах. Однако информация о данном инструменте в специальной литературе разрозненная и неструктурированная. Цель данной статьи - провести обзор сфер применения визуального программирования в проектировании, систематизировать и структурировать информацию, провести сравнение с альтернативными инструментами. Для этого проведен сбор и анализ релевантной литературы из баз данных научных публикаций. Составлена классификация подходов к проектированию, в которых применяется визуальное программирование. Предложена таксономия и определения для терминов, обозначающих такие подходы, как параметрическое, генеративное и алгоритмическое проектирование. Проведено сравнение визуального программирования с альтернативными инструментами автоматизации процесса проектирования. Выделены задачи проектирования, для которых рационально применять визуальное программирование. Перспективным направлением применения данного инструмента является создание пользовательских плагинов для программных комплексов.