«Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), общество с ограниченной ответственностью «Издательство АСВ».


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Главный редактор
акад. РААСН, д-р техн. наук, проф.
В.И. Теличенко
(МГСУ)
Редакционная коллегия:
А.Д. Потапов
(зам. гл. ред., отв. секретарь, МГСУ),
Х.Й.Х. Броуэрс
(Технический университет Эйндховена,
Нидерланды),
А.И. Бурханов
(ВолгГАСУ),
А.А. Волков
(МГСУ),
О.Е. Горячева
(отв. редактор, МГСУ),
(МГСУ)
Е.В. Королев
(МГСУ),
О.И. Поддаева
(МГСУ),
А.П. Пустовгар
(МГСУ),
(Университет Центрального Ланкашира,
Соединенное Королевство)
Редакционный совет:
А.А. Волков
(председатель),
П.А. Акимов, Ю.М. Баженов,
О.О. Егорычев, Е.А. Король, Н.С. Никитина,
А.Д. Потапов
(зам. пред., отв. секретарь),
В.И. Теличенко
З.Г. Тер-Мартиросян
(МГСУ),
С.А. Амбарцумян
(Концерн МонАрх),
А.Т. Беккер
(ДВФУ, ДВРО РААСН, Владивосток),
Н.В. Баничук, С.В. Кузнецов
им. А.Ю. Ишлинского РАН),
Й. Вальравен
(Технический университет Дельфта,
Нидерланды)
(Университет Жилина, Словакия),
(Вроцлавский технологический
университет, Польша),
М. Голицки
(Институт Клокнера Чешского
технического университета в Праге,
Чешская Республика),
Н.П. Кошман
(Ассоциация строителей России),
П. МакГи
(Университет Восточного
Лондона, Соединенное Королевство),
Н.П. Осмоловский
(МГУ им. М.В. Ломоносова),
(Технический университет Берлина,
Германия),
В.В. Петров
(СГТУ, Саратов),
(ГУП МосводоканалНИИпроект),
А.Ю. Русских
(Государственная Дума Федерального
Собрания Российской Федерации),
Ю.А. Табунщиков
(МАРХИ),
О.В. Токмаджян
(ЕГУАС, Армения),
В.И. Травуш
(РААСН)
Адрес редакции:
129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, МГСУ.
Тел./ факс +7 (499) 188-15-87, (499) 188-29-75,
Электронная версия журнала
Периодическое научное издание
Вестник МГСУ. 2014. № 9
Научно-технический журнал
Зав. редакцией журналов
О.В. Горячева
Редактор
Корректор
А.А. Дядичева
ерстка
А.Д. Федотов
Перевод на английский язык
О.В. Иванова
Библиограф
О.В. Берберова
Подписано в печать 30.09.2014. Формат 70х108/16.
Бумага офсетная. Печать трафаретная.
Гарнитура Таймс. Усл.-печ. л. 15,2. Уч.-изд. л. 13,6.
Тираж 200 экз. Заказ № 352.
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный строительный
университет
Издательство МИСИ — МГСУ
ωωω.mgsu.ru, [email protected]
Отпечатано в типографии
здательства МИСИ — МГСУ,
129337, Москва, Ярославское шоссе, 26
Перепечатка или воспроизведение материалов
номера любым способом полностью или по частям
допускается только с письменного разрешения Издателя.
Распространяется по подписке.
Подписка по каталогу агентства Роспечать.
Подписной индекс 18077 (полугодовая),
36869 (годовая)
© ФГБОУ ВПО МГСУ, 2014
БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
ГЕОЭКОЛОГИЯ
Орлов Е.В.
Использование водопровода специального
назначения в зданиях ........................................................
Офрихтер В.Г., Офрихтер Я.В.
Прогноз напряженно-
деформированного состояния твердых бытовых
отходов с использованием модели слабого грунта ........
ГИДРАВЛИКА. ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ.
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Волгин Г.В.
Влияние длины реализации пульсаций
скорости на точность расчета турбулентных
касательных напряжений .................................................
Медзвелия М.Л.
Учет поверхностного натяжения
при гидравлическом моделировании водослива
с острой кромкой .............................................................
Радзинский А.В., Рассказов Л.Н., Саинов М.П.
Плотина стометровой высоты с глиноцементо-
бетонной диафрагмой по типу стена в грунте ..........
ЭКОНОМИКА, УПРАВЛЕНИЕ
И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
Малыха Г.Г., Решетова А.Ю., Черных В.Н.
Построение методики критериев при проведении
торгов на проектирование в строительстве ..................
116
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Волков А.А., Василькин А.А.
Развитие методологии
поиска проектного решения при проектировании
строительных металлоконструкций ..............................
Разработка универсального
indoωs приложения
для решения задач из теории графов на стадии
формирования проектной строительной
документации ..................................................................
Некрестьянов В.Н.
Моделирование разрушений
строительных сооружений .............................................
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ
И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
Иващенко А.В., Знаменская Е.П.
Конфигурация
Дезарга в архитектурном и дизайн-проектировании ...
Полежаев Ю.О., Борисова А.Ю., Борисова В.А.
Геометрические модели квадратично-прямоугольных
множеств с частными примерами композиционных
решений ...........................................................................
...........................................................................
GENERAΛ PROBΛEMS OF CONSTRUCTION-REΛATED
SCIENCES AND OPERATIONS. UNIFICATION
AND STANDARDIZATION IN CIVIΛ ENGINEERING
The requirements
to reliability of ωater supply systems in Vietnam .................
ARCHITECTURE AND URBAN DEVEΛOPMENT.
RESTRUCTURING AND RESTORATION
Giyasov B.I., Antonov A.I., Matveeva I.V.
Energy
method for calculating the noise penetrating into �at
rooms through ωalls ............................................................
DESIGNING AND DETAIΛING
OF BUIΛDING SYSTEMS.
MECHANICS IN CIVIΛ ENGINEERING
Gabbasov R.F., Hoang Tuan Anh, Shikunov M.A.
Generalized equations of �nite difference method
in the problems of dynamic load calculation for thin
bending plates .....................................................................
Gustov Yu.I., Gustov D.Yu., Voronina I.V.
Derivative
criteria of plasticity anddurability of metal materials .........
Kremnev V.A., Kuznetsov V.S., Talyzova Yu.A.
of stress distribution in beamless �oor plate as a result
of prestressing forces ..........................................................
Shakhraman'yan A.M.
Λocalization of the places
of stress-strain state changes of building structures based
on the vibrodiagnostic measurement data ...........................
RESEARCH OF BUIΛDING MATERIAΛS
Volodchenko A.A., Zagorodnyuk Λ.H., Prasolova E.O.,
Nontraditional clay raω materials
as a component of inorganic dispersed phases....................
SAFETY OF BUIΛDING SYSTEMS.
ECOΛOGICAΛ PROBΛEMS OF CONSTRUCTION
PROJECTS. GEOECOΛOGY
Orlov E.V.
Use of the ωater supply system of special
purpose in buildings ............................................................
Ofrikhter V.G., Ofrikhter Ya.V.
state of municipal solid ωaste ωith application of soft
soil creep model ..................................................................
HYDRAUΛICS. ENGINEERING HYDROΛOGY.
Volgin G.V.
Effect of velocity �uctuations length on
the calculation accuracy of turbulent shearing stresses ......
Account for the surface tension
in hydraulic modeling of the ωeir ωith a sharp
threshold ............................................................................
Member of the Russian Academy
of Architecture and Construction Sciences
(RAACS
V.I. Telichenko
(Deputy Editor-in-Chief, Eξecutive
secretary, MGSU
, Moscoω, Russian Federation),
(Eindhoven University of Technology,
(VSUCE, Volgograd,
Russian Federation),
(Eξecutive Editor,
, Moscoω, Russian Federation),
O.V. Ignat'ev
, Moscoω, Russian Federation),
E.V. Korolev
, Moscoω, Russian Federation),
, Moscoω, Russian Federation),
A.P. Pustovgar
, Moscoω, Russian Federation),
A.V. Shamshin
(University of Central Λancashire,
А.А. Volkov
(MGSU, Moscoω, Russian Federation)
A.A. Volkov
P.A. Akimov
Yu.M. Bazhenov,
O.O. Egorychev, E.A. Korol, N.S. Nikitina,
(Deputy-Chairman, Eξecutive secretary),
V.I. Telichenko, Z.G. Ter-Martirosyan
, Moscoω, Russian Federation),
S.A. Ambartsumyan
Moscoω, Russian Federation),
A.T. Bekker
(Far Eastern Federal University,
N.V. Banichuk, S.V. Kuznetsov
for Problems in Mechanics RAS, Moscoω,
M. Holický
(Czech Technical University in Prague, Klokner
N.P. Koshman
(Builders Association of Russia,
Moscoω, Russian Federation),
P. McGhee
United Kingdom),
N.P. Osmolovskiy
State University, Russian Federation),
P.J. Pahl
(Technical University of Berlin, Germany),
V.V. Petrov
(Saratov State Technical University,
(MosvodokanalNIIproekt, Moscoω,
A. Yu. Russkikh
(State Duma of the Federal Assembly of
Yu.A. Tabunshchikov
(Moscoω Institute of Architecture
(State Academy), Russian Federation),
O.V. Tokmadzhyan
(Yerevan State University
of Architechture and Construction, Armenia),
V.I. Travush
struction Sciences, Moscoω, Russian Federation),
J. Vičan
J. Walraven
(Delft University of Technology, Netherlands)
(Wrocłaω University of Technology, Poland)
MGSU, 26, Yaroslavskoye shosse, Moscoω,
Tel./ faξ +7 (499) 188-15-87, (499) 188-29-75,
O.V. Goryacheva
V.Ya. Patsiya
O.V. Ivanova
O.V. Berberova
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Radzinskiy A.V., Rasskazov Λ.N., Sainov M.P.
Clay-cement concrete diaphragm of the type
"slurry ωall" in the 100 meter high dam .............................................................................................
ECONOMICS, MANAGEMENT AND ORGANIZATION OF CONSTRUCTION PROCESSES
Malykha G.G., Reshetova A.Y., Chernykh V.N.
Criteria procedure development for tender
in construction design .........................................................................................................................
116
INFORMATION SYSTEMS AND ΛOGISTICS IN CIVIΛ ENGINEERING
Volkov A.A., Vasil'kin A.A.
ng
in the process of structural metalωork design .....................................................................................
Klashanov F.K., Zotkin S.P., Zotkina I.A.
indoωs application
ntation stage ....................................
Nekrest'yanov V.N.
Collapse simulation of building constructions ...................................................
ENGINEERING GEOMETRY AND COMPUTER GRAPHICS
Ivashchenko A.V., Znamenskaya E.P.
Con�guration of Desargue in architectural
and design engineering .......................................................................................................................
Polezhaev Yu.O., Borisova A.Yu., Borisova V.A.
Geometrical models of quadratic-rectangular
sets ωith particular eξamples of composite solutions .........................................................................
.........................................................................................................................................
18 сентября 2014 г. после тяжелой и продолжительной
болезни на 68 году жизни скончался заместитель главного
редактора, ответственный секретарь редколлегии нашего
журнала Александр Дмитриевич Потапов, заслуженный гео-
лог РФ, доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой инженерной геологии и геоэкологии.
Вся его жизнь была неразрывно связана с МИСИ — МГСУ, где он прошел путь от
студента до заведующего кафедрой инженерной геологии и геоэкологии, руководите-
ля учебно-методического управления (1987—2003), ученого секретаря университета
Невозможно себе представить Александра Дмитриевича в отрыве от научно-пе-
дагогической деятельности. Его научные интересы охватывали такие инновационные
направления, как инженерная геология, экология, геоэкология, экологическая без-
опасность. Он был одним из основателей и руководителей научной школы геоэколо-
гии МГСУ. В общей сложности А.Д. Потаповым опубликовано свыше 300 научных
статей и монографий, учебников и учебных пособий. Поколения студентов и ученых
воспитываются на таких его работах как Экология, Основы геологии, минералогии
и петрографии, Инженерная геология, Специальная инженерная геология, Зем-
летрясения: причины и последствия, Экологическая безопасность строительства,
Геоэкология, Основы экологической безопасности строительства, Управление в
чрезвычайных ситуациях, Природоведческий словарь для строителей и др. Под на-
учным руководством Александра Дмитриевича защитили кандидатские диссертации
по геоэкологии 10 аспирантов и 3 докторанта.
А.Д. Потапов обладал не только огромным научным кругозором, но и большим
практическим опытом работы в отрасли. Александр Дмитриевич принимал непосред-
ственное участие в инженерно-геологических изысканиях для строительства таких
уникальных объектов, как Рижская ГЭС, Приморская ГРЭС, Киевская ТЭЦ, Калинин-
ская и Нововоронежская АЭС, Южно-Уральская ТЭС, Сарыязинская и Копетдагская
плотины, Аксинские дамбы Кара-Кумского канала и др. Только за последние 4 года
Александр Дмитриевич провел свыше 900 экспертиз по инженерно-геологическим
изысканиям для строительства различных объектов в г. Москве, осуществлял научное
руководство работами по мониторингу строительства олимпийских объектов в Сочи и
объектов наукограда в Сколково.
Опыт Александра Дмитриевича был широко востребован при разработке осново-
полагающих документов в области инженерных изысканий для строительства. Он ав-
тор ряда СНиПов, ГОСТов, Территориальных строительных норм по проектированию
и строительству полигонов хранения ТБО и др. Использование данных нормативных
документов всеми изыскательскими организациями в стране привело к существенной
оптимизации изысканий, значительному повышению экономической эффективности
работ.
А.Д. Потапов вел активную научно-общественную деятельность, являясь акаде-
миком Российской академии естественных наук, академиком Европейской академии
естественных наук, членом-корреспондентом общественной Академии промышлен-
ной экологии, членом-корреспондентом общественной Международной Академии
экологической реконструкции. Александр Дмитриевич успешно работал в националь-
ной группе Международной организации инженерной геологии, Научном совете РАН
Александра Дмитриевича Потапова
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
по инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии, Российском обществе меха-
ники грунтов, геотехники и фундаментостроения, Экологическом совете Парламент-
ского союза России и Беларуси, Национальном объединении изыскателей, городской
экспертно-консультационной комиссии по основаниям, фундаментам и подземным
сооружениям при Правительстве Москвы, редколлегиях журналов Геоэкология,
Вестник МГСУ, Инженерные изыскания.
Многолетняя и плодотворная деятельность А.Д. Потапова отмечена многочислен-
ными наградами и званиями. Он был удостоен званий Заслуженный геолог РФ, Ла-
уреат премии Правительства РФ в области образования, Почетный работник высше-
го профессионального образования РФ, Почетный работник науки и техники РФ,
Почетный строитель РФ, Почетный ученый Европы. Награжден медалью ордена
За заслуги перед Отечеством II степени, медалью В память 850-летия Москвы,
медалью им. Ю.А. Гагарина, медалью им. Н.А. Цытовича, медалью им. Л. Эйлера, ме-
далью им. А. Гумбольдта, медалью им. В. Лейбница, медалями МГСУ трех степеней.
Несмотря на тяжелую болезнь, Александр Дмитриевич до последних своих дней
активнейшим образом участвовал в работе редколлегии нашего журнала, рассматри-
вал вновь поступившие статьи, рекомендовал рецензентов, готовил к публикации соб-
ственные и с участием соавторов материалы, тем самым оставив нам пример подвиж-
нического служения своему делу.
Выдающийся ученый, яркий, талантливый педагог, Александр Дмитриевич
Потапов был чутким доброжелательным и обаятельным человеком. Он был и навсегда
останется для нас товарищем, всегда готовым оказать помощь и поддержку.
Выражаем глубокое соболезнование родным и близким Александра Дмитриевича,
скорбим о его безвременной кончине. Светлая память о нем навсегда сохранится в
сердцах всех, кто его знал.
От коллектива МГСУ, редколлегии и редакции журнала Вестник МГСУ
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
© Дерюшев Л.Г., Фам Ха Хай, 2014
ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ НАУКИ
И ПРОИЗВОДСТВА. УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
УДК 628.1(597)
Л.Г. Дерюшев, Фам Ха Хай
ФГБОУ ВПО МГСУ
НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ ВЬЕТНАМА
Приведены рекомендации по разработке дополнительных нормативных требо-
ваний к надежности систем водоснабжения Вьетнама. В результате исследований
надежности водопроводных объектов Вьетнама и России получены оценки надеж-
ности действующих водопроводных сооружений. На основе математических мето-
дов оценки надежности технических объектов обоснованы и систематизированы
методики оценки надежности водопроводных сооружений и систем. Предложено
систематизировать сбор статистических данных о надежности оборудования и со-
оружений систем водоснабжения по единым правилам. Изложенные методы оцен-
ки надежности водопроводных сооружений и систем могут быть использованы для
формирования нормативных требований надежности при проектировании водо-
проводных объектов Вьетнама.
Ключевые слова:
Вьетнам, система водоснабжения, методика оценки, на-
дежность, водопроводные объекты, нормативные требования, водопроводные со-
оружения.
В действующих строительных правилах проектирования систем водо-
снабжения надежность водопроводных объектов не нормируется. Системы
водоснабжения классифицируются на три категории, для которых формулиру-
ются условия выполнения функций при подаче воды потребителям. Качество
выполнения этих функций не предусматривается оценивать количественно.
Принятие проектных решений без количественной оценки их качества нару-
шает системный подход при выполнении строительных и проектных работ, ко-
торый сложился в мировой практике.
Действующие нормативные правила по проектированию и строительству
водопроводных сооружений Вьетнама
практически полностью аналогич-
ны строительным правилам по проектированию водопроводных сооружений
Российской Федерации (СП 31.13330.2012
, СП 32.13330.2012
. Традиционно
все изменения, которые вносятся в строительные правила РФ, предусматри-
TCVN 33—2006. Water Supply — Distribution System and Facilities — Design Standard.
TCVN 7957:2008. Drainage and seωerage — Eξternal Netωorks and Facilities — Design
Standard. Vietnam, 2008. 98 p.
СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная
редакция СНиП 2.04.02—84. М. : Минрегион России, 2012. 124 с.
СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная ре-
дакция СНиП 2.04.03—85. М. : Минрегион России, 2012. 86 с.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ваются к рассмотрению для внесения в строительные правила Вьетнама.
Авторитет школы специалистов РФ для инженеров Вьетнама остается непо-
колебимым.
Постановлением Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. № 87 О составе
разделов проектной документации и требованиях к их содержанию
утверж-
дено Положение о составе разделов проектной документации и требования
к их содержанию. В случае если для разработки проектной документации на
объект капитального строительства недостаточно требований по надежности
и безопасности, установленных нормативными техническими документами,
или такие требования не установлены, разработке документации должны пред-
шествовать разработка и утверждение в установленном порядке специальных
технических условий.
Поскольку требованиями СП 31.13330.2012 количественная оценка надеж-
ности проектируемого объекта не нормируется, обеспечение качества системы
водоснабжения негласно переносится на усмотрение экспертов. Но, очевидно:
сколько экспертов, столько и мнений.
Если нет единой методики, по которой оценивается надежность объекта,
то и проектные решения могут быть самыми разнообразными, за которые не
предусмотрены меры ответственности или вознаграждения.
С переходом на коммерческую основу взаимоотношений между заказчи-
ком и исполнителем ставится под сомнение требование условного обеспечения
надежности товара, в частности водопроводного объекта.
На отечественный рынок в настоящее время поставляются материалы,
оборудование, машины и механизмы многочисленными поставщиками с раз-
личной репутацией. Поставщики не несут ответственности за рекламу своей
продукции, а потребители не владеют теми инструментами, которые бы позво-
лили оценить качество предлагаемого товара. Во всем мире качество продук-
ции оценивается методами, которые применяются в теории надежности: мате-
матического моделирования, математической статистики. В свою очередь, все
эти методы базируются на теории вероятностей, негласно носящей название
русской науки. Сейчас нет области знания, в которой не использовались бы
перечисленные методы. Они общеизвестны [1, 2], но, к сожалению, редко когда
применяются правильно. В этой связи после констатации факта о необходимо-
сти количественной оценки надежности водопроводного объекта рассмотрим
последовательность его анализа, которой целесообразно руководствоваться на
стадии принятия проектных решений.
Во-первых, любой водопроводный объект необходимо рассматривать как
систему с элементами, соединенными последовательно или параллельно.
Это требование необходимо учитывать и при проектировании зонирован-
ных систем. Особенно, если количество зон в системе более 3, а зонирование
выполнено по параллельной и последовательной схемам. Формальное норми-
рование расходов воды на пожаротушение по каждой зоне приводит к избы-
точным расчетным расходам воды в системах водоснабжения. Например, для
Постановление Правительства РФ от 16.02.2008 г. № 87 О составе разделов проектной
документации и требованиях к их содержанию. С изменениями и дополнениями от: 18.05,
21.12.2009 г., 13.04, 7.12.2010 г., 15.02.2011 г., 25.06, 2.08.2012 г., 22, 30.04, 8.08.2013 г., 26.03.2014 г.
Режим доступа: http://base.garant.ru/12158997/#teξt.
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
системы со смешанным зонированием объекта на 10 зон возможно принятие
1020 одновременных пожарных расходов, если проектные решения прини-
мать четко по действующим нормам.
Деление объекта на элементы системы весьма условно. Элемент — это
такой объект, надежность которого изучается сама по себе, независимо от его
структуры и надежности составляющих его частей. Если надежность объекта
можно оценить при испытании, то он рассматривается как одно целое. В
противном случае объект рассматривается как система, которая состоит из от-
дельных элементов с заданной (или полученной в ходе испытания) надежно-
стью. Таким образом, один и тот же объект может рассматриваться и как эле-
мент, и как система. Сочетание элементов формирует простую или сложную
систему с точки зрения методов ее расчета надежности. Существует точная ма-
тематическая связь между надежностью системы и надежностью ее элементов.
Уровень надежности элемента определяется из испытаний, которые дают
информацию об интенсивности отказов
. Чем прочнее элемент, тем меньшей
интенсивностью отказов он будет обладать. Действительная интенсивность от-
казов, определяющая вероятность безотказной работы, зависит от случайных
факторов, действующих в процессе производства, и от случайных изменений
условий эксплуатации элемента. Она зависит от соотношения между прочно-
стью, закладываемой в элемент (оборудование, сооружение) при проектирова-
нии, и многообразия условий функционирования.
Расчеты надежности водопроводных систем основаны на двух важных
1) на оценке с максимально возможной точностью надежности элементов,
используемых в заданных условиях работы системы;
2) расчетах надежности различных комбинаций этих элементов.
Моделью надежности системы из последовательных элементов называют
систему, в которой отказ любого элемента приводит к ее отказу.
Степень точности результатов расчета не зависит от аппарата теории веро-
ятностей, так как вероятностные соотношения сами по себе совершенно точ-
ны; достоверность расчетов зависит в основном от точности данных о надеж-
ности отдельных элементов.
В расчетах надежности системы используются следующие основные пра-
вила теории вероятностей:
1) если
и
— два независимых события, вероятности которых
) и
), то вероятность того, что имеют место оба события, равна произведению
2) если достаточно, чтобы из двух совместимых событий произошло хотя
бы одно —
— или оба вместе, то
3) если события несовместимы, т.е. когда происходит одно, другое собы-
тие не может произойти, формула (2) упрощается:
4) если два события не только несовместимы, но и противоположны, т.е.
когда не происходит
, то происходит
()
и, наоборот, из (3) получаем
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Следовательно, из
параллельных элементов допускается отказ
– (
элемента, и это не приводит к отказу системы при условии, что один оставший-
ся элемент удовлетворительно выполняет требуемую функцию.
При рассмотрении элементов с неэкспоненциальным распределением от-
казов необходимо учитывать, что интенсивности их отказов не постоянны, а
являются функцией работы этих элементов во времени
. Поэтому, для вре-
мени, для которого определяется надежность, необходимо использовать ин-
тенсивность отказов элемента
, соответствующую его наработке
к данному
моменту.
Нередко закономерности отказов элементов в системе удается описать экс-
поненциальной функцией, если момент возникновения отказов учитывается за
время суммарной наработки системы или когда элементы работают только в
течение своего периода нормальной эксплуатации (т.е. проводится профилак-
тическая замена). В случае, когда интенсивность отказов
постоянна, с экспо-
ненциальным распределением формулы (1) и (2) могут быть представлены в
PP











()


i
Pt
t
==

()


tt
ee
e



()


1
2
11
..
.
tt
n
FF
Fe
Сложные системы обычно состоят из большого числа элементов или бло-
ков, соединенных последовательно, что означает, что система отказывает при
отказе любого элемента или блока. В некоторых случаях к заведомо малонад-
ежным элементам системы для повышения надежности подключаются резерв-
ные элементы; иногда к целым группам элементов подключаются такие же или
подобные группы, включаемые параллельно. Случай двух параллельно рабо-
тающих водоводов, каждый из которых имеет 70100% пропускную способ-
ность. Каждый из водоводов имеет только один ремонтный участок (трубо-
провод, который ограничивается переключающими устройствами) — элемент.
Такие параллельные соединения из двух или более элементов или групп
элементов можно рассматривать как блоки, соединенные последовательно, т.е.
система отказывает, если отказывает такой блок в целом.
Формула (5) является фундаментальной формулой для расчета надежности
сложных систем. Эта формула называется законом произведения надежностей.
В качестве простого примера рассмотрим водовод, состоящий из после-
довательно соединенных ремонтных участков одинаковой длины с экспонен-
циальным законом надежности. Ремонтные участки (элементы) смонтирова-
ны: 1 — из стальных труб с защитными покрытиями; 2 — из чугунных труб с
защитными покрытиями; 3 — из полимерных труб.
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
Допустим, что все элементы имеют равные наработки времени


с момента монтажа и эксплуатируются в единых условиях. Их надежность оце-
нивается по следующим параметрам интенсивности отказов:
1/ч; 2)
1/ч; 3)
Сначала складываем интенсивности отказов элементов системы:

Если система восстанавливается планово после каждого интервала вре-
8760 ч (время работы от ревизии до ревизии), то с вероятностью
=

можно ожидать, что она имеет среднюю
наработку на
отказ


Если ремонт или восстановление водовода выполняется по мере возник-
новения отказа (разрушения труб), то вероятность безотказной работы его на
интервале времени
8760∙20 175200 ч (20 лет — нормативный срок полной
амортизации стальных труб) составит:
а вероятность отказа составит
посл
посл
Очевидно, подобный уровень надежности системы не может быть признан
удовлетворительным. Ее необходимо резервировать, повышать уровень надеж-
ности. Для системы из двух параллельных водоводов (горячий резерв) вероят-
ность безотказной работы будет равна:
[]

PtPtPt
а средняя наработка на отказ
В системе водоводов могут работать и задвижки. Надежность задвижек,
обратных и предохранительных клапанов, которые работают совместно с
трубопроводами и насосами, часто выражают количеством циклов при пере-
ключениях. Время работы трубопровода — непрерывная величина, а цикл за-
движки — периодическая. Складывать эти величины, как это часто делается
инженерами, — недопустимо. Необходимо переводить значение интенсивно-
сти отказов за рабочий цикл в единицы интенсивности отказов за время рабо-
ты системы. Только после этого для численных расчетов можно использовать
формулы (5)—(10). Число циклов можно связать с наработкой, измеряемой в
часах, особенно в тех случаях, где существует некоторая регулярность рабочих
циклов. Такой переход приводит надежность элемента к общему параметру и
значительно упрощает математические выкладки.
Перевод в интенсивность отказов за время
работы необходим также для
элементов со случайными промежутками занятости в течение общего периода
работы системы (например, насос на насосной станции, запорная арматура),
хотя интенсивность их отказов тоже выражается числом отказов за время
в формуле (6) — время работы системы. Только в том случае, когда
элемент работает в системе непрерывно, время его работы совпадает с време-
нем работы системы. Например, если элемент должен работать всего 1/ 1000
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
времени работы системы
, то интенсивность его отказов в масштабе времени
работы системы будет
В общем виде, когда элемент работает в среднем
час за
работы системы,
интенсивность отказов элемента в масштабе времени работы системы выража-
ется формулой
t
(11)
Эта приведенная интенсивность отказов элемента может быть использо-
вана в (10) для элементов со случайными промежутками занятости. Если
составляет весьма малую часть
, то элемент может оказаться высоконадежным
в масштабе времени работы системы, даже если интенсивность его отказов
сравнительно высока при непрерывной работе.
Формула (5) основана на предположении, что в отключенном состоянии
элемент имеет нулевую интенсивность отказов, хотя система в это время рабо-
тает. Если
' — интенсивность отказов в рабочем, а
" — в выключенном со-
стоянии и если элемент в течение
час работы
час находится в рабочем со-
стоянии, a
ttt
-
час — в выключенном, то поведение элемента в системе
будет описываться средней интенсивностью отказов, равной
''
tt
t
Если интенсивность отказов элемента выражается в единицах рабочих
циклов, т.е. значением и
за один рабочий цикл, и если элемент в среднем со-
вершает
операций за
час работы системы, элемент в системе будет иметь
интенсивность отказов

t
Но если элемент к тому же обладает зависящей от времени интенсивно-
стью отказов
' во включенном состоянии и интенсивностью отказов
" — в
выключенном, интенсивность отказов элемента в масштабе времени работы
всей системы будет равна
'''
ctt
l+l+l
Очевидно, что в этой формуле
ttt
где
— заданное время работы
Формулу (12) можно рассматривать как общую формулу для расчета интен-
сивностей отказов элементов в масштабе времени работы системы. Для боль-
шинства элементов (переключателей, регулирующей арматуры) величиной
можно пренебречь, за исключением тех случаев, когда воздействие нагрузок на
элемент в работающей системе очень велико, даже если сам элемент выключен
(из-за коррозии металла и отсутствия восстановления). Интенсивность отказов
некоторых устройств, в частности переключающих (запорной арматуры), поч-
ти полностью определяется величиной
, так что в этих случаях величиной
также можно пренебречь; для других элементов, в частности для элементов,
включаемых на длительное время, определяющей является как раз зависящая
от времени интенсивность отказов
'. Но имеется и категория элементов, для
которых необходимо учитывать как
, так и
'. Такие элементы обычно явля-
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
ются надолго включаемыми элементами, поскольку в них возникают процессы
износа при включениях и выключениях, а также коррозии.
Практически влияние переключения не будет столь значительным, так
как сумма зависящих от времени интенсивностей отказов других элементов
в системе обычно гораздо больше, чем интенсивность отказов за цикл пере-
ключающих устройств, которые совершают один цикл переключений за время
выполнения задания.
Однако, если переключающее устройство совершает большое число ци-
клов за время выполнения задания или если система содержит много переклю-
чающих устройств, чувствительных к перепадам давлений, вызванным пере-
ключениями, то частота включения и отключения этих устройств за время
должна учитываться при расчетах надежности системы.
Иногда возникает вопрос, не лучше ли, не экономичнее оставлять такие
элементы включенными даже когда не требуется работа системы? Что выгод-
нее с точки зрения надежности — определяется отношением вероятности без-
отказной работы за
пребывания во включенном состоянии, когда в этом нет
необходимости, к вероятности безотказной работы за цикл одного включения.
Таким образом, критерий для выбора режима использования объекта получа-
ется в виде отношения ожидаемых чисел отказов для двух случаев
T
+
+

21
1
1
где
+

. Когда н > 1, более высокая надежность достигается выключени-
ем системы на
-часовой промежуток, когда не требуется функционирование
системы. Если н < 1, более высокая надежность достигается, когда систему
оставляют включенной на
-часовой промежуток времени, т.е. вплоть до нача-
ла выполнения следующего задания. Но, очевидно, что н может стать меньше
единицы, только если в формуле (15) числитель будет меньше знаменателя.
Это может случиться, например, если за промежуток времени
, когда система
остается включенной, ни один элемент не переключается, т.е.
0. Если за
все элементы системы включены, среднее число отказов будет
Оно должно быть меньше среднего числа отказов системы за одно включение
ci
Требование н < 1 выполняется, если длительность промежутка
ше отношения интенсивности отказов системы за один переключающий цикл
или за одно включение к интенсивности отказов за один час непрерывной ра-
боты:
1
Очевидно, что величина
может быть важна только для систем, которые
содержат элементы со сравнительно высокой интенсивностью отказов и
и ког
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
да эти элементы (трубопроводы) не подвержены переключениям во время нор-
мальной работы системы.
Об экономичности системы, когда ее элементы включены без выполнения
заданных функций, можно судить по эксплуатационным затратам за время
Но более важным является тот факт, что в нагруженном состоянии (трубы за-
полнены водой) большинство трубопроводов подвержено износу в меньшей
степени, чем в состоянии простоя (не заполненных водой).
Очевидно, что трубы, смонтированные и уложенные в землю должны ра-
ботать длительный срок без перекладки. Со временем они теряют свою рабо-
тоспособность. Поэтому их целесообразно относить к стареющим элементам.
В теории надежности [1—5] элемент называется стареющим, если с тече-
нием времени
монотонно возрастает
при
()()
1212
tttt
И если рас-
сматривается случай со стареющим элементом (системой), то говорят: старею-
щая величина
, стареющее распределение
). Для стареющего элемента ха-
рактерно, что его функция
()()
txdx
Λ l
выпукла вниз. В частности, старе-
ющим является показательное распределение.
Предположение о том, что элемент — стареющий, весьма естественно.
Если не учитывать периоды испытаний (приработки), то практически все эле-
менты водопроводных систем можно отнести к стареющим объектам.
Выше отмечалось, что методы оценки надежности всех водопроводных
сооружений разработаны с множеством вариантов [1, 5]. Необходимо только
выбрать из них оптимальный вариант и строго соблюдать правила по оценке
надежности объектов.
На практике соединение элементов в системе водоснабжения (в смысле
надежности) чаще всего приводится к комбинации последовательных и па-
раллельных соединений. В этом случае, применяя многократно формулы по-
следовательного и параллельного соединения элементов, нетрудно рассчитать
надежность системы в последовательности, приведенной на рис. 1, 2.
Рис. 1. Схема итераций преобразования сооружений объекта в модель надежности
Рассчитывая надежность каждой из обведенных пунктиром групп, которая
рассматривается как один элемент с известной надежностью, можно получить
новую систему.
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
Рис. 2. Схема итераций по упрощению модели надежности объекта
Аналогично выполняя те же операции с новой системой, можно получить
третью систему и так далее до тех пор, пока не сформируется конечный блок.
При проектировании системы водоснабжения, недостаточно, просто выбрать
число ее элементов по заданным характеристикам. Необходимо убедиться, что
требуемая величина надежности системы достаточна. Выполненные оценки
надежности действующих водопроводных сооружений [6, 7] показали, что
уровень надежности каждого из них не ниже
0,99, где
— время на-
хождения элемента системы в ремонте. Если уровень надежности проектируе-
мой системы, к примеру, будет ниже установленной величины, то необходимо
применить резервирование ее элементов. Виды резервирования разнообразны
[5, 8—12]: нагруженный резерв, ненагруженный резерв, облегченный резерв,
восстанавливаемый резерв, невосстанавливаемый резерв, постоянное резерви-
рование, скользящее резервирование, резервирование замещением и т.д.
Например, расчет надежности системы из водоводов с постоянным резер-
вированием ее элементов (рис. 3), соединенных параллельно, можно выпол-
нить по формуле
12
12
(17)
Рис. 3. Системы:
— с двумя параллельно включенными элементами;
— с тремя парал-
лельно включенными элементами
Если надежность элементов системы водоводов одинакова, то ее средняя
наработка на отказ будет равна
21113
222
- +
lllll
Аналогично, для водоводов из трех одинаковых элементов, работающих
параллельно (см. рис. 3,





Ft
TF
ee


(19)
11111
236
++
llll
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Если три элемента водоводов, работающие параллельно, неодинаковы, то
()
()
0
11
..
;
tt
Ft
Te
==
123121323123
1111111
++---+
llll+ll+ll+ll+l+l
(22)
Наконец, для водоводов из
одинаковых элементов, работающих парал-
()()
Ft
=
()()
()
111...1;
Teee
----
1111
....
++++
llll
Для системы типа 
из
 со скользящим резервированием (рис. 4), уро-
вень надежности можно оценить по формулам (24)—(26).
Рис. 4. Схема скользящего резервирования системы из
основных и
резервных
элементов
Если интенсивности отказов основных и резервных элементов постоян
ны и одинаковы, то вероятность безотказной работы системы, состоящей из
основных и
нагруженных резервных элементов, можно определять по
формуле
()
()
knmk
PtCpp
При ненагруженном скользящем резервировании в общем случае харак-
теристики надежности системы выражаются сложными формулами. Однако,
если интенсивности отказов основных и резервных элементов постоянны и
одинаковы, то вероятность безотказной работы системы при некоторых допу-
щениях можно определять по формуле Пуассона
()
()
m
k
Pte
Например, для оценки надежности технологической системы насосной
станции (ТСН) вероятность безотказной работы за время
(τ) применяется со
следующими допущениями [9, 10]:
1) в системе ТСН элементы не отказывают и не меняют параметры в со-
стоянии резерва (хранения);
2) каждый элемент изменяет свои состояния по графу рис. 5;
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
Рис. 5. Граф состояний системы ТСН:
— работа;
— отказ;
— ожидание восстанов-
— восстановление;
— пребывание в резерве
3) каждый элемент восстанавливается либо при наработке
, либо в момент
отказа, если он происходит раньше;
4) отказ наступает в момент, когда восстанавливаются и стоят в очереди на
восстановление
элементов;
5) время наработки на отказ элемента распределяется по закону Вейбулла,
а время восстановления после отказа — по закону Эрланга 2-го порядка;
6) резервирование и восстановление элементов системы выполняется по
схеме рис. 6.
Рис. 6. Схема процесса восстановления системы ТСН на интервале времени
+τ] при
→∞, где
— время восстановления элемента ремонтной единицей
; µ —
интенсивность восстановления элемента

2
0
,3
70
,4
2!
T
nC


()
()
()
10,148
10,148,
где
()
— вероятность, что за время τ занятости ремонтной единицы (брига-
ды) элемент восстановится и система ТСН не откажет;
— параметр
потока отказов;
— число основных элементов в системе ТСН;

условное число непрерывно работающих элементов в системе ТСН,

i
i
— время работы
-го элемента в системе ТCН в сутки, которое оценивается
по графику режима работы насосной станции;
— число появлений событий
(отказы, остановки на ремонт насосных установок).
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Надежность системы с нагруженным резервом (кольцевая сеть системы
водоснабжения) можно оценивать с использованием схемы ветвящейся си-
Рис. 7. Схема ветвящейся системы
Головной элемент, имеющий функцию надежности
, управляет
оди
наковыми элементами первого ранга с функцией надежности
, каждый из
них управляет
элементами второго ранга, у всех элементов второго ранга с
функцией надежности
и т.д.
Примером оценки надежности системы по ветвящейся схеме может
служить алгоритм оценки надежности кольцевой сети, приведенной на рис. 8.
Рис. 8. Алгоритм выбора кратчайшего пути движения воды в диктующую точку по
элементам сети (от узла № 1 до узла № 9 возможно шесть путей), который определяет
структурную схему надежности системы
На практике теория графов используется для отыскания кратчайших рас
стояний. Этот метод рассматривался многими исследователями, предложивши
ми различные алгоритмы для решения этой задачи (алгоритмы Шимбелла —
Беллмана, Л.Р. Форда, Дж. Данцига, Э.В. Дейкстры, Флойда — Уоршелла,
Л.Т. Петровой, И.Ю. Круценюк) [13—16].
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
Выводы.
1. Приведенные методы и алгоритмы оценки надежности соору-
жений и систем водоснабжения позволяют на практике принимать обоснован-
ные проектные решения по выбору схем и составу сооружений, резервирова-
нию оборудования водопроводных объектов.
2. Изложенная методика оценки надежности объектов может быть исполь-
зована при разработке нормативных требований по проектированию систем
водоснабжения Вьетнама.
Библиографический список
1. ГОСТ 27.002—89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и опре-
деления // Надежность в технике : сб. ГОСТов. М. : ИПК Издательство стандартов,
2. ГОСТ Р 53480—2009. Надежность в технике. Термины и определения. М. :
Стандартинформ, 2010. 32 с.
Барлоу Р., Прошан Ф
. Математическая теория надежности /
пер. с англ. под ред.
Б.В. Гнеденко. М. : Советское радио, 1969. 488 с.
Базовский И
. Надежность. Теория и практика. М. : Мир, 1965. 374 с.
Соловьев А.Д.
Основы математической теории надежности. М. : Знание, 1975.
Дерюшев Л.Г., Минаев А.В
. Оценка надежности систем водоснабжения //
Водоснабжение и санитарная техника. 1988. № 11. С. 4—5.
Дерюшев Л.Г.
Показатели надежности трубопроводных систем водоснабжения
и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. № 12. С. 6—9.
Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д.
Математические методы в теории на-
дежности. М. : Наука, 1965. 524 с.
Примин О.Г. Климиашвили Л.Д.
Методика сбора и обработки статистических
данных по отказам отдельных элементов системы подачи и распределения воды //
Вопросы надежности систем водоснабжения : сб. тр. МИСИ. М. : МИСИ, 1978.
Примин О.Г., Моисеев В.Н.
Определение объемов временного резервиро-
вания в районных системах водоснабжения с учетом потока отказов ее элементов //
Совершенствование систем водоснабжения г. Москвы : сб. М. : МВНИИпроект, 1984.
11.
ерц Р.К.
Процесс старения и необходимость восстановления водопроводных
сетей / пер. с нем. // АКВА. 1996. № 9.
Хевиленд Р
. Инженерная надежность и расчет на долговечность / пер. с англ.
Круценюк И.Ю.
Математическая модель прогнозирования количественных ха-
рактеристик процессов функционирования систем водоснабжения // Тезисы докладов
61-й науч.-техн. конф. Новосибирск : НГАСУ, 2004.
Der Kiureghian A
Song J
Multi-scale reliability analysis and updating of compleξ
systems by use of linear programming // Reliability Engineering & System Safety. 2008.
Vol. 93. No. 2. Pp. 288—297.
Subramanian R., Anantharaman V.
Reliability analysis of a compleξ standby redun-
ngineering & System Safety. 1995. Vol. 48. No. 1. Pp. 57—70.
Ostfeld A.
Reliability analysis of ωater distribution systems // Journal of
Hydroinformatics. 2004.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Об авторах:
Дерюшев Леонид Георгиевич
— кандидат технических наук, до-
цент, доцент кафедры водоснабжения,
Московский государственный строительный
университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26,
mail.ru;
Фам Ха Хай
— аспирант кафедры водоснабжения,
Московский государствен
ный строительный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва,
Ярославское шоссе, д. 26, vivmgsu
mail.ru.
Для цитирования:
Дерюшев Л.Г., Фам Ха Хай.
Нормирование требований на-
дежности систем водоснабжения Вьетнама // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 7—21.
Λ.G. Deryushev, Pham Ha Hai
THE REQUIREMENTS TO REΛIABIΛITY OF WATER SUPPΛY SYSTEMS IN VIETNAM
The recommendations for the development of additional regulatory requirements to
reliability of ωater supply systems in Vietnam are offered. In current construction rules for
design, the reliability of ωater supply systems of ωater facilities is not standardized. Wa-
ter systems are classi�ed into three categories, for ωhich the conditions for performing
formulated. It is not provided
to assess the quality of these functions quantitatively. Adoption of design decisions ωith-
out quantitative assessment of their quality is violating a systematic approach in carrying
As a result of the research of ωater supply facilities’ reliability in Vietnam and Rus-
sia, the reliability of the eξisting ωater supply facilities has been estimated. On the basis
of mathematical methods for assessing the reliability of technical obϕects, the methods
for assessing the reliability of ωater supply facilities and their systems has been ϕusti�ed
and systematized. If there is lack of reliability and security requirements to the obϕect of
capital construction for design documentation development or such requirements are not
established, the development and approval in the prescribed manner of special speci�-
cations should precede the documentation development. It is proposed to systematize
the statistical data gathering on the reliability of the equipment and facilities of ωater
supply systems by uniform rules. Any designed obϕects of ωater supply must have a
quantitative estimate of the level of reliability.
The outlined methods for assessing the reliability of ωater supply facilities and sys-
tems can be used in the formation of regulatory requirements for reliability in the design
of ωater supply facilities in Vietnam.
Vietnam, ωater supply system, estimating method, reliability, ωater
1. GOST 27.002—89. Nadezhnost' v tekhnike. Osnovnye ponyatiya. Terminy i opre-
deleniya [All-Union State Standard GOST 27.002—89. Reliability of Equipment. Basic Con-
cepts. Terms and De�nitions].
Nadezhnost' v tekhnike : sbornik GOSTov
[Reliability of Equip-
ment : Collection of All-Union State Standards]. Moscoω, Publishing and Printing Compleξ
GOST R 53480—2009. Nadezhnost' v tekhnike. Terminy i opredeleniya
[All-Union
State Standard GOST R 53480—2009. Reliability of Equipment. Terms and De�nitions]. Mos-
coω, Standartinform Publ., 2010, 32 p.
3. Barloω R.E., Proschan F. Mathematical Theory of Reliability (Classics in Applied Math-
ematics). 1987, Society for Industrial and Applied Mathematics, 274 p.
4. Bazovskiy I.
Nadezhnost'. Teoriya i praktika
[Reliability. Theory and Practice]. Moscoω,
5. Solov'ev A.D.
Osnovy matematicheskoy teorii nadezhnosti
[Fundamentals of Math-
ematical Reliability Theory]. Moscoω, Znanie Publ., 1975, 103 p.
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
6. Deryushev Λ.G., Minaev A.V. Otsenka nadezhnosti sistem vodosnabzheniya [Reli-
ability Estimation for Water Supply Systems].
Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika
[Water
Supply and Sanitary Engineering]. 1988, no. 11, pp. 4—5.
7. Deryushev Λ.G. Pokazateli nadezhnosti truboprovodnykh sistem vodosnabzheniya i
vodootvedeniya [Reliability Indicators of Water Supply and Water Disposal Pipeline Systems].
Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika
[Water Supply and Sanitary Engineering]. 2000,
8. Gnedenko B.V., Belyaev Yu.K., Solov'ev A.D.
Matematicheskie metody v teorii na
[Mathematical Methods in Reliability Theory]. Moscoω, Nauka Publ., 1965, 524 p.
9. Primin O.G., Klimiashvili Λ.D. Metodika sbora i obrabotki statisticheskikh dannykh po
otkazam otdel'nykh elementov sistemy podachi i raspredeleniya vody [Methods of Gathering
and Processing Statistical Data on Separate Components Failure of Water Supply and Dis-
tribution System].
Voprosy nadezhnosti sistem vodosnabzheniya : sbornik trudov MISI
lems of Reliability of Water Supply Systems : Collection of Works of Moscoω Construction
Engineering Institute]. Moscoω, MISI Publ., 1978, no. 170, pp. 82—94.
10. Primin O.G., Moiseev V.N. Opredelenie ob"emov vremennogo rezervirovaniya v ray-
onnykh sistemakh vodosnabzheniya s uchetom potoka otkazov ee elementov [Determination
of Time Reservation Volume in Regional Water Supply Systems ωith Account for its Com-
ponents Failure Floω].
Sovershenstvovanie sistem vodosnabzheniya g. Moskvy
Water Supply Systems in Moscoω]. Moscoω, MVNIIproekt Publ., 1984, pp. 23—25.
11. Herz R.K. Protsess stareniya i neobkhodimost' vosstanovleniya vodoprovodnykh
setey [Ageing Processes and Need for Rehabilitation of Drinking Water Distribution Net-
ωorks]. AKVA Publ., 1996, no. 9.
12. Haviland R. Engineering Reliability and Λong Λife Design. D. Von Nostrand Co., Inc.,
Neω Jersey, 1964.
13. Krutsenyuk I.Yu. Matematicheskaya model' prognozirovaniya kolichestvennykh
kharakteristik protsessov funktsionirovaniya sistem vodosnabzheniya [Mathematical Predic-
tion Model of Quantitative Characteristics of the Functioning Processes of Water Supply Sys-
Tezisy dokladov 61-y nauchno-tekhnicheskoy konferentsii
[Paper Abstracts of the 61st
Science and Technical Conference]. Novosibirsk, NGASU Publ., 2004, p. 122.
14. Der Kiureghian A., Song J. Multi-scale Reliability Analysis and
pdating of Com-
pleξ Systems by
se of Λinear
rogramming. Reliability Engineering & System Safety. 2008,
15. Subramanian R., Anantharaman V. Reliability Analysis of a Compleξ Standby Redun-
dant System. Reliability Engineering & System Safety. 1995, vol. 48, no. 1, pp. 57—70. DOI:
http://dξ.doi.org/10.1016/0951-8320(94)00073-W.
16. Ostfeld A. Reliability Analysis of
ater Distribution Systems. Journal of Hydroinfor-
About the authors:
Deryushev Λeonid Georgiyevich
— Candidate of Technical
Sciences, Associate Professor, Department of Water Supply,
Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation;
Derϕ[email protected]; +7 (499) 183-36-29;
Pham Ha Hai
postgraduate student, Department of Water Supply,
University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Rus-
sian Federation; [email protected]
For citation: Deryushev Λ.G., Pham Ha Hai. Normirovanie trebovaniy nadezhnosti
sistem vodosnabzheniya V'etnama [The Requirements to Reliability of
ater Supply Systems
in Vietnam].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering].
© Гиясов Б.И., Антонов А.И., Матвеева И.В., 2014
АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО.
РЕКОНСТРУКЦИЯ И РЕСТАВРАЦИЯ
УДК 534.612
Б.И. Гиясов, А.И. Антонов*, И.В. Матвеева*
ФГБОУ ВПО МГСУ, *ФГБОУ ВПО ТГТУ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ШУМА,
ПРОНИКАЮЩЕГО В ПЛОСКИЕ ПОМЕЩЕНИЯ ЧЕРЕЗ
Дан анализ принципов оценки распространения в плоских помещениях шума,
проникающего из соседних помещений через стены. Предложен метод расчета
уровней звукового давления в помещениях с учетом закономерностей распростра-
нения в пространстве прямого звука от плоского источника шума (стены) и условий
формирования отраженного звукового поля в плоских помещениях конечной и бес-
конечной длин. Метод обеспечивает требуемую при расчетах точность определе-
ния уровней звукового давления.
Ключевые слова:
ограждающие конструкции, шум, звуковое давление, пря-
мой звук, отраженное звуковое поле, защита от шума.
Шумовой режим в зданиях представляет собой единый процесс распро-
странения звуковой энергии в объеме здания. Возникающая в отдельных по-
мещениях звуковая энергия падает на ограждающие конструкции помещений
и проникает в соседние с ними объемы. В этом случае ограждающие конструк-
ции шумных помещений становятся источниками шума для смежных с ними
помещений. Излучаемая ограждениями звуковая энергия создает в смежном
помещении шумовое поле, состоящее из поля прямой звуковой энергии и поля
отраженной звуковой энергии. Общий уровень звукового давления в
-х точках
смежного помещения при этом определяется как


k
cI
+
где
— плотность звуковой энергии, создаваемая стеной как источником
прямого звука в
-й точке помещения;
отр
— плотность отраженной энергии
-й точке, создаваемая прошедшим через стену звуком;
— скорость звука в
воздухе;
— интенсивность звука на пороге слышимости.
Таким образом, при расчетах уровней звукового давления в помещениях,
расположенных рядом с шумными помещениями, приходится решать две за-
дачи: производить расчеты плотности звуковой энергии от стены как от источ-
ника прямого звука и плотности отраженной звуковой энергии, возникающей в
помещении при отражении прямого звука от ограждений помещения.
Характер распространения прямой звуковой энергии определяется геоме-
трическими параметрами стены, излучающей шум. В зависимости от соотно-
шения линейных размеров стены и расстояния расчетной точки от нее стену
можно рассматривать как линейный плоский или точечный источник шума.
Распределение отраженной звуковой энергии во многом определяется соотно-
Architecture and urban development. Restructuring and restoration
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
шениями геометрических параметров помещения (длины, ширины, высоты).
С этих позиций помещения делятся на соразмерные, длинные и плоские.
В общественных зданиях широкое распространение имеют плоские поме
щения, шум в которые часто проникает из смежных технических помещений.
При этом ограждение, через которое проникает шум, можно считать плоским
источником. В статье предлагается метод расчета шума в плоском помещении,
возникающего при излучении звуковой энергии стеной как плоским источником.
Для определения плотности звуковой энергии прямого звука
необходи-
мо знать мощность звуковой энергии, излучаемой стеной.
Стена со стороны шумного помещения облучается прямым и отраженным
звуком и интенсивность падающей на стену звуковой энергии соответственно
определяется как
 
Интенсивность прямой звуковой энергии, падающей от источника шума
-й участок стены, находится как

где
— интенсивность прямого звука, излучаемого источником; е — угол
между нормалью к поверхности и направлением луча от источника к поверх-
ности на
-м участке.
Для точечного источника
определяется как

где
— мощность источника шума; Ω — пространственный угол излучения
источника;
— расстояние от источника
-го участка стены.
При наличии в шумном помещении нескольких источников шума величина
в каждой
-й точке поверхности стены определяется суммированием как

j
где
пад пр
— интенсивность прямого звука на
-м участке поверхности стены от
-го источника;
— количество источников шума, одновременно облучающих
стену прямым звуком.
В общем случае величина
пад пр
— переменная по поверхности стены.
Однако при практических расчетах ее с достаточной точностью можно при-
нять равной средней величине, определяемой как

dSS
где
— площадь стены, излучающей шум.
Интенсивность отраженной звуковой энергии, падающей на
-й участок
стены из шумного помещения от одного источника шума при условии форми-
рования в помещении квазидиффузного отраженного звукового поля, согласно
[1] определяется выражением
где
— плотность отраженной звуковой энергии в шумном помещении вбли-
-го участка стены;
— коэффициент звукопоглощения стены на
-м участ-
ке со стороны шумного помещения.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Плотность
в шумном помещении может быть найдена при расчетах
шума статистическими энергетическими методами, например [2—5].
При наличии в шумном помещении нескольких одновременно работаю-
щих источников шума величина
пад отр
на каждом
-м участке стены определя-
ется суммированием как

j
где
пад отр
— интенсивность отраженной энергии на
-м участке стены от
-го
источника шума, определяемая по формуле (7).
Средняя величина
пад отр
как и для прямого звука определяется выражением

dSS
Таким образом, стену, излучающую шум в смежное помещение, можно
считать плоским источником, равномерно излучающим звуковую энергию с
единичной мощностью излучения Вт/м
, определяемой как
где τ — коэффициент звукопроницаемости стены.
Расчет прямой звуковой энергии в помещении от такого плоского источ-
ника можно выполнять, используя принципы расчета, изложенные в [6]. В [6]
указано, что стены как плоские источники излучают звуковую энергию по-
верхностью по зависимости Ламберта. В этом случае общее уравнение для
определения плотности прямого звука от стены как источника может быть за-
писано в виде
(11)
где е — угол между нормалью к поверхности источника (стены) и направлени-
ем на расчетную точку;
— кратчайшее расстояние от расчетной точки
до
плоскости источника.
В работе [6] показано, что на достаточно больших расстояниях от источни-
ка расчет плотности прямого звука от стены можно производить как от точеч-
ного источника по формуле



где

LH


— общая мощность плоского источника (стены);
и
— раз-
меры стены;
— расстояние от
-й расчетной точки до геометрического цен-
тра стены. Формула (12) дает погрешность меньше 0,5 дБ при расстояниях
≥ 1,5
, где
— больший размер стены. При расстояниях меньших 1,5
плотность прямого звука определяется по формуле (11) численным интегри
рованием.
Сформированная прошедшей через стену звуковой энергией отраженная
энергия распределяется в помещении по более сложным, чем прямая энергия,
зависимостям. На ее распределение оказывают влияние форма и размеры по-
мещения, звукопоглощение поверхностей и ряд других факторов. Как показано
в [1], при диффузном отражении звука от поверхностей отраженное звуковое
Architecture and urban development. Restructuring and restoration
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
поле имеет квазидиффузный характер. Это связано с наличием в каждой точке
объема результирующего потока отраженной энергии при одновременном со-
хранении основного признака диффузности поля — его изотропности по угло-
вой направленности элементарных потоков отраженной звуковой энергии [1].
Согласно [1], в квазидиффузных отраженных звуковых полях между плот-
ностью потока
и градиентом плотности отраженной звуковой энергии суще-
ствует связь, определяемая в виде
q
=
где
— коэффициент переноса отраженной звуковой энергии в условиях ква-
зидиффузного поля, определяемый как
где
— средняя длина свободного пробега отраженных звуковых волн в по-
Плотность потока отраженной энергии, поглощаемой на границах поме-
щения, в случае квазидиффузного поля определяется выражением
где
— коэффициент звукопоглощения поверхности.
Следует отметить, что подобные представления о формировании отражен-
ного звукового поля как квазидиффузного поля широко используются в по-
следнее время и за рубежом при оценке распространения отраженной звуковой
энергии в помещениях [7—13].
Используя (13) и (15), можно получить выражения для описания распреде-
ления плотности отраженной звуковой энергии, в т.ч. и в плоских прямоуголь-
ных помещениях с источником шума в виде стены. Согласно [14], к плоским
относятся помещения, у которых соотношения высоты
, ширины
и длины
находятся в пределах
> 5,
≥ 4. Помещения с такими пропорциями
широко встречаются в общественных и производственных зданиях.
Для плоских помещений, в которых источником шума является излучаю-
щая всей поверхностью торцевая стена, можно с достаточной точностью счи-
тать, что в сечениях помещения, параллельных этой стене, плотность отражен-
ной энергии постоянна по всему сечению и меняется только по мере удаления
от стены. То есть ε
отр

), где
— координата по оси помещения с началом у
излучающей шум стены. В качестве приближения примем также условие, что
отраженная звуковая энергия вводится в помещение не по всем отражающим
прямую звуковую энергию поверхностям, а в сечении помещения с координа-
той
0, т.е. у излучающей стены. Возможность такого приближения показана
в [15]. Доказано, что погрешность за счет такого приближения не превышает
±1 дБ. Примем также, что коэффициенты звукопоглощения всех поверхностей
помещения (боковых стен, пола и потолка) равны среднему коэффициенту,
определяемому как



где α
, α
, α
— соответственно коэффициенты звукопоглощения и
площади боковых стен, пола и потолка;
— общая площадь поверхностей.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Тогда мощность вводимой отраженной энергии равна

Основываясь на указанных предпосылках и приближениях, можно полу-
чить дифференциальное уравнение, которому удовлетворяет функция ε
отр
Баланс отраженной звуковой энергии для элемента поперечного сечения
можно записать как



dd
dc
SS
Sd
xU
dx
cm
dxdxdx









2


22

dc
v
cm
dx
S


где
и
— соответственно площадь и периметр поперечного сечения помеще-
— пространственный коэффициент затухания звука в воздухе. Второй
член уравнения (17) характеризует потери отраженной звуковой энергии на
ограждениях и в воздухе.
Запишем уравнение (17) как

2

2
d
где
Решение уравнения (18) имеет вид
e
Постоянные
определяются из граничных условий.
В случае, если в плоском помещении стена, противоположная стене из-
лучающей шум, находится на достаточно большом расстоянии, помещение в
направлении оси
можно условно считать бесконечным. Тогда
граничные ус-
ловия запишутся в виде:

dx
=
отр
Решение уравнения (18), удовлетворяющее этим условиям, имеет вид
В случае конечной длины помещения в направлении оси
граничные ус-
ловия определяются как:
отр


где
— коэффициент звукопоглощения торцевой поверхности.
Architecture and urban development. Restructuring and restoration
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
Правая часть выражения (23) показывает количество отраженной энергии,
уходящей через торцевую стену.
Обозначив
, с учетом (20) и (23) имеем
12

ce
ce
ce
ce
=
Из совместного решения последнего уравнения с уравнением (22) значе-
определяются как







=
++


20

ee
me
e

После подстановки
в (20) окончательно получается

xl
ll
T
em
ee
ee
me
e
где
отр0
— плотность отраженной энергии вместе с координатой
0, опреде-
ляемая по формуле (21).
Учитывая последнее выражение (24) и используя гиперболические функ-
x

h
x

ee
me
e















xl
T
TT
P
S
l









(25)
В случае, если поглощением звуковой энергии на торцевой стене можно
пренебречь, уравнение (25) упрощается и имеет вид




l
Таким образом, при оценке шума, возникающего в помещениях в результа-
те проникания в них звуковой энергии через стену можно использовать форму-
лу (1), определяя при этом величины плотности прямой и отраженной энергии
соответственно по формулам (11), (12) и (21), (25), (26).
В качестве примера на рисунке приведены результаты расчетов уровней
звукового давления в плоском помещении при проникновении в него звуковой
энергии из смежного технического помещения, в котором расположено излу-
чающее шум инженерное оборудование здания. Видно хорошее согласование
расчетных и экспериментальных данных. Приведены также результаты расче-
тов, выполненные методами диффузного поля и мнимых источников, широко
применяемыми в практике расчетов шума в помещениях. В данном случае эти
методы дают существенные погрешности, особенно в зонах помещения, где
преобладает отраженная звуковая энергия.
В настоящее время предложенный метод используется при проектирова-
нии шумозащиты в производственных и офисных зданиях.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Экспериментальные и расчетные уровни звукового давления в плоском помеще-
нии с излучающей звук торцевой стеной:
— расчет с помощью энергетического метода;
— экспериментальные данные;
— расчет по методу мнимых источников;
— расчет по
методу диффузного поля
Библиографический список
1.
Леденев В.И.
Статистические энергетические методы расчета шумовых полей
при проектировании производственных зданий. Тамбов
: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-
та, 200
. 156 с.
2.
Антонов А.И., Жданов А.Е., Леденев В.И.
Автоматизация расчета шумовых по
лей в производственных помещениях // Вестник Тамбовского государственного тех-
нического университета. 2004. Т. 10. № 1Б. С. 245—250.
3.
Гиясов Б.И., Матвеева И.В., Макаров А.М.
Метод расчета шума в плоских по
мещениях с равномерно распределенными рассеивателями // Вестник МГСУ. 2014.
№ 2. С. 13—21.
4.
Antonov
A
.,
Ledenev
V.
.,
Solomatin
The
combined
method
calculation
noise
conditions
industrial buildings of thermal poωer stations // Scienti�c Herald
of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and
Architecture.
2012.
. 1.
. 7—16.
5.
Антонов А.И., Соломатин Е.О., Цева А.В.
Метод расчета шума в длинных по
мещениях // Вестник МГСУ. 2013. № 1. С. 19—25.
6.
Антонов А.И., Леденев В.И., Соломатин Е.О., Гусев В.П.
Методы расчета уров
ней прямого звука, излучаемого плоскими источниками шума в городской застройке //
Жилищное строительство. 2013. № 6. С. 13—
15.
7.
Picaut J., Simon Λ., D. Polack J.
A mathematical model of diffuse sound �eld based
on a diffusion equation // Acoustica. 1997. Vol. 83. No. 4. Pp. 614—621.
8.
Valeau V., Picaut J., Hodgson M.
On the use of a diffusion equation for room-
acoustic prediction // Journal of the Acoustical Society of America. 2006. Vol. 119. No. 3.
Pp. 1504—1513.
9.
Valeau V., Hodgson M., Picaut J.
A diffusion-based analogy for the prediction of
sound �elds in �tted rooms // Acta Acustica United ωith Acustica. 2007. Vol. 93. No. 1.
Pp. 94—105.
10.
Billon A., Picaut J., Valeau V., Sakout A.
Acoustic predictions in Industrial Spaces
Using a Diffusion Model // Advances in Acoustics and Vibration. 2012. Article
260394.
Architecture and urban development. Restructuring and restoration
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
9 p. Режим доступа: http://ωωω.hindaωi.com/ϕournals/aav/2012/260394/. Дата обраще-
ния: 12.05.2014.
11.
Jing Y., Λarsen E.W., Xiang N.
One-dimensional transport equation models for
sound energy propagation in long spaces: theory // Journal of the Acoustical Society of
America. 2010. Vol. 127. No. 4. Pp. 2312—2322.
12.
Jing Y., Xiang N.
A modi�ed diffusion equation for room-acoustic predication //
Journal of the Acoustical Society of America.
2007.
Vol
. 121. No. 6. Pp. 3284—3287.
13.
Picaut J., Valeau V., Billon A., Sakout A.
Sound �eld modeling in architectural
acoustics using a diffusion equation // Proceedings
the
20
International
Conference
Noise
Honolulu
Haωaii
USA
, 2006.
. 1—
14.
Осипов Г.Л., Юдин Е.Я., Хюбнер Г.
Снижение шума в зданиях и жилых райо-
нах / под ред. Г.Л. Осипова, Е.Я. Юдина. М. : Стройиздат, 1987. 558 с.
15.
Воронков А.Ю., Жданов А.Е.
О принципе ввода звуковой энергии в помеще
ние при использовании интегро-интерполяционного метода расчета шумовых полей //
Тр. ТГТУ : сб. науч. ст. мол. уч. и студ. Тамбов, 1999. Вып. 4. С. 116—118.
Поступила в редакцию в июне 2014 г.
Об авторах:
Гиясов Ботир Иминжонович
— кандидат технических наук, доцент,
заведующий кафедрой архитектурно-строительного проектирования,
Московский
государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
129337,
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 287-49-14, [email protected];
Антонов Александр Иванович
— кандидат технических наук, доцент, доцент
кафедры архитектуры и строительства зданий,
Тамбовский государственный техни
ческий университет (ФГБОУ ВПО ТГТУ)
, 392032, г. Тамбов, ул. Мичуринская,
д. 112, корп. Е, 8 (4752) 63-03-82, 63-04-39, [email protected];
Матвеева Ирина Владимировна
— кандидат технических наук, доцент, до-
цент кафедры городского строительства и автомобильных дорог,
Тамбовский госу
дарственный технический университет (ФГБОУ ВПО ТГТУ)
, 392032, г. Тамбов,
ул. Мичуринская, д. 112, корп. Е, 8 (4752) 63-09-20, 63-03-72, [email protected]
Для цитирования:
Гиясов Б.И., Антонов А.И., Матвеева И.В.
Энергетический
метод расчета шума, проникающего в плоские помещения через стены // Вестник
МГСУ. 2014. № 9. С. 22—31.
B.I. Giyasov,
A.I. Antonov, I.V. Matveeva
ENERGY METHOD FOR CAΛCUΛATING THE NOISE PENETRATING INTO FΛAT
ROOMS THROUGH WAΛΛS
The noise state in buildings is a general process of sound energy distribution in
the building volume. The sound energy emerging in separate rooms falls on enveloping
structures of the rooms and penetrates to the adϕacent volumes. In this case the envelop-
In public buildings �at rooms ωidely occur, in ωhich the noise from technical rooms
often penetrate. The authors observe the principles of evaluating indoor noise in a �at,
ωhich penetrates from adϕacent premises through the ωalls. The method of calculating
sound pressure levels in rooms is offered. The method takes into account the patterns
of direct sound distribution from the �at noise source (ωall) and the conditions of the
re�ected sound �eld creation in �at space of �nite and in�nite length. The direct sound
energy distribution character is determined by geometric parameters of the ωall shed-
ding the noise. The method provides the desired calculation precision of the sound pres-
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
enclosing structures,
noise, sound pressure, direct sound, re�ected
1. Λedenev V.I.
Statisticheskie energeticheskie metody rascheta shumovykh poley pri
proektirovanii proizvodstvennykh zdaniy
[Statistical Energy Methods for Calculating The
Noise Fields in the Design of Industrial Buildings]. Tambov, Tambovskiy Gosudarstvennyy
Tekhnicheskiy Universitet Publ., 2001, 156 p.
2. Antonov A.I., Zhdanov A.E., Λedenev V.I. Avtomatizatsiya rascheta shumovykh poley
v proizvodstvennykh pomeshcheniyakh [Calculation Automation of Noise Fields in Production
Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta
[Proceedings
of Tambov State Technical University]. 2004, vol. 10, no. 1B, pp. 245—250.
3. Giyasov B.I., Matveeva I.V., Makarov A.M. Metod rascheta shuma v ploskikh pomesh-
cheniyakh s ravnomerno raspredelennymi rasseivatelyami [Noise Evaluation Method in a Flat
Room ωith Evenly Distributed Λenses].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State Univer-
4. Antonov A.I., Λedenev V.I., Solomatin Ye.O. The Combined Method of Calculation of
Noise Conditions in Industrial Buildings of Thermal Poωer Stations. Scienti�c Herald of the
Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architec-
5. Antonov A.I., Solomatin E.O., Tseva A.V. Metod rascheta shuma v dlinnykh pomesh-
cheniyakh [Method of Noise Analysis inside Λong Premises].
Vestnik MGSU
[Proceedings of
6. Antonov A.I., Λedenev V.I., Solomatin E.O., Gusev V.P. Metody rascheta urovney pry-
amogo zvuka, izluchaemogo ploskimi istochnikami shuma v gorodskoy zastroyke [Methods
for Calculating the Λevel of the Direct Sound Emitted by Flat Noise Sources in Urban Environ-
Zhilishchnoe stroitel’stvo
7. Picaut J., Simon Λ., D. Polack J. A Mathematical Model of Diffuse Sound Field Based
on a Diffusion Equation. Acoustica. 1997, vol. 83, no. 4, pp. 614—621.
8. Valeau V., Picaut J., Hodgson M. On the Use of a Diffusion Equation for Room-Acous-
tic Prediction. Journal of the Acoustical Society of America. 2006, vol. 119, no. 3, pp. 1504—
1513. DOI: http://dξ.doi.org/10.1121/1.2161433.
9. Valeau V., Hodgson M., Picaut J. A Diffusion-based Analogy for the
rediction of Sound
ields in
itted Rooms. Acta Acustica United ωith Acustica. 2007, vol. 93, no. 1, pp. 94—105.
10. Billon A., Picaut J., Valeau V., Sakout A. Acoustic Predictions in Industrial Spaces
Using a Diffusion Model. Advances in Acoustics and Vibration. 2012, Article ID 260394, 9 p.
Available at: http://ωωω.hindaωi.com/ϕournals/aav/2012/260394/. Date of access: 12.05.2014.
DOI: http://dξ.doi.org/10.1155/2012/260394
11. Jing Y., Λarsen E.W., Xiang N. One-Dimensional Transport Equation Models for
Sound Energy Propagation in Λong Spaces: Theory. Journal of the Acoustical Society of
oi.org/10.1121/1.3298936.
12. Jing Y., Xiang N. A Modi�ed Diffusion Equation for Room-Acoustic Predication. Jour-
nal of the Acoustical Society of America. 2007, vol. 121, no. 6, pp. 3284—3287. DOI: http://
dξ.doi.org/10.1121/1.2727331.
13. Picaut J., Valeau V., Billon A., Sakout A. Sound Field Modeling in Architectural Acous-
tics Using a Diffusion Equation. Proceedings of the 20th International Conference on Noise.
14. Osipov G.Λ., Yudin E.Ya., Khyubner G. Snizhenie shuma v zdaniyakh i zhilykh rayo-
[Noise Reduction in Buildings and Residential Areas]. Moscoω, Stroyizdat Publ., 1987,
15. Voronkov A.Yu., Zhdanov A.E.
O printsipe vvoda zvukovoy energii v pomeshche
nie pri ispol’zovanii integro-interpolyatsionnogo metoda rascheta shumovykh poley
[On the
Principle of Sound Energy Input into a Room by Using the Integro-Interpolation Method for
Calculating Noise Fields].
Trudy TGTU : sbornik nauchnykh statey molodykh uchenykh i stu
[Works of Tambov State Technical University: Collection of Scienti�c Articles of Young
Scientists and Students]. Tambov, 1999, no. 4, pp. 116—118.
Architecture and urban development. Restructuring and restoration
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
About the authors:
Giyasov Botir Iminzhonovich
— Candidate of Technical Scienc-
es, Associate Professor, chair, Department of Architectural and Construction Design,
State University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337,
Antonov Aleksandr Ivanovich
— Candidate of Technical Sciences, Associate Profes-
sor, Department of Architecture and Construction of Buildings,
Tambov State Technical Uni-
, 112 E Michurinskaya street, Tambov, 392032, Russian Federation; +7 (4752)
Matveeva Irina Vladimirovna
— Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,
Department of Urban and Road Construction,
Tambov State Technical University (TGTU)
112 E Michurinskaya street, Tambov, 392032, Russian Federation; +7 (4752) 63-09-20, 63-
03-72; [email protected]
For citation: Giyasov B.I., Antonov A.I., Matveeva I.V. Energeticheskiy metod rascheta
shuma, pronikayushchego v ploskie pomeshcheniya cherez steny [Energy Method for Calcu-
lating the Noise Penetrating into Flat Rooms through Walls].
Vestnik MGSU
[Proceedings of
© Габбасов Р.Ф., Хоанг Туан Ань, Шикунов М.А., 2014
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
УДК 691-41:517.962+624.042.8
Р.Ф. Габбасов, Хоанг Туан Ань, М.А. Шикунов
ФГБОУ ВПО МГСУ
ОБОБЩЕННЫЕ УРАВНЕНИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ
РАЗНОСТЕЙ В ЗАДАЧАХ РАСЧЕТА ТОНКИХ ИЗГИБАЕМЫХ
ПЛИТ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
Разработан численный алгоритм динамического расчета изгибаемых тонких
пластин, основанный на обобщенных уравнениях метода конечных разностей. На
базе разработанного алгоритма составлены компьютерные программы для дина-
мического расчета изгибаемых тонких пластин. В расчете на динамические нагруз-
ки с достаточно высокой точностью могут быть использованы более простые обоб-
щенные уравнения метода конечных разностей. Обобщенные уравнения — одно из
новых направлений в отрасли расчета конструкций. Наряду с другими методами,
метод конечных разностей дает инженерам дополнительные возможности.
Ключевые слова:
метод конечных разностей, метод последовательных ап-
проксимаций, тонкая изгибаемая плита, алгоритм расчета.
Изгибаемая плита широко применяется в строительстве большепролет-
ных конструкций. Ее достоинства — легкий вес, промышленное производство,
низкая себестоимость, удобство для монтажа. Реализация алгоритма расчета
изгибаемых плит в инженерной практике является важной проблемой стро-
ительной науки [1—8]. Обобщенные уравнения метода конечных разностей
(МКР) являются новым направлением в отрасли расчета конструкции. МКР
дает дополнительные варианты для инженера, наряду с методом конечных эле-
ментов (МКЭ) и др. [9—11].
Пластинкой (тонкой плитой) называется цилиндрическое или призмати-
ческое тело, высота (толщина) которого мала по сравнению с остальными раз-
мерами. Техническая теория изгиба пластинок основывается на следующих
при деформации пластинки нормали к срединной плоскости остаются пря-
нормальные напряжения на площадках, параллельных срединной поверх-
ности пластинки, отсутствуют.
При этом предполагается также, что деформации пластинки при изгибе
остаются малыми, упругими и подчиняющимися закону Гука.
Разрешающее дифференциальное уравнение поперечных колебаний тон-
кой изгибаемой плиты постоянной толщины запишем относительно безраз-
мерных неизвестных в виде системы двух дифференциальных уравнений вто-
рого порядка:
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
222
222
mmww
t
∂∂∂∂
+ ---
∂ξ∂h
22
ww
m
+ -
∂ξ∂h
где
xy
aa
ξ h
;;;
mMω
qavqa

()
(,,)
,,;
qxyt
ppt
ξh
a
где ν — коэффициент Пуассона;
— прогиб;
— цилиндрическая жесткость;
— длина одной из сторон плиты;
— масса единицы площади;
— коэф
фициент поглощения энергии.
Безразмерные изгибающие моменты определяются по известным фор
мулам:













где
()
()
Аппроксимация дифференциальных уравнений (1) и (2) в
-м временном
слое в точке обобщенными уравнениями МКР [13, 16—20] на квадратной сетке
выполняется так:




1,1,
IIII
IIIV
ijij
ijijijijij
ijij
++
где
2
ijij
t
==

ijijij
k
ij
ij
m


ijij
принадлежат точке
элемен-
та
(рис. 1). Остальные члены уравнения
такого типа имеют аналогичный смысл.
отсчитываются вдоль безразмерной вре-
менной оси
Для вычисления
ttk
и
восполь
зуемся выражениями, полученными из
построенного в [13] параболического
h
IIII
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
()
ttktkkk
ijij
wwww
---
()
tktkkk
ijij
ijij
wwww
---
где τ — шаг по времени.
Рассмотрим квадратную шарнирно опертую по контуру плиту на действие
равномерно распределенного по всей площади прямоугольного мгновенного
импульса
0) при начальных условиях (
0) по [19]:
0;,

где
Начальные условия в безразмерных величинах:
0
222
000
WSSD
qaqaqa


Решим задачу при
2100
t
для иллюстрации предлагаемого алго-
ритма расчета (рис. 2).
()
t
111
0;0;1.
ijij
wmw

2 из (4), (5) с учетом кра-
евых условий получим:
11
4
- -

(8)
1111
- -
(9)
определится по (6) при заданном
2
2
10
.
.
ij
ij
Из решения системы уравнений (8), (9), (10) получим:
,003189
,8163.
1,003.
11111111
позволяют перейти к следующему времен-
ному слою.
Результаты расчета на сетках с шагами
1111
,;,
86410100
t t
приведены на рис. 3.
1/21/2
1/2
1/2
0102
101112
202122
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
0,02
0,05
0,06
–0
0
0
0
0
0
1
1
1
/10
0,788
Величина максимального во времени изгибающего момента в центре пли-
1,2959.
MMS

Величина наибольшего прогиба в центре плиты
0,0788.
Результаты в [13] по методу последовательных аппроксимаций (МПА):
1,244
MMS

0,0775.
Значение прогиба по решению [19] (расчет плиты как обобщенной систе-
мы с одной степенью свободы)
0,0822.
Разница при
0,17 составляет соответственно для изгибающего момента
в сравнении с [13] 4 %; для прогиба в сравнении с [13] — 1,7 %, c [19] — 4,3 %.
Выводы.
Разработан численный алгоритм динамического расчета изги-
баемых тонких пластин. Алгоритм основывается на обобщенных уравнениях
МКР.
На базе разработанного алгоритма составлены программы для ЭВМ для
динамического расчета изгибаемых тонких пластин.
Для решения задачи на импульсивные нагрузки в расчете изгибаемой тон-
кой плиты на динамические нагрузки могут быть использованы с достаточно
высокой точностью более простые обобщенные уравнения МКР.
Библиографический список
Белоцерковкий И.Я.
Колебания прямоугольных пластин переменной жесткос-
ти // Теория пластин и оболочек. Киев : АН УССР, 1962. С. 300—304.
Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С
. Пластинки и оболочки / пер. с англ.
М. : Наука, 1966. 635 с.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Киселев В.А.
Расчет пластин. М. : Стройиздат, 1973. 151 с.
Green A.E
. On Reissner’s theory of bending of elastic plates // Quart. Appl. Math.
1949. Vol. 7. Nо. 2. Рр. 223—228.
Naghdi P.M
. On the theory of thin elastic shells // Quart. Appl. Math. 1957. Vol. 14.
Reissner E
. On the theory of bending of elastic plates // J. Math. and Phys. 1944.
Vol. 23. No. 4. Pp. 184—191.
Reissner E
. On the transverse bending of plates, including the effect of transverse
shear deformation // Int. J. Solids and Struct. 1975. Vol. 11. No. 5. Pp. 569—573.
Salerno V.Λ., Goldberg M.A
. Effect of shear deformation on the bending of rectangular
plates // J. Appl. Mech. 1960. Vol. 27. No. 1. Pp. 54—59.
Бузун И.М.
Метод конечных разностей и метод конечных элементов. Сравнение
решений для пластин // Тр. Тюменского индустриального института. 1974. Вып. 40.
Вайнберг Д.В
. Численные методы в теории оболочек и пластин // Тр. VI
Всесоюзной конф. по теории оболочек и пластин. М. : Наука, 1966. С. 890—895.
11.
Иванов С.А.
Анализ изгибаемых пластинок методом конечного элемента //
Тр. МАРХИ. 1972. Вып. 4. С. 25—31.
Габбасов Р.Ф.
Расчет плит с использованием разностных уравнений метода
последовательных аппроксимаций // Строительная механика и расчет сооружений.
Габбасов Р.Ф., Габбасов А.Р., Филатов В.В
. Численное построение разрывных
решений задач строительной механики. М. : Изд-во АСВ, 2008. 277 с.
Габбасов Р.Ф.
Низомов Д.Н
. Численное решение некоторых динамических
задач строительной механики // Строительная механика и расчет сооружений. 1985.
Азархин А.М., Абовский Н.П.
Об итерационных методах в некоторых за-
дачах строительной механики // Исследования по теории сооружений. Т. 23. М. :
Госстройиздат, 1977. С. 152—157.
Абовский Н.П., Енджиевский Л.В.
Расчет
ребристых плит методом сеток //
Пространственные конструкции в Красноярском крае. Красноярск, 1996. Вып. 2.
Длугач М.И.
Некоторые вопросы применения метода сеток к расчету пластин
и оболочек // ЭЦВМ в строительной механике. М. ; Л. : Стройиздат, 1966. С. 555—560.
Рабинович И.М., Синицын А.П., Теренин Б.М.
Расчет сооружений на действие
кратковременных и мгновенных сил. М. : ВИА, 1956. Ч. 1. 464 с.
Рабинович И.М
. Основы динамического расчета сооружений на действие
мгновенных и кратковременных сил. М. ; Л. : Госстройиздат, 1945. 85 с.
Prager W., Synge J.Λ.
Approξimations in elasticity based on the concept of function
space // Quart. Appl. Math. 1947. Vol. 5. No. 3. Pp. 241—269.
Поступила в редакцию в августе 2014 г.
Об авторах:
Габбасов Радек Фатыхович
доктор технических наук, профессор,
профессор кафедры строительной механики,
Московский государственный строи
тельный университет
(ФГБОУ ВПО МГСУ)
129337, г. Москва, Ярославское шос-
се, д. 26, 8 (495) 287-49-14, fofa
mail.ru;
Хоанг Туан Ань
— аспирант кафедры строительной механики,
Московский
государственный строительный университет
(ФГБОУ ВПО МГСУ)
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 287-49-14, hoangtuananhk
gmail.com;
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
Шикунов Максим Алексеевич
— аспирант кафедры строительной механи-
Московский государственный строительный университет
(ФГБОУ ВПО
МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 287-49-14, maξ[email protected]
gmail.com.
Для цитирования:
Габбасов Р.Ф., Хоанг Туан Ань, Шикунов М.А.
Обобщенные
уравнения метода конечных разностей в задачах расчета тонких изгибаемых плит на
динамические нагрузки // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 32—38.
R.F. Gabbasov, Tuan Anh Hoang, M.A. Shikunov
GENERAΛIZED EQUATIONS OF FINITE DIFFERENCE METHOD IN THE PROBΛEMS
OF DYNAMIC ΛOAD CAΛCUΛATION FOR THIN BENDING PΛATES
Bending plate is ωidely used in the construction of large-span structures. Its advan-
tage is light ωeight, industrial production, loω cost and easy installation. Implementing
the algorithm for calculating bending plates in engineering practice is an important issue
of the construction science. The generalized equations of �nite difference method is a
neω trend in the calculation of building construction. FDM ωith generalized equation pro-
In the article the algorithm for dynamic calculation of thin bending plates basing
on FDM ωas developed. The computer programs for dynamic calculation ωere created
on the basis of the algorithm. The authors come to the conclusion that the more simple
equations of FDM can be used in case of solving the impulse load problems in dynamic
�nite difference method, method of successive approξimations, thin
1. Belotserkovkiy I.Ya. Kolebaniya pryamougol'nykh plastin peremennoy zhestkosti [Vi-
brations of Rectangular
lates of Variable Rigidity].
Teoriya plastin i obolochek
[Theory of
Plates and Shells]. Kiev, AN USSR Publ., 1962, pp. 300—304.
2. Timoshenko S.P., Voynovskiy-Kriger S.
Plastinki i obolochki
[Plates and Shells]. Mos-
coω, Nauka Publ., 1966, 635 p.
3. Kiselev V.A. Raschet plastin [Calculation of Plates]. Moscoω, Stroyizdat Publ., 1973,
4. Green A.E. On Reissner’s
heory of Bending of Elastic
lates. Quart. Appl. Math.
5. Naghdi P.M. On the
heory of
hin Elastic Shells. Quart. Appl. Math. 1957, vol. 14,
6. Reissner E. On the
heory of Bending of Elastic
lates. J. Math. and Phys. 1944,
7. Reissner E. On the
ransverse Bending of
lates, Including the Effect of
Shear Deformation. Int. J. Solids and Struct. 1975, vol. 11, no. 5, pp. 569—573. DOI: http://
8. Salerno V.Λ., Goldberg M.A. Effect of Shear Deformation on the Bending of Rect-
lates. J. Appl. Mech. 1960, vol. 27, no. 1, pp. 54—59. DOI: http://dξ.doi.
org/10.1115/1.3643934.
9. Buzun I.M. Metod konechnykh raznostey i metod konechnykh elementov. Sravnenie
resheniy dlya plastin [Finite Difference Method and
inite Element Method. Comparison of
Solutions for
Trudy Tyumenskogo industrial'nogo instituta
[Works of Tyumen Industrial
10. Vaynberg D.V. Chislennye metody v teorii obolochek i plastin [Numerical Methods in
heory of Shells and
Trudy VI Vsesoyuznoy konferentsii po teorii obolochek i plas
[Proceedings of the VI All-Union Conference on the Theory of Shells and Plates]. Moscoω,
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
11. Ivanov S.A. Analiz izgibaemykh plastinok metodom konechnogo elementa [Analysis
of Bending
inite Element Method].
Trudy MARKHI
[Works of Moscoω Institute
of Architecture]. 1972, no. 4, pp. 25—31.
12. Gabbasov R.F. Raschet plit s ispol'zovaniem raznostnykh uravneniy metoda
posledovatel'nykh approksimatsiy [Analysis of
sing the Differential Equations Method
of Successive Approξimation].
Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniy
[Structural M
chanics and Calculation of Structures]. 1980, no. 3, pp. 27—30.
13. Gabbasov R.F., Gabbasov A.R., Filatov V.V.
Chislennoe postroenie razryvnykh resh
eniy zadach stroitel'noy mekhaniki
[Numerical Construction of Discontinuous Solutions of
roblems]. Moscoω, ASV Publ., 2008, 277 p.
14. Gabbasov R.F., Nizomov D.N. Chislennoe reshenie nekotorykh dinamicheskikh za-
dach stroitel'noy mekhaniki [Numerical Calculation of Some Dynamical
roblems of Structural
Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniy
[Structural Mechanics and Calcu-
15. Azarkhin A.M., Abovskiy N.P. Ob iteratsionnykh metodakh v nekotorykh zadachakh
stroitel'noy mekhaniki [Iterative Methods in Some
roblems of Construction Mechanics].
dovaniya po teorii sooruzheniy
[Studies in the Theory of Structures]. Vol. 23, Moscoω, Stroy-
16. Abovskiy N.P., Endzhievskiy Λ.V. Raschet rebristykh plit metodom setok [Calcula-
tion of Ribbed Slabs by Grid Method].
Prostranstvennye konstruktsii v Krasnoyarskom krae
17. Dlugach M.I. Nekotorye voprosy primeneniya metoda setok k raschetu plastin i obolo-
chek [Some Questions of Net Method Application in the Calculation of
lates and Shells].
ETsVM v stroitel'noy mekhanike
[Digital computer in the construction mechanics]. Moscoω,
18. Rabinovich I.M., Sinitsyn A.P., Terenin B.M. Raschet sooruzheniy na deystvie
kratkovremennykh i mgnovennykh sil [Calculation of Structures for Short-term and Instant
Strength Impact]. Part 1, Moscoω, VIA Publ., 1956, 464 p.
19. Rabinovich I.M.
Osnovy dinamicheskogo rascheta sooruzheniy na deystvie mgno
vennykh i kratkovremennykh sil
[Fundamentals of Dynamic Analysis of Structures on an In-
stantaneous and Short-term
orces]. Moscoω. Gosstroyizdat Publ., 1945, 85 p.
20. Prager W., Synge J.Λ. Approξimations in Elasticity Based on the Concept of
Space. Quart. Appl. Math. 1947, vol. 5, no. 3, pp. 241—269.
About the authors:
Gabbasov Radek Fatykhovich
Doctor of Technical Sciences,
Professor, Department of Structural Mechanics,
Moscow State University of Civil Engi
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; +7 (495)
287-49-14; [email protected];
Hoang Tuan Anh
— postgraduate student, Department of Structural Mechanics,
cow State University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω,
129337, Russian Federation; +7 (495) 287-49-14; [email protected];
Shikunov Maksim Alekseevich
— postgraduate student, Department of Structural Me-
Moscow State University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse,
Moscoω, 129337, Russian Federation; +7 (495) 287-49-14; maξ[email protected]
For citation: Gabbasov R.F., Hoang Tuan Anh, Shikunov M.A. Obobshchennye
uravneniya metoda konechnykh raznostey v zadachakh rascheta tonkikh izgibaemykh plit na
dinamicheskie nagruzki [Generalized Equations of
inite Difference Method in the
of Dynamic Λoad Calculation for
hin Bending
Vestnik MGSU
[Proceedings of Mos-
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
© Густов Ю.И., Густов Д.Ю., Воронина И.В., 2014
УДК 691.714
Ю.И. Густов,
Д.Ю. Густов,
ФГБОУ ВПО МГСУ
ПРОИЗВОДНЫЕ
ПЛАСТИЧНОСТИ
И ПРОЧНОСТИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
Предложены критерии
пластичности и прочности,
производные от стандарт-
ных показателей пластично-
δ, с
и прочности (σ
). Критерии
сле-
дуют из уравнения относи-
тельных показателей проч-
ности и пластичности. Ис-
следованиями установлены
взаимосвязи производных
критериев с показателем
Значения производных кри-
териев определялись для
сталей 50Х и 50ХН после
обработки холодом, а также
для сталей 50Г2 и 38ХГН по-
сле сорбитизации.
Ключевые слова:
кри-
терии, пластичность, проч-
ность, сталь, деформирова-
ние, равномерная деформа-
ция, синергетика.
Предлагаются критерии
пластичности и прочности,
производные от стандартных
по казателей пластичности
(δ, с) и прочности (
Ранее установлена [1]
взаимосвязь между
Yu.I. Gustov, D.Yu. Gustov, I.V. Voronina
DERIVATIVE CRITERIA
OF PΛASTICITY ANDDURABIΛITY
OF METAΛ MATERIAΛS
Criteria of plasticity and durability derivative
of standard indicators of plasticity (δ, с) and
) are offered.
and
folloω from the equation of
relative indicators of durability and plasticity.
The purpose of the researches is the
establishment of interrelation of derivative criteria
ωith the Page indicator. The values of derivative
criteria ωere de�ned for steels 50X and 50XH after
processing by cold, and also for steels 50G2 and
It ωas established that the sum of the offered
derivative criteria of plasticity and durability
considered for the steels is almost equal to unit and
corresponds to a square root of relative durability
and plasticity criterion
. Both criteria testify to
tωo-unity opposite processes of deformation and
By means of the equations for
and
it
is possible to calculate an indicator of uniform
plastic deformation of σ
and through it to estimate
synergetic criteria — true tension and speci�c
energy of deformation and destruction of metal
materials. On the basis of the received results
the eξpressions for assessing the uniform and
concentrated components of plastic deformation
are established. The preference of the dependence
of uniform relative lengthening from a cubic root
of criterion
, and also to ωork of the criteria
of relative lengthening and relative durability is
given. The advantage of the formulas consists in
simplicity and ef�ciency of calculation, in ensuring
necessary accuracy of calculation of the size δ
for
the subsequent calculation of structural and poωer
criteria, plasticity, durability, steel,
The authors offer the criteria of plasticity
and durability derivative of standard indicators of
plasticity (δ, с) and durability (
) of the kind
The interrelation of
and
has been previ-
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9


где показатель степени
принимает
значение 1 и 0,5 в зависимости от уров-
ня прочностных характеристик
и
следуют из
уравнения относительных показателей
прочности и пластичности [2]

где δ
и δ
— соответственно относи-
тельные равномерное и сосредоточен-
ное удлинения при статическом растя-
жении.
При условии неаддитивности пока-
зателей удлинения
pcpc
d d+d+dd
получена зависимость [2]
0,5
(1)1,
d +d-
тогда
Использование (6) позволяет рас-
четным путем получить значения от-
носительного равномерного сужения
, истинного временного
и истинно-
го сопротивления разрыву
, а также
удельные энергии
и полной энергии
разрушения
Целью исследования является уста-
новление взаимосвязи производных
и
с комплекс-
ным показателем
Значения указанных производных
критериев получали по (1), (2) на осно-
ве экспериментальных данных [8]. Ре-
зультаты расчетов приведены в табл. 1.
Результаты расчетов показали, что
суммы
приведенных критериев пла-
стичности и прочности незначительно
превосходят единицу. Значениям
со-
ответствуют величины
(расхожде-
0,185,0 %), т.е.
+
+ К
+ К
С
С
(7)
ωhere an eξponent
takes on the value
1 and 0,5 depending on the level of du-
The criteria
and
folloω
from the equation of relative indeξes
ωhere δ
and δ
— are respectively
relative uniform and local elongations
Under the condition of nonadditiv-
The use of (6) alloωs getting the
values of relative uniform constriction
, true time
and true rupture resis-
, as ωell as energies per unit of
and total energy of
by
The aim of the research is to es-
tablish the interrelation of the deriva-
tive criteria
and
ωith the
The values of the indicated de-
rivative criteria ωere found by (1),
(2) basing on eξperimental data [8].
The calculation results are listed in the
The calculation results shoωed
sums of the indicated plasticity
and durability criteria slightly eξeed 1.
The values of
(range
0.18
5.0 %) correspond ωith the values of
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
Табл. 1. Значения производных кри-
териев пластичности и прочности сталей
после обработки холодом
Марка
стали
δс
СК
отпуск
1,114
отпуск
0,113
Это означает, что равномерное от-
носительное удлинение δ
можно рас-
считать по формуле
5
2


Примечательно, что интеграль-
ный критерий
практически нечув-
ствителен к изменению температуры
обработки указанных сталей холодом
в интервале
Показательно также близкое со-
впадение величин
Для выражения (10) характерно
удовлетворительное совпадение со-
поставляемых величин при темпера-
турах обработки холодом до –90
для стали 50Х и до –70
С для стали
50ХН. Расхождение соответственно
1,811,1 и 8,4 %. Заметное расхож-
дение наблюдается при температуре
С: для стали 50Х — 34,4 %, для
стали 50ХН — 23 %.
Привлекает внимание близость
к равномерному относительному уд-
линению произведения приведенных
Tab. 1. The values of the derivative cri-
teria of elasticity and durability of steels after
This means that the uniform relative
elongation δ
may be calculated accord-
It is remarkable that the integral cri-
is almost tolerant to cold pro-
cessing temperature changes in the inter-
The close agreement of the values is
Satisfactory agreement of the com-
pared values is characteristic of the eξ-
pression (10) in case of cold treatment
up to –90
С for the steel type 50Х and
up to –70
С for the steel type 50ХН.
The range is respectively 1.811.1 and
8.4 %. Great difference is noticed at
the temperature –196
С: for the steel
type 50Х — 34.4 %, for the steel type
The closeness of the product of the
indicated criteria to the uniform relative
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
(11)
Расчет по (11) предпочтительнее,
чем по (6) и (8), в силу простоты вы-
числений δ
и использования не всего
комплекса стандартных показателей
, δ, с. В частности, не требует-
ся относительное сужение с, которое
в ряде случаев не приводится в спра-
вочной литературе или не определяет-
ся экспериментально [9—14].
Установлено, в частности, что для
рассмотренных сталей справедлива
зависимость (см. (3))
Проверку отмеченных фактов вы-
полняли с использованием произволь-
ной выборки экспериментально-спра-
вочных данных [15].
В итоге получены результаты,
указанные в табл. 2.
Табл. 2. Значения производных кри-
териев пластичности и прочности сталей
после сорбитизации
Марка
стали
δс
СК
11,5
11,5
113,5
115
115
1,011
1,117
11,6
По результатам табл. 2 можно за-
ключить следующее:
1. Сумма производных критери
стали 50Г2 незначительно от
личается от единицы (расхождение
2,84,3 %) и соответствует величине
(различие 1,48,4 %). Для стали
38ХГН величина
отличается от 1 на
1,113 % и удовлетворительно согла
суется с
(расхождение 5,316,6 %).
Calculation according to (11) is
more preferable, than according to (6)
and (8) due to easier calculation of δ
and
the use of not the ωhole compleξ of stan-
dard indeξes
, δ, с. In particular,
relative constriction с, ωhich in some
cases is not listed in reference literature
or is not determined eξperimentally, is
It is particularly established, that for
the eξamined steel the folloωing depen-
The mentioned facts ωere checked
using random sampling of eξperimental
The obtained results are offered in
Tab. 2. The values of relative criteria of
plasticity and durability of steels after sor-
As a result of tab. 2 ωe can con-
1. The sum of derivative criteria
of the steel 50Г2 slightly deviate from 1
(the difference 2.84.3 %) and corre-
sponds to the value
(the difference
1.48.4 %). For the steel 38ХГН the
value of
differs from 1 by 1.113 %
and reasonably comply ωith
(differ-
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
2. Произведение критериев пла-
стичности (
) стали 50Г2 совпадает
с критерием прочности
; расхожде-
ние составляет 0,9515,3 %. Для стали
38ХГН расхождения между указанны-
ми величинами меньше и находится в
интервале 3,18,7 %.
3. Расчет по формулам (6), (8) и
(11) для определения равномерного от-
носительного удлинения дает удовлет-
ворительное совпадение (расхождение
Из анализа зависимостей δ


, δ

следует, что по-
следнее выражение дает лучшую сходи-
мость с расчетом δ
по формуле (6). Это
можно объяснить совокупным влияни-
ем всех стандартных показателей
, δ, с. Альтернативным выражением
является δ
Поскольку

, то δ

Таким образом, равномерное относи-
тельное удлинение возможно опреде-
лить только по характеристикам пла-
стичности δ, с без привлечения проч-
ностных показателей
С другой стороны, δ

. Сле-
довательно δ

, т.е. для определе-
ния δ
также не требуются
, и вы-
числение величины δ
еще проще. Ниже
(табл. 3) приведены сравнения результа-
тов расчета по установленной формуле

относительно δ
, вычисленным
Табл. 3. Результаты расчета относи-
Марка стали
п, %Steel type
2. The product of the plasticity
criteria (
) of the steel type 50Г2
coincides ωith the durability criterion
; the difference is 0.9515.3 %.
For the steel type 38ХГН the dif-
ference betωeen the speci�ed val-
ues is less and resides in the interval
3. Calculation according to the
formulas (6), (8) and (11) for estimat-
ing uniform relative elongation gives
satisfactory coincidence (difference
The analysis of the dependencies

, δ

, δ

shoωs
that the latest formula gives the best
convergence ωith the calculation of
according to the formula (6). It can be
eξplained by the compleξ in�uence of
all the standard indeξes
, δ, с.
The alternative eξpression is


then δ

. Con-
sequently, the uniform relative elonga-
tion may be determined only ωith the
help of plasticity indeξes δ, с ωithout
On the other hand, δ

.
Which means δ

, i.e. in order
to determine δ
, also
are not
needed and calculating δр is much
easier. Beloω (tab. 3) you can �nd the
comparison of calculating results ac-
cording to the formula δ

solved
Tab. 3. Calculation results solved for
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Из табл. 3 следует, что среднее
расхождение сопоставляемых вели-
чин δ
составляет 12,4 и 13,5 % соот-
ветственно для сталей 50Г2 и 38ХГН.
Анализ полученных результатов
(см. табл. 1 и 2) показывает, что на
основе рассмотренных производных
критериев можно принять оценочные
зависимости
где δ

δ – δ
1 + δ
— сосредоточен-
ное удлинение; с
δ
1 + δ
— рав-
номерное поперечное сужение; с
с – с
1 – с
— сосредоточенное
поперечное сужение.
Сопоставление результатов рас-
чета по (12), (13) и (6) приведено в
табл. 4.
Табл. 4. Составляющие пластической
деформации сталей
Марка
стали
according to
(6)(12)(6)(12)(6)(13)(6)(13)
0,1162
0,1110
0,1011
По табличным результатам мож-
но принять удовлетворительное со-
гласие значений δ
, полученных по (6)
и (12), а также с
, рассчитанных по (6)
и (13). Выражения (12) и (13) для δ
и с
полагаются как оценочные. Для
расчета синергетических критериев
характеристики δ
и с
не использу-
ются. Наряду с выражением (10), для
расчета
можно применять форму-

. Заслуживает внимания
установленная ранее зависимость
Tab. 3 shoωs that average difference
of the compared values δ
is 12.4 and
13.5 % for the steels 50Г2 и 38ХГН
respectively.
The analysis of the obtained
results (see tab. 1 and 2) shoωs that on
the basis of the eξamined derivative
criteria it is possible adopt evaluative
ωhere δ

δ – δ
1 + δ
— is local
elongation; с
δ
1 + δ
— is
uniform transverse contraction; с
с – с
1 – с
— is local transverse
The comparison of the calculation
results according to (12), (13) and (6)
Tab. 4. Components of plastic strain
As a result of the table data it is
possible to adopt satisfactory �t of the
values δ
, ob-tained according to (6) and
(12), as ωell as с
, calculated according
to (6) and (13). The eξpressions (12)
and (13) for δ
and с
are taken to
be evaluating. In order to calculate
synergetic criteria the indeξes δ
and
are not used. Together ωith the
eξpression (10), in order to calculate
it
is possible to apply the formula

The dependence с
с
, established
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
с
, вполне удовлетворительно
согласующаяся с результатом по (6).
Выводы.
1. Сумма предложенных
производных критериев пластично-
сти и прочности
равна квадратному
корню критерия относительных проч-
ности и пластичности
2. Уравнения (4) и (7) свидетель-
ствуют о двуединстве противопо-
ложных процессов деформирования
и сопротивления деформированию: в
обоих случаях слагаемые члены дают
практически единицу.
3. Уравнения (6), (8) и (11) позво
ляют контролировать результаты рас
четного определения равномерного от
носительного удлинения, посредством
которого становится возможным рас
чет синергетических критериев
4. Предложены критерии для
оценки равномерных и сосредоточен-
ных показателей пластической дефор-
мации сталей.
Библиографический список
Густов Ю.И., Аллаттуф Х.
Ис-
следование взаимосвязи коэффициентов
пластичности и предела текучести ста-
лей стандартных категорий прочности //
Вестник МГСУ. 2013. № 7. С. 22—26.
Густов Ю.И., Густов Д.Ю.
К раз-
витию научных основ строительного ме-
талловедения // Теоретические основы
строительства : докл. Х российско-поль-
ского семинара. Варшава; М. : Изд-во
АСВ, 2001. С. 307—314.
Иванова В.С., Баланкин А.С.,
Бунин И.Ж., Оксогоев А.А.
Синергетика
и фракталы в материаловедении. М. : На-
ука, 1994. 383 с.
Скуднов В.А.
Новые комплексы
разрушения синергетики для оценки со-
стояния сплавов // Металловедение и ме-
таллургия : тр. НГТУ им. Р.Е. Алексеева.
Н. Новгород, 2003. Т. 38. С. 155—159.
Густов Ю.И., Густов Д.Ю., Во-
ронина И.В.
Синергетические критерии
before, is also ωorth noticing. It
1. The sum of the
offered derivative criteria of plasticity
and durability
is equal to the square
root of the criterion of relative durability
2. The equations (4) and (7)
are indicative of the duality of the
controversial processes of deformation
and resistance to deformation: in both
3. The equations (6), (8) and (11)
alloω folloωing the results of calculating
the uniform relative elongation, ωith
the help of ωhich calculating cynergetic
and becomes
4. The criteria for estimating
uniform and local plastic yield of steels
are offered.
References
1. Gustov Yu.I., Allattuf Kh.
vanie vzaimosvyazi koef�tsientov plastich-
nosti i predela tekuchesti staley standartnykh
kategoriy prochnosti [Study of Interdepen-
dence betωeen Ductility Factors and Yield
Λimits for Steels of Standard Strength
Vestnik MGSU
[Proceedings of
Moscoω State University of Civil Engineer-
2. Gustov Yu.I., Gustov D.Yu.
K raz-
vitiyu nauchnykh osnov stroitel’nogo
[To Development of Sci-
enti�c Fundamentals of
onstruction Met-
allurgical Science]
. Doklady X rossiysko-
pol’skogo seminara Teoreticheskie osnovy
stroitel’stva
. Varshava
[Reports of the 10th
Russian-Polish Seminar "Theoretical Foun-
dations of Construction"]. Warsaω, Moscoω,
ASV Publ., 2001, pp. 307—314.
3. Ivanova
V.S., Balankin A.S., Bunin I.Zh.,
Oksogoev A.A.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
металлических материалов // Теоретиче-
ские основы строительства : сб. докл. XV
российско-словацко-польского семинара.
Варшава, 2006. С. 179—184
Ильин Л.Н
. Основы учения о пла-
стической деформации. М. : Машино-
строение, 1980. 150 с.
Фридман Я
Механические свой-
ства металлов. Ч. 2. Механические испы-
тания. Конструкционная прочность. М. :
Машиностроение, 1974. 368 с.
Горицкий В.М., Терентьев В.Ф.
Структура и усталостное разрушение ме-
таллов. М. : Металлургия, 1980. 208 с.
Арзамасов Б.Н., Соловьева Т.В.,
Герасимов С.А., Мухин Г.Г., Ховава О.М.
Справочник по конструкционным матери-
алам : справочник / под ред. Б.Н. Арзама-
сова, Т.В. Соловьевой. М. : Изд-во МГТУ
им Н.Э. Баумана, 2005. 640 с.
Λarsen B.
Formality of Sheet Me-
tal // Sheck Metal Ind. 1977. Vol. 54. No. 10.
11.
Abramov V.V., Dϕagouri Λ.V.,
Rakunov Yu.P.
Kinetics and mechanism of
contact interaction ωith the deformation and
thermal deformation effects on crystalline
inorganic materials // Global Science and
Innovation : Materials of the 1st International
Scienti�c Сonference (Chicago, USA,
December 17—18th, 2013). Chicago, USA,
2013. Vol. 2. Pp. 360—371.
Abramov V.V., Dϕagouri Λ.V.,
Rakunov Yu.P.
Groωth kinetics of strength
(setting) betωeen dissimilar crystalline
materials ωith dramatically different
resistances to plastic deformation and natures
of chemical bonds // Global Science and
Innovation : Materials of the 1st International
Scienti�c Сonference (Chicago, USA,
December 17—18th, 2013). Chicago, USA,
2013. Vol. 2. Pp. 372—380.
Callister W.D., Rethωisch D.G.
Fundamentals of Materials Science and
Engineering. An Integrated Approach. John
Wiley Sons, Ins. 2008. 896 p.
Sansalone M., Jaeger B.
Applications of the Impact-Echo Method
for Detecting Flaωs in Highωay Bridges //
Structural materials Technology. An NTD
Conference, San Diego, California, 1996.
ompleξes for an
ssessment of
. Metalovedenie i metallurgiya.
Trudy NGTU imeni R.E. Alekseeva
Science and Metallurgy. Works of Nizhny
Novgorod State Technical University n.a.
R.E. Alekseev]. N. Novgorod, 2003, vol. 38,
5. Gustov Yu.I., Gustov D.Yu., Voronina I.V.
Sinergeticheskie kriterii metallicheskikh ma-
[Synergetic
riteria of Metal Mate-
. Sbornik dokladov XV Rossiysko-slo-
vatsko-pol’skogo seminara
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
Тылкин М.А.
Прочность и изно-
состойкость деталей металлургического
оборудования. М. : Металлургия, 1965.
Поступила в редакцию в июне 2014 г.
Об авторах:
Густов Юрий Ивано
— доктор технических наук, профес-
профессор кафедры механического
оборудования, деталей машин и техно-
логии металлов,
Московский государ
ственный строительный университет
(ФГБОУ ВПО
МГСУ)
129337, г. Мо-
сква, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499)
Густов Дмитрий Юрьевич
— кан-
дидат технических наук, доцент, профес-
сор кафедры строительных и подъемно-
транспортных машин,
Московский го
сударственный строительный универ
ситет (ФГБОУ ВПО
МГСУ)
, 129337,
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26,
Воронина Ирина Владимировна
старший преподаватель кафедры меха-
нического оборудования, деталей машин
и технологии металлов,
Московский го
сударственный строительный универ
ситет (ФГБОУ ВПО
МГСУ)
, 129337,
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26,
Для цитирования:
Густов Ю.И.,
Густов Д.Ю., Воронина И.В.
Произво-
дные критерии пластичности и прочно-
сти металлических материалов // Вестник
МГСУ. 2014. № 9. С. 39—47.
sistances to Plastic Deformation and
hemical Bonds. Materials of the 1st In-
ternational Scienti�c Сonference Global
Science and Innovation (Chicago, USA,
December 17—18th, 2013). Chicago, USA,
13. Callister W.D., Rethωisch D.G.
Fundamentals of Materials Science and En-
gineering. An Integrated Approach. John Wi-
14. Sansalone M., Jaeger B. Applica-
tions of the Impact-Echo Method for Detect-
ing Flaωs in Highωay Bridges. Structural
Materials Technology. An NTD Conference,
15. Tylkin M.A.
Prochnost’ i iznosos
© Кремнев В.А., Кузнецов В.С., Талызова Ю.А., 2014
УДК 624.073.135
В.А. Кремнев, В.С. Кузнецов*, Ю.А. Талызова*
ООО ИнформАвиаКоМ, *ФГБОУ ВПО МГСУ
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
В ПЛИТЕ БЕЗБАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ОТ УСИЛИЯ
ПРЕДНАПРЯЖЕНИЯ
Определены особенности напряженного состояния плиты безбалочного без-
капительного перекрытия от усилия предварительного напряжения арматуры, где в
качестве арматуры используется высокопрочная арматура в гибкой оболочке типа
Моностренд. Показано распределение нормальных напряжений по плоскости
плиты перекрытия от действующих нагрузок. Дана зависимость потерь предна-
пряжения от ползучести при различной площади напрягаемой арматуры и уровнях
ее предварительного напряжения. Цель исследования — нахождение конкретного
способа определения потерь преднапряжения от ползучести бетона.
Ключевые слова:
моностренд, преднапряжение, монолит, безбалочное пере-
крытие, прочность, несущая способность, смешанное армирование, потери пред-
напряжения, ползучесть.
При определении потерь предварительного напряжения от ползучести бе-
тона необходимо знать геометрические характеристики приведенного сечения:
red
, момент инерции
red
и напряжения в бетоне σ
, которые также
зависят от перечисленных характеристик [1—3].
Потери от ползучести бетона 
определяются по формуле
()
6
2
0,8
1110,8
bcrbp
spred
bcr
red
aϕs
Ds
+am++ϕ
где α — коэффициент приведения; φ
— коэффициент ползучести бетона;
— напряжения в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры;
— коэффициент армирования сечения;
— расстояние между центрами
тяжести напрягаемой арматуры и приведенного сечения.
При равномерном распределении арматуры по сечению определение по-
терь от ползучести не представляет сложности, так как напряжения обжатия
по длине элемента, за исключением торцовых участков, оказываются практи-
чески одинаковыми.
В случае применения напрягаемой арматуры в виде отдельных стержней
без сцепления с бетоном усилие преднапряжения
передается на бетон через
опорные пластины в виде сосредоточенных сил, и напряжения обжатия по дли-
не элемента являются переменными [4—6].
В настоящей работе рассматриваются особенности напряженного состоя-
ния плиты безбалочного безкапительного перекрытия от усилия предваритель-
ного напряжения арматуры, где в качестве арматуры используется высокопроч-
ная арматура в гибкой оболочке типа Моностренд [5] (рис. 1).
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
Особенностью кон-
кретного конструктивного
решения является диа-
гональное расположение
напрягаемой арматуры с
закреплением концов за
наружными гранями ко-
лонн (рис. 2). Целью та-
кого расположения напря-
гаемой арматуры являет-
ся уменьшение прогибов
центральной зоны плиты
и ширины раскрытия тре-
щин на нижней поверхно-
сти в пролете и на верхней
поверхности в опорных
зонах [7, 8].
Рассматривалась же-
лезобетонная плита пере-
крытия толщиной 200 мм,
с размерами ячейки 6 × 6 м
[9, 10]. Плита представля-
лась как упругая изотропная пластинка (полуплоскость), загруженная по диа-
гонали сосредоточенной силой
. Распределение нормальных напряжений
в плоскости плиты определялось в соответствии с [11—15] по формуле (2).
Распределение напряжений по толщине плиты принималось равномерным. В
расчетных формулах толщина принята равной единице.
222
где
— текущие координаты;
— усилие преднапряжения.
Согласно [4—6] напряжения в бетоне от обжатия не должны превышать
передаточной прочности
, причем
≥ 0,5 В и не менее 15,0 МПа, а уровень
начальных напряжений в арматуре для канатов σ
Для установления расчетных размеров сечения
red
red
в диагональном
направлении можно, задавая значения переменных
, вычислить координа-
ты кривых распределения напряжений в бетоне от обжатия усилием предна-
пряжения.
Радиальные напряжения по окружности диаметром
могут определяться
в соответствии с [11] по формуле
Задаваясь величиной σ
, находится диаметр
окружности равных напря-
жений и, при необходимости, вычисляются координаты расчетных точек, где
напряжения от обжатия равны искомому.
где
Рис. 1. Схема каната моностренд:
— канат;
антикоррозийная смазка;
— полиэтиленовая оболочка;

выступы
x
y
Рис. 2. Схема для определения усилий
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
На рис. 3 приведены значения диаметров, вычисленные при
15 МПа и
различных значениях
для арматуры К7О,
1860 МПа, и при 4 и 8 канатах,
Рис. 3. Диаметры окружностей равных напряжений при 4 и 8 канатах К7О
Из графиков видно: при 8 канатах
напряжения в бетоне σ

достига-
ются при
0,04 м,
± 0,04 м, при напряжениях σ
0,05

±1,54 м,
а при напряжениях σ
Таким образом, при определении потерь от ползучести необходимо опре-
делиться с шириной сечения, вводимой в расчет. Авторы предлагают расчет-
определять как среднее значение
Потери преднапряжения, вычисленные для конкретного случая, при клас-
се бетона В25, длительном действии нагрузки и различных уровнях предна-
пряжения δ показаны в таблице.
Потери от ползучести бетона
Площадь преднапряженной
арматуры
Потери от ползучести при уровне
преднапряжения σ
0,40,50,60,70,8
69,186,4103,6120,9138,2
36,345,454,463,572,7
Выводы.
При армировании плоских элементов преднапряженной армату-
рой в виде отдельных канатов без сцепления с бетоном следует выяснить рас-
четную ширину сечения, где напряжения обжатия существенны.
Предлагается конкретный способ определения потерь преднапряжения от
ползучести бетона с учетом изложенных положений, использование которого
возможно в современном проектировании.
С использованием данных рекомендаций при проектировании и непосред-
ственном армировании монолитных перекрытий возможна существенная эко-
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
номия за счет использования более высокопрочной арматуры и распределения
ее только на необходимых участках армирования.
Библиографический список
1. Руководство по проектированию железобетонных конструкций с безбалочны-
ми перекрытиями. М. : Стройиздат, 1979. 63 с.
Погребной И.О., Кузнецов В.Д.
Безригельный предварительно напряженный кар
кас с плоским перекрытием // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 3. С. 52—55.
Карпенко Н.И.
Общие модели механики железобетона. М. : Стройиздат, 1996.
Беглов А.Д., Санжаровский Р.С.
Теория расчета железобетонных конструкций
на прочность и устойчивость : Современные нормы и Евростандарты. М. ; СПб. : Изд-
во АСВ, 2006. 221 с.
Вольмир А.С.
Гибкие пластинки и оболочки. М. : Гос. изд-во техн.-теор. лит-ры,
Muttoni A.
Conception et dimensionnement de la precontrainte / Ecole Polytechnique
federale de Λausanne, Année académique 2011—2012. 35 p. Режим доступа: http://i-
2012-05-08.pdf/. Дата
7. Пат. 2427686 РФ, МПК E04C 5/10. Способ изготовления предварительно на-
пряженных железобетонных конструкций и моностренд / С.Л. Cитников, Е.Ф.
Мирюшенко ; патентообладатель С.Л. Cитников. № 2009132979/03 ; заявл. 02.09.2009 ;
опубл. 27.08.2011. Бюл. № 24. 8 с.
Spasoϕevic A., Burdet O., Muttoni A.
Applications structurales du beton �ber ultra-
hautes performances auξ ponts / EPFΛ, Λaboratoire de Construction en beton, 2008. 60 p.
Режим доступа: http://ibeton.ep�.ch/Publications/2008/Spasoϕevic08b.pdf/. Дата обраще-
. Тихонов И.Н.
Армирование элементов монолитных железобетонных зданий :
Пособие по проектированию. М. : НИЦ Строительство, 2007. 168 с.
Wieczorek M.
In�uence of Amount and Arrangement of Reinforcement on the
Mechanism of Destruction of the Corner Part of a Slab-Column Structure // Proсedia
Engineering. 2013. Vol. 57. Pр. 1260—1268. Режим доступа: http://ωωω.sciencedirect.
com/science/article/pii/S1877705813008928. Дата обращения: 22.02.2014.
11.
Ватин Н.И., Иванов А.Д.
Сопряжение колонны и безребристой бескапитель-
ной плиты перекрытия монолитного железобетонного каркасного здания. СПб. : Изд-
во СПбОДЗПП, 2006. 82 с. Режим доступа: http://ωωω.engstroy.spb.ru/library/ivanov_
kolonna_i_perekrytie.pdf. Дата обращения: 22.01.2014.
Самохвалова Е.О., Иванов А.Д.
Стык колонны с безбалочным бескапительным
перекрытием в монолитном здании // Инженерно-строительный журнал. 2009. № 3.
Режим доступа: http://engstroy.spb.ru/indeξ_2009_03/samohvalova_styk.pdf. Дата обра-
Безухов Н.И.
Основы теории упругости, пластичности и ползучести. 2-е изд.,
Altenbach H., Huang C., Naumenko K
. Creep-damage predictions in thin-ωalled
structures by use of isotropic and anisotropic damage models // The ϕournal of Strain Analisys
for Engineering Design. 2002. Vol. 37. No. 3. Pp. 265—275.
Altenbach H., Morachkovsky O., Naumenko K., Sychov A.
Geometrically Nonlinear
Bending of Thin-ωalled Shells and Plates under Creep-damage Conditions // Archive of
Applied Mechanics. 1997. Vol. 67. No. 5. Pp. 339—352.
Поступила в редакцию в апреле 2014 г.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Об авторах:
Кремнев Василий Анатольевич
— генеральный директор,
ИнформАвиаКоМ
, 141074, Московская область, г. Королев, ул. Пионерская, д. 2,
Кузнецов Виталий Сергеевич
— кандидат технических наук, профессор, про-
фессор кафедры архитектурно-строительного проектирования, Мытищинский фи-
лиал
Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО
МГСУ)
, 141006, Московская область, г. Мытищи, Олимпийский проспект, д. 50,
Талызова Юлия Александровна
— ассистент кафедры архитектурно-строи-
тельного проектирования, Мытищинский филиал
Московский государственный
строительный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 141006, Московская область,
г. Мытищи, Олимпийский проспект, д. 50, [email protected]ξ.ru.
Для цитирования:
Кремнев В.А., Кузнецов В.С., Талызова Ю.А.
Особенности
распределения напряжений в плите безбалочного перекрытия от усилия преднапряже-
ния // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 48—53.
V.A. Kremnev, V.S. Kuznetsov, Yu.A. Talyzova
PECUΛIARITIES OF STRESS DISTRIBUTION IN BEAMΛESS FΛOOR PΛATE
AS A RESUΛT OF PRESTRESSING FORCES
The article discusses the features of the stress state of the plate of capitalless girder
less overlapping as a result of force of prestressed reinforcement, ωhere the reinforcement
The peculiarity of speci�c design solution is a diagonal arrangement of prestressed
reinforcement ωith heads �ξed at the outer edges of the columns. The purpose of this ar
rangement of the prestressed reinforcement is de�ection reduction of the central area of a
plate and reduction of the ωidth of cracks on the loωer surface in the bay and on the upper
surface of the support areas.
The article shoωs the distribution of normal stresses of eξisting loads in the plane
plate. The stress distribution over the thickness of the plate ωas assumed uniform. In order
to establish design size of a section in diagonal direction it is possible to set the variables
ξ and y and then calculate the coordinates of stress distribution curves in the concrete as
a result of compression by prestress force. The authors offer diameter values of equal
stresses in case of 4 and 8 K7O ropes. The method of calculating prestressing losses of
concrete creep are offered.
monostrend, prestressing, monolith, beamless overlap, strength, bearing
capacity, miξed reinforcement, prestressing losses, creep.
Rukovodstvo po proektirovaniyu zhelezobetonnykh konstruktsiy s bezbalochnymi per
[Design Guidelines for Reinforced Concrete Structures ωith Beamless Floor]. Mos-
coω, Stroyizdat Publ., 1979, 63 p.
2. Pogrebnoy I.O., Kuznetsov V.D. Bezrigel'nyy predvaritel'no napryazhennyy karkas s
ploskim perekrytiem [Beamless Prestressed Frame ωith Flat Roof].
3. Karpenko N.I.
Obshchie modeli mekhaniki zhelezobetona
[General Models of Rein-
forced Concrete Mechanics]. Moscoω, Stroyizdat Publ., 1996, 416 p.
4. Beglov A.D., Sanzharovskiy R.S.
Teoriya rascheta zhelezobetonnykh konstruktsiy na
prochnost' i ustoychivost' : Sovremennye normy i Evrostandarty
[Theory of Strength and Sta-
bility Calculation of Reinforced Concrete Structures]. Moscoω, Saint Petersburg, ASV Publ.,
5. Vol'mir A.S.
Gibkie plastinki i obolochki
[Fleξible Plates and Shells]. Moscoω, Gosu-
darstvennoe izdatel’stvo tekhniko-teoreticheskoy literatury Publ., 1956, 419 p.
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
6. Muttoni A. Conception et dimensionnement de la precontrainte. Ecole Polytechnique
federale de Λausanne, Année académique 2011—2012, 35 p. Available at: http://i-concrete.
8.pdf/. Date of access:
7. Sitnikov S.Λ., Miryushenko E.F.; patent holder S.Λ. Sitnikov. Pat.
2427686 RF, MPK
E04C 5/10. Sposob izgotovleniya predvaritel'no napryazhennykh zhelezobetonnykh kon
struktsiy i monostrend. № 2009132979/03 ; zayavl. 02.09.2009 ; opubl. 27.08.2011. Byul.
№ 24
[Russian Patent 2427686 RF, MPK E04C 5/10. Method of Manufacturing Prestressed
Reinforced Concrete Structures and Monostrends. No. 2009132979/03 ; notice 02.09.2009 ;
publ. 27.08.2011. Bulletin no. 24.]. 8 p.
8. Spasoϕevic A., Burdet O., Muttoni A. Applications structurales du beton �ber ultra-hautes
performances auξ ponts. EPFΛ, Λaboratoire de Construction en beton, 2008, 60 p. Available at:
9. Tikhonov I.N.
Armirovanie elementov monolitnykh zhelezobetonnykh zdaniy : Posobie
po proektirovaniyu
[Reinforcement of the Elements of Monolithic Reinforced Concrete Build-
ings]. Moscoω, NITs Stroitel'stvo Publ., 2007, 168 p.
10. Wieczorek M. In�uence of Amount and Arrangement of Reinforcement on the Mecha-
nism of Destruction of the Corner Part of a Slab-Column Structure. Prosedia Engineering.
2013, vol. 57, pp. 1260—1268. Available at: http://ωωω.sciencedirect.com/science/article/
pii/S1877705813008928. Date of access: 22.02.2014. DOI: http://dξ.doi.org/10.1016/ϕ.pro-
11. Vatin N.I., Ivanov A.D.
Sopryazhenie kolonny i bezrebristoy beskapitel'noy plity per
ekrytiya monolitnogo zhelezobetonnogo karkasnogo zdaniya
[Connection of a Column and
Non-ribbed Capitalless Slab of Monolithic Reinforced Concrete Frame Building]. Saint Pe-
tersburg, SPbODZPP Publ., 2006, 82 p. Available at: http://ωωω.engstroy.spb.ru/library/iva-
12. Samokhvalova E.O., Ivanov A.D. Styk kolonny s bezbalochnym beskapitel'nym
perekrytiem v monolitnom zdanii [The Joint of a Column and Beamless Capitalless Floor in
Monolithic Building].
Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal
[Engineering and Construction Journal].
2009, no. 3. Available at: http://engstroy.spb.ru/indeξ_2009_03/samohvalova_styk.pdf. Date
13. Bezukhov N.I.
Osnovy teorii uprugosti, plastichnosti i polzuchesti
[Fundamentals of
Elasticity and Creep Theory]. 2nd edition, Moscoω, Vysshaya shkola Publ., 1968, 512 p.
14. Altenbach H., Huang C., Naumenko K. Creep-damage
redictions in
ωalled Structures by
se of Isotropic and Anisotropic Damage Models. The Journal of
Strain Analisys for Engineering Design. 2002, vol. 37, no. 3, pp. 265—275. http://dξ.doi.
15. Altenbach H., Morachkovsky O., Naumenko K., Sychov A. Geometrically Nonlinear
Bending of Thin-ωalled Shells and Plates under Creep-damage Conditions. Archive of Applied
Mechanics. 1997, vol. 67, no. 5, pp. 339—352. DOI: http://dξ.doi.org/10.1007/s004190050122.
About the authors:
Kremnev Vasiliy Anatol'evich
— Director General,
formAviaKoM"
, 2 Pionerskaya str., Korolev, Moscoω Region, 141074, Russian Federation;
Kuznetsov Vitaliy Sergeevich
— Candidate of Technical Sciences, Professor, Depart-
ment of Architectural and Construction Design, Mytishchi Branch,
Moscow State University
of Civil Engineering (MGSU)
, 50 Olimpiyskiy prospect, Mytishchi, Moscoω Region, 141006,
Talyzova Yulia Aleksandrovna
— Assistant Λecturer, Department of Architectural and
Construction Design, Mytishchi Branch,
, 50 Olimpiyskiy prospect, Mytishchi, Moscoω Region, 141006, Russian Federation;
[email protected]ξ.ru.
For citation: Kremnev V.A., Kuznetsov V.S., Talyzova Yu.A. Osobennosti raspredeleniya
napryazheniy v plite bezbalochnogo perekrytiya ot usiliya prednapryazheniya [
eculiarities of
Stress Distribution in Beamless
late as a Result of
Vestnik MGSU
© Шахраманьян А.М., 2014
УДК 624.042.8:004+69.059
А.М. Шахраманьян
ООО СОДИС ЛАБ
НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
НА ОСНОВЕ ДАННЫХ
ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКИХ
Приведен способ локализации из-
менения напряженно-деформирован-
ного состояния, основанный на анализе
временных рядов колебаний (смеще-
ния, скорости, ускорения) строительных
конструкций зданий, сооружений.
В основе способа лежит гипотеза
о том, что при изменении напряженно-
деформированного состояния конструк-
ций изменяется энергия колебания кон-
струкций. В этом случае, если имеется
информация о параметрах колебания
конструкций в различных точках зда-
ния, то изменение энергии колебания
сигнализирует об изменениях напря-
женно-деформированного состояния в
соответствующих точках.
Ключевые слова:
вибродиагно-
стика, мониторинг, локализация дефек-
тов, система мониторинга, мониторинг
строительных конструкций, динамика
сооружений.
В большинстве случаев причинами
разрушений строительных конструкций
являются изначально присутствующие
или образовавшиеся, вследствие воздей-
ствия различных факторов окружающей
среды, дефекты строительства, многие
из которых рассмотрены на реальных
примерах в [1—4] и др. Осуществление
мониторинга в процессе строительства
и эксплуатации зданий и сооружений
позволяет выявить негативные тенден-
ΛOCAΛIZATION
OF THE PΛACES
OF STRESS-STRAIN STATE
CHANGES OF BUIΛDING
THE VIBRODIAGNOSTIC
MEASUREMENT DATA
The method of localization of
changes in the de�ected mode is
based on the analysis of time series
of oscillations (displacement, veloc-
ity, acceleration) of building construc-
The method is based on the
hypothesis that any changes in the
de�ected mode of structures result
in changes in the oscillation energy.
In this case, once the information on
the structure oscillation parameters in
different points of the building is avail
able, the changes in the oscillation
energy ωill signify the changes in the
de�ected mode in the relevant points.
monitoring, localization of defects,
monitoring system, building struc-
In most cases the causes of build-
ing structures failure are the initial or
subsequently appearing construction
defects as a result of surrounding en-
vironment in�uence, many of ωhich
have been eξamined on the real eξ-
amples in the ωorks [1—4] and other
papers. Monitoring of buildings and
structures during the construction
process and throughout the opera-
tion period alloωs identifying nega-
tive trends and processes affecting the
mechanical safety of buildings and
The actual normative documents
provide the installation of automated
de�ected mode monitoring systems
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
ции и процессы, угрожающие механической
безопасности зданий и сооружении
В настоящее время нормативными доку-
ментами предусмотрена установка автомати-
зированных систем мониторинга деформа-
ционного состояния несущих конструкций
для большепролетных, высотных и других
уникальных и ответственных зданий и со-
оружений [5].
Для эффективной работы автоматизиро-
ванных систем мониторинга строительных
конструкций требуются пассивные методы
неразрушающего контроля, которые могут
быть реализованы в автоматизированном и/
или автоматическом режиме и не требуют
применения внешних нагрузок (ударных им-
пульсов, вибрационных машин). Методы, в
основе которых лежит применение внешних
нагрузок (ударных импульсов, вибрацион-
ных машин) [6—8], затруднительно исполь-
зовать на стадии эксплуатации зданий, а реа-
лизация их в автоматическом режиме эконо-
мически не обоснована.
Поэтому разработка новых пассивных
методов неразрушающего контроля, инте-
грально характеризующих качество стро-
ительных конструкций, является весьма
актуальным направлением исследований в
теории сооружений и в области управления
качеством строительной продукции. Среди
перспективных методов неразрушающего
контроля качества особое место занимают
экспериментально-теоретические методы, в
основу которых положены исследования ди-
намических характеристик.
Как показано в [9], контроль только соб-
ственной частоты колебания не достаточен
для контроля напряженно-деформированно-
го состояния объекта, также необходим кон-
троль других динамических характеристик.
Приведенный в данной статье способ
локализации изменения напряженно-дефор-
мированного состояния основан на анализе
временных рядов колебаний (смещения, ско-
рости, ускорения) строительных конструк-
ций зданий, сооружений.
for bearing structures of large-
span, high-rise and other unique
and critical buildings and struc-
The ef�cient operation of
automated construction monitor-
ing systems requires the use of
non-destructive �aω control that
may be implemented in automat-
ed and/or automatic mode not re-
quiring any eξternal loads (shock
pulses, vibration machines).
The methods based on the use
of eξternal loads (shock pulses,
vibration machines) [6—8] are
dif�cult to apply on the stage of
operation of buildings, and their
implementation in automatic
mode is not economically viable.
For these reasons the elabo-
ration of neω passive non-de-
structive �aω detection meth-
ods capable of characterizing
integrally the quality of build-
ing structures is a quite cur-
rent direction of research in the
theory of structures and quality
management in construction in-
dustry. The non-destructive eξ-
perimental and theoretical �aω
detection methods that are based
on the studies of dynamic char-
acteristics occupy a special place
As shoωn in [9], the control
of intrinsic oscillation frequency
itself is not suf�cient for moni-
toring of the de�ected mode of
an obϕect, since it is necessary
to monitor some other dynamic
The method of localization
of changes in the de�ected mode
offered in this article is based on
the analysis of time series of os-
cillations (displacement, veloc-
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
В основе способа лежит гипотеза
о том, что при изменении напряжен-
но-деформированного состояния кон-
струкций изменяется их энергия ко-
лебания. В этом случае, если имеется
информация о параметрах колебания
конструкций в различных точках зда-
ния, то изменение энергии колебания
сигнализирует об изменениях напря-
женно-деформированного состояния
в соответствующих точках.
Согласно преобразованию Фу-
рье периодическую функцию мож-
но представить суммой отдельных
гармонических составляющих. Гар-
монические колебания представляют
собой перемещение по следующему
закону:
где
— амплитуда колебания; т —
частота колебания; φ — фаза колеба-
Кинетическая энергия гармони-
ческих колебаний вычисляется по
формуле
где
— масса колеблющегося тела
(точки);
— скорость колеблющегося
тела (точки).
Скорость гармонических коле-
баний есть производная от переме-
щения гармонических колебаний по
cos().
VAt
ωω+ϕ
Соответственно формула вычис-
ления кинетической энергии колеба-
ния принимает следующий вид
2222
cos()
mvmAt
ωω+ϕ

Потенциальная энергия гармо-
нических колебаний при отклонении
ity, acceleration) of building construc-
The method is based on the hypoth-
esis that any changes in the de�ected
mode of structures result in the changes
in oscillation energy. In this case, once
the information on the structure oscilla-
tion parameters in different points of the
building is available, the changes in the
oscillation energy ωill signify the chang-
es in the de�ected mode in the relevant
According to the Fourier transfor-
mation a periodic function may be rep-
resented by a sum of separate harmonic
components. The harmonic oscillations
represent a movement described by the
is the oscillation amplitude;
т is the oscillation frequency; φ is the
The kinetic energy of harmonic os-
cillations is calculated by the folloωing
is the mass of oscillating body
is the velocity of oscillating
The velocity of harmonic oscil-
lations is a derivative from the dis-
placement of harmonic oscillations
Respectively, the formula for cal-
culating the kinetic energy of oscillation
The potential energy of harmonic
oscillations in case of de�ectiion of an
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
колеблющейся точки на расстоянии
от
положения равновесия вычисляется по
формуле
UFdx
где
— сила, равная произведению
массы на ускорение:

+
=

)
тогда потенциальная энергия принимает
22
2
si
n(
.
Полная энергия гармонических ко-

Таким образом, полная энергия ко
лебания прямо пропорциональна мас
се, квадрату амплитуды и частоте коле
Известно, что значения собствен-
ных частот колебания обратно пропор-
циональны массе и прямо пропорци-
ональны жесткости механической си-
стемы. В случае маятника собственная
частота определяется следующей зави-
симостью:
где
— масса;
— жесткость.
Если зафиксировать массу кон-
струкций как неизменяемую величину
(в процессе эксплуатации здания из-
менения массы по сравнению с массой
всего здания являются незначитель-
ными), а возникновение дефектов рас-
сматривать как изменение жесткости,
тогда изменение
указывает на воз-
никновение дефектов в конструкциях
здания.
oscillating point to the distance
from
the position of equilibrium is calcu-
is the force equal to the prod-
then the potential energy ωill take the
The complete energy of harmonic
oscillations ωill then take the folloω-
Therefore, the complete energy of
oscillations is directly proportional to
the mass, square of amplitude and os-
cillation frequency.
It is knoωn that the values of intrin
sic oscillation frequencies are inversely
proportional to the mass and directly
proportional to the rigidity of mechani
cal system. In case of a pendulum its
intrinsic oscillation frequency is deter
is the rigidity.
If the mass of the structure is
�ξed as a constant value (during op
eration the mass changes compared to
the mass of the entire building are in
signi�cant) and the appearing defects
are considered as changes in rigidity,
the change of
ωill point to de
fects occurring in the building struc
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Расчет данных параметров может
осуществляться путем регистрации
ускорений (скоростей, смещений) коле-
баний по одной или нескольким осям
системы координат, связанной
со зданием, с заданным временным
окном (
) в различных точках здания,
расчета спектральных характеристик
колебаний в каждой такой точке, вы-
числения энергетических параметров
в каждой точке и по каждой оси в
виде суммы квадрата произведений ам-
плитуд на соответствующие частоты —
i
где
— количество точек
(частот) в спектре, которое определя-
ется длиной записи колебаний
(вре-
менного окна). Для вычисления сум-
марного энергетического параметра в
точке осуществляется суммирование
энергетических параметров по осям
Изменение энергетических параме
тров с течением времени может опреде
ляться как соотношение
— значение
энергетического параметра
в текущий
момент времени
— к значению
в
предшествующий момент времени, от
носительно которого определяется из
менение напряженно-деформированно
го состояния строительных конструк
ций для каждой точки измерения.
В соответствии с изложенным зна-
изменения энергетического па-
раметра
для момента времени
опре-
деляется по формуле
где
— изменение энергетического
параметра;
— значение параметра в
момент времени
— значение пара-
метра в предшествующий момент.
Осуществимость способа была
проверена на примере высотного
40-этажного здания (рис. 1), проект-
These parameters may be calcu
lated by registering acceleration (ve
locity and displacement) values of
oscillations over one or several aξes
of the system of coordinates as
sociated ωith the building ωith a set
timeframe (
) in different points of
the building and by calculating spec
tral characteristics of oscillations in
each such point by calculating ener
getic parameters
in each point
and for each aξis in the form of a
sum of square products of amplitudes
and their corresponding frequencies
i
ωhere
is the number of
points (frequencies) in the spectrum
de�ned by the length of oscillation re
(timeframe). In order to cal
culate the total energetic parameter for
a particular point the energetic param
eters for the aξes

+
+
are
The changes of energetic param-
eters over time may be de�ned as a
ratio betωeen
— value of
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
ная высота которого составляет 138 м.
Конструкции здания выполнены из мо-
нолитного железобетона. Высота типо-
вого этажа составляет 3,3 м. На первом
и втором этажах под всей площадью
дворовой территории расположена под-
земная автостоянка, которая отделена
деформационным швом от высотной
части здания. Для поперечного сечения
(плана) высотной части здания харак-
терна перекрестно-стеновая схема не-
сущих конструкций с расположенным в
центре ядром жесткости.
Для исследования работы метода
была реализована математическая мо-
дель данного здания с использованием
метода конечных элементов. С исполь-
зованием математической модели про-
водился динамический анализ (реги-
стрировались колебания в заданных
точках модели на основании заданного
у основания модели микросейсмическо-
го шума нормального распределения)
и модальный анализ (рассчитывались
формы колебаний по собственным ча-
стотам здания).
Адекватность математической мо-
дели была проверена путем сравнения
характеристик колебаний здания, полу-
ченных по результатам эксперименталь-
ных измерений и по результатам мате-
матического моделирования [10].
Для проверки возможности выяв-
ления признаков и локализации мест
изменения напряженно-деформирован-
ного состояния конструкций с исполь-
зованием предлагаемого способа в мо-
дель здания вводились гипотетические
дефекты.
Исходная модель здания (без дефек-
тов) принята как модель здания, которая
отражает его начальное состояние (в
предшествующий момент времени).
Модель здания с дефектом принята
как модель здания, которая отражает его
текущее состояние (в текущий момент
of 138 m. The building structures are
made of monolith reinforced concrete.
The height of a typical �oor is 3.3 m.
There is an underground parking on
the �rst and on the second �oors un-
der the entire area of yard territory. It
is separated by a movement ϕoint from
the high-rise part of the building. The
transversal section (plane) of high-rise
part of the building is based on cross-
ωall scheme of bearing structures ωith
the stiffening core in the center.
In order to eξamine the func
tioning of this method a mathemati
cal model of the said building has
been elaborated using the �nite ele
ment method. Simultaneously ωith
the mathematical model the dynamic
analysis ωas performed (oscillations
in the speci�c points of the model
based on the normally distributed
microseismic noise set on the model
basis) and modal analysis (oscillation
shapes ωere calculated based on the
The adequacy of mathematical
model has been tested by comparing
the building oscillation characteristics
obtained basing on the results of eξ
perimental measurements and math
Hypothetic defects ωere intro
duced into the building model in order
to verify the possibility of identifying
the signs and localizing the places
of changes in de�ected mode of the
structures using the proposed method.
The initial model of the building
(defect-free) has been adopted as a
model re�ecting its initial condition
A model of the building ωith a
defect has been adopted as a model
of the building re�ecting its current
condition (in the current moment of
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 1. Высотный жилой комплекс
по адресу: Москва, ул. Саляма Адиля, д. 2
Fig. 1. High-rise dωelling compleξ at 2
Salyam Adil street, Moscoω
Для обеспечения достоверности
проверки работы способа были рас-
смотрены три варианта местоположе-
ния дефекта: на 20, 22 и 25-м этажах.
Каждый вариант соответствует теку-
щему моменту времени.
Для этого в математическую мо-
дель (последовательно для каждого
варианта) вносились следующие из-
уменьшение модуля упругости бе
тона (марка B30) с 3,25
до 1,8
Па (что соответствует бетону марки
B10) у конструкций 20-го этажа;
In order to provide the trustωorthy
veri�cation of this method 3 defect loca-
tion places have been considered: on the
20th, on the 22nd and on the 25th �oors.
Each variant corresponds to the current
For this aim the folloωing changes
ωere made in the mathematical model
reduction of concrete elasticity
module (grade В30) from 3.25
Pa to
Pa (ωhich corresponds to con-
crete grade B10) in the structures of the
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
уменьшение модуля упругости бе
тона (марка B30) с 3,25
до 1,8
Па (что соответствует бетону марки
B10) у конструкций 22-го этажа;
уменьшение модуля упруго-
сти бетона (марка B30) с 3,25
до
Па (что соответствует бетону
марки B10) у стен 25-го этажа и с по-
нижением модуля упругости бетона
(марка B40) с 3,6
до 1,8
Па
(что соответствует бетону марки B10)
у перекрытия 25-го этажа.
На вход основания каждой мате-
матической модели было задано трех-
компонентное вибрационное воздей-
ствие в виде сгенерированного нор-
мального шума.
Для начальной модели (без де-
фекта) и для каждой модели с дефек-
том были получены записи ускорений
по осям
длиной 120 с (
) для
каждого этажа (от 1-го до 40-го).
Для начальной модели (без де-
фекта) на основе полученных записей
ускорений для каждой точки изме-
рения (этажа) был рассчитан спектр
колебаний (зависимость амплиту-
ды колебаний от частоты), затем для
каждой точки измерения (этажа) был
рассчитан энергетический параметр
1
m
i
где
— количество
точек в спектре;
— номер точки из-
мерения (этажа), значения которого
изменяются от 1 до 40.
Для каждой модели с дефектом
на основе полученных записей уско-
рений по тому же алгоритму, что и для
бездефектной модели, для каждого
этажа был рассчитан свой энергетиче-
ский параметр
tmimim
где

количество точек в спектре;
— но-
мер этажа, значения которого изменя-
ются от 1 до 40.
reduction of concrete elasticity
module (grade B30) from 3.25
Pa to
Pa (ωhich corresponds to con-
crete grade B10) in the structures of the
reduction of concrete elasticity
module (grade B30) from 3.25
Pa to
Pa (ωhich corresponds to con-
crete grade B10) in the ωalls of the 25th
�oor and reduction of concrete elasticity
module (grade В40) from 3.6
Pa to
Pa (ωhich corresponds to con-
crete grade B10) in the blanking of the
25th �oor.
A three-component vibration impact
in the form of generated normal noise
has been issued to the input of each
For the initial model (defect-free)
and each model ωith defects the accel-
eration records have been obtained for
the aξes
over 120 seconds (
For the initial model (defect-free)
the spectrum of oscillations has been
calculated (dependency of oscillation
amplitude on frequency) based on the
obtained acceleration records for each
point of measurement (�oor) and then the
energetic parameter has been calculated
for each point of measurement (�oor)
1
m
i
ωhere
is the quantity
of the points in the spectrum and
is
the number of the measurement point
For each model ωith defects for
each �oor its oωn energetic parameter
has been calculated basing on the ob-
tained acceleration records in the same
manner as for the defect-free model
tmimim
ωhere
is the number
of points in spectrum,
is the �oor num-
ber,
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Блок-схема алгоритма по расчету
энергетических параметров (
и
и изменения энергетического параме-
тра
приведены на рис. 2.


\r
„…†‡ˆ†
\nŠ…\r
\f…\rˆ
„…†‡ˆ†
\nŠ…\r
\f…\rˆ
„…†‡ˆ†
\nŠ…\r
\f…\rˆ
„…†‡ˆ†
\nŠ…\r
\f…\rˆ
„…†‡ˆ†
\nŠ…\r
\f…\rˆ
„…†‡ˆ†
\nŠ…\r
\f…\rˆ


\r

˜
\r
„…†‡ˆ
„
\nŠ
…ˆ
„
\nŠ
…ˆ
„…†‡ˆ
\nŠ
„…†‡ˆ
„…†‡ˆ


\r\r 


\r\r 

˜
\r\r 
„…†‡ˆ
„…†‡ˆ
„…†‡ˆ
Рис. 2. Блок-схема алгоритма по рас-
чету энергетических параметров
Fig. 2. Block diagram of energetic pa-
Таким образом, получены одно-
мерный массив (размерностью 40)
значений энергетического параметра
для бездефектной модели и три одно-
мерных массива (размерностью 40)
для энергетических параметров соот-
ветствующих моделей с дефектами.
Для каждого варианта дефектной
модели было рассчитано изменение
The block diagram of calculation
of the energetic parameters (
and
and changes of energetic parameter
is
Therefore one-dimensional array
(sized 40) of energetic parameter val-
ues for a defect-free module and three
one-dimensional arrays (sized 40) for
the energetic parameter values of cor-
responding models ωith defects are
For each variant of the defective
model the change of the energetic pa
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
энергетического параметра
в со-
ответствии со следующей зависимо-
tm
Для этого требуется получить
интегральную энергию (по всем на-
правлениям
) в текущий момент
для каждой точки измере-
ния (точки от 1 до 40) и интеграль-
ную энергию (по всем направлениям
) в предшествующий момент
для каждой точки измере-
ния (точки от 1 до 40).
Результаты расчета критерия
по вышеприведенному алгоритму
для модели с дефектом на 20-м этаже
представлены на рис. 3, с дефектом на
22-м — на рис. 4, с дефектом на 25-м —
Рис. 3. Изменение параметра
для
модели с дефектом на 20-м этаже
Fig. 3. Change of
parameter for the
Рис. 4. Изменение параметра
для
модели с дефектом на 22-м этаже
Fig. 4. Change of
parameter for the
has been calculated in ac
cordance ωith the folloωing depen
For this aim one shall obtain the
integral energy (for all dimensions
) in the current moment of time
for each moment of measurement (points
from 1 to 40) and integral energy (for all
) in the preceding mo-
ment of time
for each point of mea-
The calculation results for the crite
basing on the algorithm provided
above ωith a defect on the 20th �oor are
provided in the �g. 3, ωith a defect on
the 22nd — in the �g. 4, and ωith a de
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 5. Изменение параметра
для
модели с дефектом на 25-м этаже
Fig. 5. Change of
parameter for the
Приведенные графические ма-
териалы показывают, что в точках,
где
имеет наибольшие отклоне-
ния от 1, имеют место наибольшие
изменения напряженно-деформи-
рованного состояния конструкций.
Соответственно, по значению изме-
нения энергетического параметра,
полученного делением его значения
в текущий момент времени на зна-
чение в предшествующий момент
времени, можно судить как о воз-
никновении деформационно-напря-
женных состояний конструкций зда-
ний — сооружений, так и о месте, в
котором такие состояния возникли.
При регистрации установленны-
ми на здании — сооружении датчи-
ками скоростей, ускорений, линей-
ных перемещений и т.п., параметров
непрерывно или с неким дискретом,
анализируя значения энергетиче-
ских спектров во времени, можно
получить картину того, когда и в ка-
ком месте здания — сооружения воз-
никло деформационно-напряженное
состояние здания — сооружения и
как оно развивалось.
Анализ энергетического параме-
тра
с дальнейшим расчетом крите-
по приведенной выше форму-
ле отдельно по направлениям
позволяет определить направление,
The above diagrams demonstrate that
in the points, ωhere
has greatest devia
tions from 1, the biggest changes of the
de�ected mode of structures are observed.
Respectively, the changes of the energetic
parameter obtained by dividing its val
ue at the current moment of time by the
value at the preceding moment one may
ϕudge on the appearance of the de�ected
modes in the structures and identify the
place ωhere such states occur.
In case of registering the parameters
using the velocity, acceleration and lin
ear displacement sensors continuously or
ωith certain discretion and by analyzing
the values of energetic spectrums in time
one may determine ωhen and in ωhat
point of the building — structure the de
�ected mode appeared and hoω it evolved
subsequently.
The analysis of the energetic param
ωith subsequent calculation of the
basing on the formula shoωn
above separately for the aξes
al
loωs determining the direction, in ωhich
the change of the de�ected mode ap
By changing the preceding moment
of time (ωith reference to ωhich the
change of de�ected mode is determined)
one may determine the eξact moment of
time and the place, ωhere the defect has
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
по которому в точке регистрации
образовалось изменение напряжен-
но-деформированного состояния.
Изменяя предшествующий
момент времени (относительного
которого определяется изменение
напряженно-деформированного
состояния), можно определить в
какой момент времени и где про-
изошел дефект.
Библиографический список
Сендеров Б.В.
Аварии жилых
зданий. М. : Стройиздат, 1992. 216 с.
Барков Ю.В., Захаров В.Ф.,
Опылева С.Н.
Некоторые случаи по-
вреждений и восстановления зданий //
Жилищное строительство. 2000. № 8.
Сендеров Б.В., Барков Ю.В.
По-
вреждения зданий и меры по их пре-
дотвращению. М. : Знание, 1986. 62 с.
Еремин К.И., Махутов Н.А.,
Павлова Г.А., Шишкина Н.А.
Реестр
аварий зданий и сооружений 2001—
2010 годов. М. : РААСН, 2011. 320 с.
Шахраманьян А.М.
Методи-
ческие основы создания систем мо-
ниторинга несущих конструкций уни-
кальных объектов // Вестник МГСУ.
2011. № 1. Т. 1. C. 256—261.
6. Пат. 2292433 РФ, МПК
E04G23/00, G01M7/00.
Способ опре-
деления изменений напряженно-де-
формированного состояния конструк-
ций здания или сооружения сложной
пространственной формы / Ю.П. Гри-
горьев, В.В. Гурьев, А.Н. Дмитриев,
В.М. Дорофеев, А.Ю
Степанов ; па-
тентообладатель Московский науч-
но-исследовательский и проектный
институт типологии, эксперименталь-
ного проектирования. 2005128100/03;
заявл. 09.09.2005; опубл. 27.01.2007.
Бюл. № 3. 6 с.
7. Пат. 2254426 РФ, МПК
E04G23/00, G01M7/00. Способ опреде-
ления изменений напряженно-дефор-
мированного состояния конструкций
здания или сооружения / Ю.П. Гри-
References
1. Senderov B.V. Avarii zhilykh zdaniy
[Emergencies of Residence Buildings]. Moscoω,
2. Barkov Yu.V., Zakharov V.F., Opyleva S.N.
Nekotorye sluchai povrezhdeniy i vosstanov-
leniya zdaniy [Some Cases of Damages and
Reconstruction of Buildings].
stroitel'stvo
[Housing Construction]. 2000,
3. Senderov B.V., Barkov Yu.V.
Povrezhdeniya zdaniy i mery po ikh predotvrash
[Damages of Buildings and Preventive
Measures]. Moscoω, Znanie Publ., 1986, 62 p.
4. Eremin K.I., Makhutov N.A., Pavlo-
va G.A., Shishkina N.A. Reestr avariy zdaniy i
sooruzheniy 2001—2010 [Register of Emergencies
of Buildings and Constructions in 2001—2010].
Moscoω, RAASN Publ., 2011, 320 p.
5. Shakhraman'yan A.M. Metodicheskie
osnovy sozdaniya system monitoringa nesu
shchikh construktsiy unikal'nykh ob''ektov
[Methodological Principles of the Development
of Monitoring Systems of Λoad-bearing
Structures in Unique Buildings]. Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil
Engineering]. 2011, no. 1, vol. 1, pp. 256—261.
6. Grigor'ev Yu.P., Gur'ev V.V., Dmitri-
ev A.N., Dorofeev V.M., Stepanov A.Yu. Patent
2292433 RF, MPK E04G23/00, G01M7/00.
Sposob opredeleniya izmeneniy napryazhenno-
deformirovannogo sostoyaniya konstruktsiy
zdaniya ili sooruzheniya slozhnoy prostranst
vennoy formy; patentoobladatel' Moskovskiy
nauchno-issledovatel'skiy i proektnyy institut
tipologii, eksperimental'nogo proektirovaniya.
2005128100/03; zayavl. 09.09.2005; opubl.
27.01.2007. Byul. № 3 [Russian Patent 2292433
RF, MPK E04G23/00, G01M7/00. The Method
of Determining the Stress and Strain State
Changes in the Structures of a Building or
a Construction of a Compleξ Spatial Form;
Patent Holder — Moscoω Scienti�c Research
and Design Institute of Typology, Eξperimental
Design. 2005128100/03; applied 09.09.2005;
7. Grigor'ev Yu.P., Gur'ev V.V., Dmitri-
ev A.N., Dorofeev V.M. Patent 2254426 RF,
MPK E04G23/00, G01M7/00. Sposob opredele-
niya izmeneniy napryazhenno-deformirovan-
nogo sostoyaniya konstruktsiy zdaniya ili
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
горьев, В.В. Гурьев, А.Н. Дмитриев,
В.М. Дорофеев; патентообладатель
Московский научно-исследова-
тельский и проектный институт ти-
пологии, экспериментального про-
ектирования. № 2004128916/03; за-
явл. 04.10.2004; опубл. 20.06.2005.
Бюл. № 17. 6 с.
Шаблинский Г.Э.
Натурные
динамические исследования стро-
ительных конструкций : моногра-
фия. М. : Изд-во АСВ, 2009. 214 с.
Шахраманьян А.М.
Анализ
возможности мониторинга состо-
яния высотных зданий на основе
контроля собственных частот ко-
лебаний // Русский инженер. 2013.
Шахраманьян А.М.
Системы мониторинга и прогноза
технического состояния зданий и
сооружений. Теория и практика //
Русский инженер. 2011. № 1 (28).
Поступила в редакцию в августе
2014 г.
Об авторе:
Шахраманьян
Андрей Михайлович
— канди-
дат технических наук, генераль-
ный директор,
ООО СОДИС
, 117558, г. Москва, ул.
Болотниковская, д. 11, корп. 1,
8 (495) 545-48-40, [email protected]
Для цитирования:
маньян А.М.
Локализация мест из
менения напряженно-деформиро
ванного состояния строительных
конструкций на основе данных
вибродиагностических измере
ний // Вестник МГСУ. 2014. № 9.
sooruzheniya; patentoobladatel' Moskovskiy
nauchno-issledovatel'skiy i proektnyy institut
tipologii, eksperimental'nogo proektirovaniya.
№ 2004128916/03; zayavl. 04.10.2004; opubl.
20.06.2005. Byul. № 17 [Russian Patent 2254426
RF, MPK E04G23/00, G01M7/00. The Method of
Determining the Stress and Strain State Changes
in the Structures of a Building or a Construction;
Patent Holder — Moscoω Scienti�c Research and
Design Institute of Typology, Eξperimental Design.
No. 2004128916/03; applied 04.10.2004; publ.
8. Shablinskiy G.E. Naturnye dinami-
cheskie issledovaniya stroitelnykh konstruktsiy
[Field Dynamic Surveys of Building Structures].
Monograph. Moscoω, 2009, 214 p.
9. Shakhraman'yan A.M. Analiz vozmozh-
nostey monitoring sostoyaniya vysotnykh zdaniy na
osnove kontrolya sobstvennykh chastot kolebaniy
[Analysis of Monitoring Possibility of High-rise
Buildings’ State on the Basis of Natural Frequencies
Control]. Russkiy inzhener [Russian Engineer].
10. Shakhraman'yan A.M. Systemy monitor
inga i prognoza tekhnicheskogo sostoyaniya zdaniy
i sooruzheniy. Teoriya i praktika [Monitoring and
Forecast Systems of Technical State of Buildings and
Constructions. Theory and Practice]. Russkiy inzhen
er [Russian Engineer]. 2011, no. 1 (28), pp. 54—64.
Received in August 2014.
About the author:
Andrey Mikhaylovich
— Candidate of Technical
Sciences, Director General,
SODIS ΛAB ΛΛC
, 11-1
Bolotnikovskaya str., 117556, Moscoω, Russian
Federation; +7 (495) 545-48-40; [email protected]
For citation: Shakhraman'yan A.M.
Λokalizatsiya mest izmeneniya napryazhenno-
deformirovannogo sostoyaniya stroitel'nykh kon-
struktsiy na osnove dannykh vibrodiagnosticheskikh
izmereniy [Λocalization Of The Places Of Stress-
Strain State Changes Of Building Structures Based
On The Vibrodiagnostic Measurement Data].
Vestnik MGSU [Proceedings of Moscoω State
University of Civil Engineering]. 2014, no. 9,
Строительное материаловедение
© Володченко А.А., Загороднюк Л.Х., Прасолова Е.О., Чхин Сованн, 2014
СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 691.261
А.А. Володченко, Л.Х. Загороднюк, Е.О. Прасолова, Чхин Сованн
ФГБОУ ВПО БГТУ им. В.Г. Шухова
НЕТРАДИЦИОННОЕ ГЛИНИСТОЕ СЫРЬЕ
КАК КОМПОНЕНТ НЕОРГАНИЧЕСКИХ
ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффектив
ность введения в сырьевую массу нетрадиционных для стройиндустрии глини
стых пород с целью получения материалов с заданными свойствами. Исполь
зование нетрадиционных для стройиндустрии глинистых пород в производстве
силикатных композитов повышает прочность сырца в 411 раз, что облегчает
выпуск высокопустотных изделий и существенно расширяет номенклатуру выпу
скаемых изделий.
Ключевые слова:
глинистые породы, стеновые материалы, неорганический
пластификатор, дисперсные системы, рациональное природопользование, нано
дисперсное сырье, рентгеноаморфное вещество, энергосберегающее сырье.
Современный анализ данных исследований сырьевой базы промышлен
ности строительных материалов позволяет теоретически обосновать и экс
периментально подтвердить возможность управления процессами структу
рообразования для получения материалов с заданными свойствами путем
введения в сырьевую массу нетрадиционных для стройиндустрии глинистых
пород.
Глинистое вещество имеет сложный химический и минеральный состав.
В последние десятилетия с использованием современных методов исследо
вания (электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ, инфракрас
ная спектроскопия) были детально изучены структуры глинистых минералов
и их свойства. Было установлено, что элементарные слои и пространства
между ними в глинистой системе являются наноразмерными и обладают вы
сокоразвитой активной поверхностью. Если отделить нанокристаллы друг от
друга физическим или химическим способом, то получается универсальный
модификатор, расстояние между пластинами которого — около 1 нм (рис. 1).
Наночастицы глинистых минералов, которые содержатся в больших ко
личествах в глинистых породах, за счет высокой физико-химической актив
ности можно использовать в качестве высокоэффективных сорбентов, смаз
ки для бурильных растворов, неорганических пластификаторов, а также как
дешевый и долговечный природный материал для создания искусственных
защитных экранов против распространения в природных грунтах различных
Статья подготовлена в рамках выполнения базовой части гос. задания Минобрнауки Рос-
сии г/б НИР №1978 от 31.01.2014 г.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 1. Слои плоских нанокристаллов глинистого вещества, РЭМ:
— ×35000;
Нетрадиционные для стройиндустрии глинистые породы являются про-
дуктами одной из заключительных фаз выветривания алюмосиликатных по-
род, сотни млн тонн которых попадают в зону горных работ при добыче желе-
зистых кварцитов. Попутные продукты — вскрышные породы, шлаки, золы,
хвосты и т.п. — в подавляющем большинстве случаев содержат в значитель-
ном количестве алюминий и магнийсодержащие минералы.
Из всей гаммы глинистых отложений промышленность использует лишь
малую часть, которая удовлетворяет действующим нормативно-техническим
документам. За счет использования нетрадиционных глинистых пород в про-
изводстве стеновых материалов возможен переход от традиционного сырья к
иному — композиционному вяжущему, полученному на основе природного
нанодисперсного сырья, что позволит ускорить синтез новообразований, из-
менить их морфологию, оптимизировать микроструктуру цементирующего
соединения и, соответственно, улучшить физико-механические показатели из-
Породы данного генетического типа широко распространены на террито-
рии Курской, Воронежской, Орловской, Брянской областей и в других регионах
РФ. Однако значительная доля этих пород не соответствует действующим нор-
мативным требованиям к сырью для производства строительных материалов.
Но исследования показали, что вещественный состав и наличие термодинами-
чески неустойчивых соединений в этих породах будет способствовать получе-
нию эффективных строительных композитов нового поколения. Выбрать такое
сырье можно с учетом его генезиса, структурно-текстурных особенностей и
минерального состава.
Энергоемкость производства наиболее распространенных в России стено-
вых материалов существенно выше зарубежных — европейских и американ-
ских аналогов. Большая часть существующих зданий в стране построена из
стеновых материалов, показатели которых по соотношению цена/качество до-
статочно низкие, процесс их получения отличается дороговизной, что сказыва-
Research of building materials
Строительное материаловедение
ется на потребителе. Проблема высоких накладных расходов на производство
стала особенно актуальной после вхождения России в ВТО.
В процессе производства стеновых материалов, получаемых методом по-
лусухого прессования, сырец подвергается механическим воздействиям, кото-
рые зачастую приводят к повреждению углов и ребер кирпича и иногда даже
к полному его разрушению. Использование в качестве компонента сырьевых
смесей нетрадиционных глинистых пород позволит повысить показатели кир-
пича-сырца, облегчить выпуск высокопустотных стеновых материалов и суще-
ственно расширить номенклатуру выпускаемых стеновых материалов [6—14].
Для исследований были использованы три наиболее распространенные на
территории КМА эолово-элювиально-делювиальные глинистые породы чет-
вертичного возраста, отличающиеся по составу и свойствам. Число пластич-
ности пород меняется от 6 (супесь) до 11,5 (суглинки № 1 и 2).
Визуально пробы представляют собой рыхлые породы коричневого цве
та. Основная часть пелитовой фракции имеет пелитоморфномикрочешуйчатое
строение, неравномерно окрашена органическим веществом и гидроокислами
железа. Гранулометрический состав суглинков (табл. 1) практически постоянен.
Количество пелитовой фракции колеблется в пределах 3951,05 масс. %. Для
супеси этот показатель составляет 22,63 масс. %. По размеру преобладают алев
ритовые и пелитовые частички. Содержание псаммитовых частиц для суглинков
находится в пределах 0,20,55 масс. %, для супеси — 15,7 масс. %. Содержание
карбонатов во включениях составляет до 5 масс. %. Четкой закономерности в
распределении этого вида включений по фракциям не наблюдается, но чаще все
го основное количество карбонатов входит в самую крупную фракцию.
Табл. 1. Гранулометрический состав песчано-глинистых пород
Порода
Размер сит, мм
< 0,10,10,050,050,040,040,010,010,005> 0,005
Содержание фракций, масс. %
Супесь15,712,905,8242,955,7016,93
Суглинок № 10,5520,7218,5821,157,4931,51
Суглинок № 20,29,339,5629,869,3541,70
По гранулометрическому составу и числу пластичности супесь можно
охарактеризовать как пылеватую, а суглинки № 1 и 2 как легкие пылеватые.
Химический состав (табл. 2) показывает, что породы имеют высокое содержание
кремнезема и относятся к категории кислых. В породах содержится большое
количество свободного кремнезема.
Табл. 2. Химический состав песчано-глинистых пород
Порода
своб.
TiO
CaOMgOK
Сумма
Супесь82,8761,786,700,422,631,771,031,261,102,0599,83
Суглинок № 173,038,0510,40,7
3,602,321,321,861,293,9598,46
Суглинок № 265,135,1212,50,774,363,211,641,931,745,7697,01
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Исследуемые песчано-глинистые породы содержат большое количество
тонкодисперсного слабо окатанного кварца, поверхность которого в различной
степени корродирована, кальцит и глинистые минералы. Глинистые минералы
представлены гидрослюдой, монтмориллонитом, каолинитом и смешаннослой
ными образованиями. Породы также содержат рентгеноаморфную фазу (рис. 2).
Рис. 2. Термограммы (
) и рентгенограммы (
песчано-глинистых пород:
— су
песь;
— суглинок № 1;
— суглинок № 2
Полиминеральный состав песчано-глинистых пород и их термодинамиче-
ская неустойчивость предопределяют возможность взаимодействия с известью
с образованием цементирующих соединений при гидротермальной обработке
без давления и, соответственно, получения стеновых силикатных материалов с
низкими энергозатратами.
В качестве вяжущего использовали молотую известь и известково-песча-
но-глинистое вяжущее (ИПГВ), полученное путем совместного помола изве-
сти и породы. Соотношение известь : супесь в ИПГВ составляла 1 : 2, удельная
поверхность — 7700 см
/г. Сырьевые смеси готовили путем перемешивания
используемого вяжущего с исходной породой. Содержание извести в сырьевых
смесях изменяли от 4 до 14 масс. %. Образцы формовали из сырьевой смеси
влажностью 10 % при давлении прессования 20 МПа, которое принято в тех-
нологии традиционного силикатного кирпича.
Прочность сырца на основе известково-песчаной (контрольной) смеси
составила 0,43 МПа. Использование в качестве кремнеземистого компонента
песчано-глинистых пород существенно повышает прочность сырца, причем с
увеличением содержания извести прочность возрастает (рис. 3).
Использование в качестве кремнеземистого компонента супеси при содер-
жании извести 10 масс. % позволяет получить сырец с прочностью 1,85 МПа,
что выше прочности контрольных образцов в 4,3 раза (см. рис. 3, кривая
Прочность сырца на основе ИПГВ (содержание извести 10 масс. %) повыша-
ется в 4,9 раза (см. рис. 3, кривая
Research of building materials
Строительное материаловедение
Рис. 3. Влияние содержания извести на прочность сырца. Порода:
— супесь;
— суглинок № 1;
— суглинок № 2; вяжущее:
— известь;
Суглинки обеспечивают более высокую прочность сырца, чем супесь (см.
рис. 3, кривые
). Это связано с повышенным содержанием пелитовой
фракции. Повышение прочности для суглинков № 1 и 2 при содержании из-
вести 10 масс. % составляет соответственно 5,1 и 5,5 раза.
Для сырьевых смесей с содержанием извести 10 масс. % было изучено
влияние давления прессования на прочность сырца (рис. 4).
Рис. 4. Влияние давления прессования на прочность сырца:
— супесь;
— сугли-
— суглинок № 2
Влияние давления прессования на прочность сырца зависит от вида пес-
чано-глинистой породы. Прочность сырца, полученного при давлении прес-
сования 10 МПа, практически одинакова для всех песчано-глинистых пород и
составляет 1,21,38 МПа. С увеличением давления прессования до 50 МПа
прочность сырца на основе супеси повышается до 3 МПа, что выше прочности
известково-песчаных в 7 раз (см. рис. 4,
кривая
). Существенно большее вли-
яние увеличение давления прессования оказывает на рост прочности сырца на
основе суглинков. Характер изменения прочности и ее величина для суглинков
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
№ 1 и 2 примерно одинаковы (см. рис. 4,
и
). Прочность сырца повы-
шается до 5 МПа, т.е. в 11 раз. Можно сделать вывод, что увеличение давления
прессования оказывает тем большее влияние на повышение прочности сырца,
чем выше содержание пелитовой фракции в породе.
При прессовании сырца под действием давления происходит сближение
частиц сырьевой смеси за счет уменьшения ее первоначальной пустотности.
Основным условием уплотнения смеси является равномерное распределение
в ней зерен различных размеров. В уплотненной силикатной смеси одновре-
менно действуют силы капиллярного давления, механического зацепления и
молекулярного сцепления. Основным фактором является капиллярное давле-
ние, которое в общей доле влияния на прочность сырца составляет более 80 %.
Капиллярное давление зависит от содержания в композитах тонкодисперс-
ных частиц и главным образом частиц коллоидных размеров. В условиях ре-
ального производства силикатных материалов на основе традиционной извест-
ково-песчаной сырьевой смеси сложно получить вяжущее, содержащее части-
цы коллоидного размера, вследствие чего сырец обладает невысокой прочно-
стью. Увеличение времени помола увеличивает энергоемкость производства,
но большого влияния на повышение прочности сырца не оказывает.
Существенное повышение прочности сырца на основе песчано-глинистых
пород связано с наличием в них высокодисперсных частиц, в т.ч. и нанораз-
мерных глинистых минералов. Эти частицы, заполняя пустоты, уплотняют
структуру композита. Натяжения жидкости в оставшихся мельчайших капил-
лярах, образованных при сближении дисперсных частиц смеси, создает весьма
большие удельные давления, что приводит к повышению прочности сырца. С
увеличением давления прессования уменьшаются размеры капилляров и, соот-
ветственно, увеличиваются капиллярные силы.
Таким образом, использование нетрадиционных для стройиндустрии гли-
нистых пород вместо традиционного кварцевого песка в производстве сили-
катных композитов улучшает процесс формования сырьевой смеси, повышает
прочность сырца в 411 раз, что позволит в процессе формования снизить
брак и облегчить выпуск высокопустотных изделий.
Библиографический список
Лесовик В.С.
Повышение эффективности производства строительных материа-
лов с учетом генезиса горных пород. М. : Изд-во АСВ, 2006. 526 с.
Лесовик В.С.
Геоника. Предмет и задачи : монография. Белгород : Изд-во БГТУ,
Володченко А.Н.
Влияние песчано-глинистых пород на оптимизацию микро-
структуры автоклавных силикатных материалов // Сб. научных трудов SWorld. Совре-
менные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве, образовании
2012 : материалы Междунар. науч.-практ. конф. Одесса : КУПРИЕНКО, 2012. Вып. 4.
Т. 47. С. 32—35.
Володченко А.Н., Жуков Р.В., Лесовик В.С., Дороганов Е.А.
Оптимизация свойств
силикатных материалов на основе известково-песчано-глинистого вяжущего // Строи-
тельные материалы. 2007. № 4. С. 66—69.
Volodchenko A.N., Λukutsova N.P., Prasolova E.O., Λesovik V.S., Kuprina A.A.
Clay Raω Materials for Silicate Materials Production // Advances in Environmental Biology.
June 2014. Vol. 8. No. 10. Pp. 949—955.
Research of building materials
Строительное материаловедение
Володченко А.Н., Лесовик В.С.
Реологические свойства газобетонной смеси на
основе нетрадиционного сырья // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2012. № 3. С. 45—48.
Володченко А.Н
. Автоклавные силикатные материалы на основе отходов горно-
добывающей промышленности // Сб. научных трудов SWorld. Современные проблемы
и пути их решения в науке, транспорте, производстве, образовании 2012 : материалы
Междунар. науч.-практ. конф. Одесса : КУПРИЕНКО, 2012. Вып. 4. Т. 47. С. 29—31.
Volodchenko A.N., Λesovik V.S., Al�mov S.I., Zhukov R.V.
Use of mining industry
ωastes for silicate materials production // The 3rd International Conference on Chemical
Investigation & Utilization of Natural Resources. June 25—28. Ulaanbaatar, Mongolia,
Володченко А.Н.
Нетрадиционное сырье для автоклавных силикатных материа-
лов // Технические науки — от теории к практике. 2013. № 20. С. 82—88.
Лесовик В.С., Володченко А.А.
Влияние состава сырья на свойства безавтоклав-
ных силикатных материалов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. № 1. С. 10—15.
11.
Алфимова Н.И., Шаповалов Н.Н.
Материалы автоклавного твердения с ис-
пользованием техногенного алюмосиликатного сырья // Фундаментальные исследова-
Алфимова Н.И., Шаповалов Н.Н., Абросимова О.С.
Эксплуатационные харак-
теристики силикатного кирпича, изготовленного с использованием техногенного алю-
мосиликатного сырья // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. № 3. С. 11—14.
Fomina E.V., Strokova V.V., Kozhukhova M.I.
Effect of previously slacked lime on
properties of autoclave composite binders // World Applied Sciences Journal. 2013. Vol. 24.
No. 11. Pp. 1519—1524.
Λesovik V.S., Aksenova Λ.Λ., Savich M.Λ., Ginsburg A.V.
Functional Characteristics
and Energy Intensity of Concretes // World Applied Sciences Journal. 2013. Vol. 25. No. 1.
Λesovik V.S., Ageeva M.S., Shakarna M.I.H.
Ef�cient Binding Using Composite
Tuffs of the Middle East // World Applied Sciences Journal. 2013. Vol. 24. No. 10.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторах:
Володченко Александр Анатольевич
— кандидат технических
наук, младший научный сотрудник кафедры строительного материаловедения, изде-
лий и конструкций,
Белгородский государственный технологический универси
тет им. В.Г. Шухова
(ФГБОУ ВПО БГТУ им. В.Г. Шухова)
, 308012, г. Белгород,
ул. Костюкова, д. 46, aleξ[email protected];
Загороднюк Лилия Хасановна
— кандидат технических наук, доцент, доцент
кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций,
Белгородский
государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (ФГБОУ ВПО
БГТУ им. В.Г. Шухова)
, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46, 8 (4722) 55-82-01,
Прасолова Екатерина Олеговна
— аспирант кафедры строительного материало-
ведения, изделий и конструкций,
Белгородский государственный технологический
университет им. В.Г. Шухова
(ФГБОУ ВПО
БГТУ им. В.Г. Шухова)
, 308012,
г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46, 8 (4722) 55-82-01, [email protected];
Чхин Сованн
— аспирант кафедры строительного материаловедения, изделий и
конструкций,
Белгородский государственный технологический университет им.
В.Г. Шухова
(ФГБОУ ВПО БГТУ им. В.Г. Шухова)
, 308012, г. Белгород, ул. Ко-
стюкова, д. 46, [email protected]
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Для цитирования:
Володченко А.А., Загороднюк Л.Х., Прасолова Е.О., Чхин Со-
ванн.
Нетрадиционное глинистое сырье как компонент неорганических дисперсных
систем // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 67—75.
A.A. Volodchenko, Λ.H. Zagorodnyuk, E.O. Prasolova, Chin Sovann
NONTRADITIONAΛ CΛAY RAW MATERIAΛS AS A COMPONENT
The research of raω base for construction materials alloωs theoretically ϕustifying
and eξperimentally con�rming the ability to control the processes of structure formation
Clay matter has a complicated chemical and mineral composition. In recent de-
cades the structures and properties of clay minerals have been investigated in detail ωith
Out of the ωhole quantity of clay deposits the production sector uses only the small
part, ωhich satis�es the standard technical documents in force. In case of using non-
traditional clay rocks in the production of ωall materials it is possible to cross over from
traditional raω materials to another — composite binder, obtained on the basis of natural
nanodispersed raω material, ωhich helps to speed up neoformation synthesis, change
their morphology, optimize microstructure of cementing compounds and consequently
Using non-traditional for construction industry clay rocks in the production of silicate
materials increases the strength of raω-brick 4...11 times, ωhich facilitates the production
clay rocks, ωall materials, inorganic plasticizer, dispersed systems,
environmental management, nanodispersed raω material, X-ray amorphous substance,
1. Λesovik V.S.
Povyshenie effektivnosti proizvodstva stroitel'nykh materialov s uchetom
genezisa gornykh porod
[Ef�ciency Increase of the
roduction of Building Materials ωith R
gard to the Genesis of Rocks]. Moscoω, ASV Publ., 2006, 526 p.
2. Λesovik V.S.
Geonika. Predmet i zadachi : monogra�ya
[Geonics. Subϕect and Obϕec-
3. Volodchenko A.N. Vliyanie peschano-glinistykh porod na optimizatsiyu mikrostruktury
avtoklavnykh silikatnykh materialov [In�uence of Sandy and Clay Rocks on Microstructure
Optimization of Autoclave Silicate Materials].
Sbornik nauchnykh trudov SWorld. Sovremen
nye problemy i puti ikh resheniya v nauke, transporte, proizvodstve, obrazovanii 2012 : ma
terialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii
[Collection of Scienti�c Works
SWorld. Contemporary Problems and Ways of their Solution in Science, Transport, Produc-
tion, Education 2012 : Materials of the International Science and Practice Conference]. Odes-
4. Volodchenko A.N., Zhukov R.V., Λesovik V.S., Doroganov E.A. Optimizatsiya svoystv
silikatnykh materialov na osnove izvestkovo-peschano-glinistogo vyazhushchego [Optimiza-
tion of the
roperties of Silicate Materials Based on Λime-sand-clay Binder].
Stroi-tel'nye ma
5. Volodchenko A.N., Λukutsova N.P., Prasolova E.O., Λesovik V.S., Kuprina A.A. Sand-
Clay Raω Materials for Silicate Materials Production. Advances in Environmental Biology.
6. Volodchenko A.N., Λesovik V.S. Reologicheskie svoystva gazobetonnoy smesi na os-
nove netraditsionnogo syr'ya [Rheological
roperties of Aerated Concrete Miξtures Based on
Non-traditional Raω Materials].
Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova
[Proceedings of Belgorod
niversity Named after V. G. Shukhov]. 2012, no. 3, pp. 45—48.
7. Volodchenko A.N. Avtoklavnye silikatnye materialy na osnove otkhodov gornodoby-
vayushchey promyshlennosti [Autoclave Silicate Materials Based on Mining Waste]. Sbornik
nauchnykh trudov SWorld [Collection of Scienti�c Works of SWorld].
Sbornik nauchnykh tru
Research of building materials
Строительное материаловедение
dov SWorld. Sovremennye problemy i puti ikh resheniya v nauke, transporte, proizvodstve,
obrazovanii 2012 : materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii
[Collection
of Scienti�c Works SWorld. Contemporary Problems and Ways of their Solution in Science,
Transport, Production, Education 2012 : Materials of the International Science and Practice
8. Volodchenko A.N., Λesovik V.S., Al�mov S.I., Zhukov R.V. Use of Mining Industry
astes for Silicate Materials
roduction. The 3rd International Conference on Chemical In-
vestigation & Utilization of Natural Resources, June 25—28. Ulaanbaatar, Mongolia, 2008,
9. Volodchenko A.N. Netraditsionnoe syr'e dlya avtoklavnykh silikatnykh materialov
[Nontraditional Raω Materials for Autoclave Silicate Materials].
Tekhnicheskie nauki — ot teo
[Engineering Sciences — from Theory to Practice]. 2013, no. 20, pp. 82—88.
10. Λesovik V.S., Volodchenko A.A. Vliyanie sostava syr'ya na svoystva bezavto-klavnykh
silikatnykh materialov [Effect of Raω Material Composition on the
roperties of Non-autoclave
Silicate Materials].
Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova
[Proceedings of Belgorod State
echno-
niversity Named after V. G. Shukhov]. 2013, no. 1, pp. 10—15.
11. Al�mova N.I., Shapovalov N.N. Materialy avtoklavnogo tverdeniya s ispol'zovaniem
tekhnogennogo alyumosilikatnogo syr'ya [Materials of Autoclave Curing ωith
Aluminosilicate Raω Materials].
Fundamental'nye issledovaniya
[Fundamental Research].
12. Al�mova N.I., Shapovalov N.N., Abrosimova O.S. Ekspluatatsionnye kharakteris-
tiki silikatnogo kirpicha, izgotovlennogo s ispol'zovaniem tekhnogennogo alyumosilikatnogo
syr'ya [Performance Speci�cations of silicate brick, manufactured using technogenic alumi-
nosilicate raω materials].
Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova
[Proceedings of Belgorod State
niversity Named after V. G. Shukhov]. 2013, no. 3, pp. 11—14.
13. Fomina E.V., Strokova V.V., Kozhukhova M.I. Effect of Previously Slacked Λime on
Properties of Autoclave Composite Binders. World Applied Sciences Journal. 2013, vol. 24,
no. 11, pp. 1519—1524. DOI: http://dξ.doi.org/10.5829/idosi.ωasϕ.2013.24.11.7018.
14. Λesovik V.S., Aksenova Λ.Λ., Savich M.Λ., Ginsburg A.V. Functional Characteristics
and Energy Intensity of Concretes. World Applied Sciences Journal. 2013, vol. 25, no. 1,
15. Λesovik V.S., Ageeva M.S., Shakarna M.I.H. Ef�cient Binding Using Composite Tuffs
of the Middle East. World Applied Sciences Journal. 2013, vol. 24, no. 10, pp. 1286—1290.
About the authors:
Volodchenko Aleksandr Anatol'evich
— Candidate of Techni-
cal Sciences, ϕunior researcher, Department of Construction Materials Science, Products and
Belgorod State Technological University named after V.G. Shoukhov
(BSTU named after V.G.Shoukhov)
, 46 Kostyukova str., Belgorod, 308012, Russian Federa-
tion; aleξ[email protected];
Zagorodnyuk Λiliya Khasanovna
— Candidate of Technical Sciences, Associate Pro-
fessor, Department of Construction Materials Science, Products and Constructuions,
gorod State Technological University named after V.G.
Shoukhov (BSTU named after
V.G.Shoukhov), 46 Kostyukova str., Belgorod, 308012, Russian Federation; [email protected]
— postgraduate student, Department of Construction
Materials Science, Products and Constructuions,
Belgorod State Technological University
named after V.G.
Shoukhov (BSTU named after V.G.Shoukhov), 46 Kostyukova str., Bel-
gorod, 308012, Russian Federation; [email protected]; +7 (4722) 55-82-01;
— postgraduate student, Department of Construction Materials Science,
Products and Constructuions,
Belgorod State Technological University named after V.G.
Shoukhov (BSTU named after V.G.Shoukhov), 46 Kostyukova str., Belgorod, 308012, Rus-
sian Federation; [email protected]
For citation: Volodchenko A.A., Zagorodnyuk Λ.Kh., Prasolova E.O., Chin Sovann. Ne-
traditsionnoe glinistoe syr'e kak komponent neorganicheskikh dispersnykh sistem [Nontradi-
tional Clay Raω Materials as a Component of Inorganic Dispersed
Vestnik MGSU
© Орлов Е.В., 2014
БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК 628.1.033
Е.В. Орлов
ФГБОУ ВПО МГСУ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДОПРОВОДА СПЕЦИАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ В ЗДАНИЯХ
Предложены различные технические решения по проектированию систем
подачи специально подготовленной питьевой воды в современных зданиях.
Даны обоснования выбора определенной схемы, перечислены необходимые эле
менты. Приведено сравнение местных и централизованных схем подачи воды.
Приведены стойкие экономические и ресурсосберегающие эффекты при исполь
зовании в системе внутреннего водопровода специального назначения автоматов
питьевой воды.
Ключевые слова:
автомат питьевой воды, водоразборная арматура, запор-
ная арматура, питьевой фонтанчик, водопровод, гидравлический затвор, трубопро-
вод, распределительная сеть, ресурсосбережение, фильтр.
Система внутреннего водопровода предназначена для подачи воды опре-
деленного качества и объема под требуемым напором потребителю на раз-
личные нужды — хозяйственно-питьевые, поливочные, производственные и
противопожарные. Но иногда просто необходимо запроектировать системы
специального водопровода, которые будут подавать воду определенного каче-
ства для использования на питьевые цели на промышленных предприятиях в
горячих или холодных цехах, а также других помещениях, например, для луч-
шего утоления жажды [1]. Под специальным назначением понимается подача
подсоленной, газированной или охлажденной воды, а также дополнительно на-
сыщенной кислородом. Кислородная вода, к примеру, тонизирует общее само-
чувствие, улучшает работу мозга, помогает в выведении токсичных веществ.
В настоящее время имеются как местные водопроводы специального на-
значения, снабжающие водой всего лишь один цех, помещение либо этаж, так
и централизованные, подающие воду во все производственные помещения все-
го комплекса зданий [2].
Допускается устройство водопровода специального назначения в меди-
цинских центрах, предприятиях общественного питания, салонах красоты или
парикмахерских при должном обосновании [3].
Элементами централизованной системы водопровода специального на-
значения являются: установки для водоподготовки, сеть трубопроводов для
распределения воды по зданию, запорная и водоразборная арматура, а также
контрольно-измерительные приборы.
Предлагается рассмотреть каждую систему в отдельности, обращая вни-
мание на определенные особенности.
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
Водопровод специального назначения, подающий подсоленную воду,
помогает бороться с обезвоживанием организма. Вода подается из внутрен-
него холодного водопровода в специальные емкости, где происходит приго-
товление раствора пищевой поваренной соли, затем происходит смешивание.
Дополнительно используют специальную систему фильтров, в зависимости от
качества подаваемой воды из внутреннего водопровода. Также в системе при-
сутствуют дозаторы, водоподогреватели и смесители, с помощью которых про-
исходит водоразбор из системы.
Для приготовления охлажденной воды (от 3 до 8 °С) с целью утоления
жажды, например, в горячих цехах, вода также подается из системы внутрен-
него водопровода к емкостям, где она дополнительно охлаждается с помощью
специальных холодильных аппаратов, которые оборудуются автоматическими
регуляторами температуры. Использование системы фильтрации зависит от
качества поступающей воды.
Для приготовления газированной воды (насыщенной углекислым газом)
используются баллоны со сжиженной окисью углерода. Вода, подаваемая из
системы внутреннего водопровода, с помощью специальных смесителей, сме-
шивается с газом. Также используется специальный дозатор и контрольно-из-
мерительные приборы. Применяется запорная арматура и различные виды во-
Аналогичным образом происходит приготовление питьевой воды, обога-
щенной кислородом (происходит насыщение воды до определенных показате-
лей из баллонов с кислородом).
Водоразборная арматура, подающая потребителю воду из водопровода спе-
циального назначения, может быть очень разнообразной. Могут применяться
обыкновенные краны, автоматы, а также различные разновидности питьевых
фонтанчиков, которые можно снабдить как ножным пуском, так и локтевым.
Возможно применение бесконтактной водоразборной арматуры, которая будет
включаться и выключаться при движении рядом с ней. Питьевые фонтанчики
целесообразно устанавливать по следующему принципу: одна колонка обслу-
живает не более 50 человек. Расчетный расход не более 0,035 л/с [4—7]. Для
зданий с большим количеством народу допускается размещать один водораз-
борный прибор на 75 человек. Допускается групповая установка. Каждый фон-
танчик также подключается к системе внутренней канализации, куда попадают
излишки воды после использования. Для предотвращения неприятных запахов
из канализации все водоразборные приборы комплектуются гидравлическими
затворами [8—10].
Система распределительной сети водопровода специального назначения
проектируется из труб, изготовленных из коррозионностойких материалов, к
которым относят пластмассу, стекло и т.д. Возможно применение нержавею-
щей стали. Трубопроводы прокладывают по помещению открыто, что позво-
ляет обеспечить хороший доступ и осмотр [11—12].
В последнее время начинают широко применяться системы местного во-
допровода специального назначения. Они компактны и удобны, не требуют
прокладки большого количества труб, их эксплуатация и обслуживание требу-
ет меньших затрат, по сравнению с такими же системами централизованного
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
действия. Элементы всей системы находятся в одном корпусе, что позволяет
при желании менять место водоразбора, устанавливать аппарат в любой точке
здания.
Система местного водопровода специального назначения представлена ав-
томатами питьевой воды — компактными, многофункциональными аппарата-
ми. В одном корпусе устанавливаются все элементы системы, которые отвеча-
ют за очистку, нагрев, охлаждение и разлив воды. Автоматы питьевой воды хо-
рошо вписываются в интерьер любого помещения и не занимают много места.
Высокая износостойкость позволяет прибору работать в различных условиях,
будь то обычный офис или горячий цех промышленного предприятия.
Автомат питьевой воды подключается к системе внутреннего холодного
водопровода с помощью специальной полипропиленовой трубки небольшого
диаметра, которую можно спрятать за декоративным плинтусом.
Система работает следующим образом. Вода по пропиленовой трубке
из внутреннего холодного водопровода подается к автомату питьевой воды
и поступает в систему фильтрации, которая может быть различной в зависи-
мости от качества поступающей воды. Можно установить до пяти различных
фильтров. В большинстве случаев используется система обратного осмоса.
Специальные мембраны позволяют без проблем задержать 99 % всех раство-
ренных загрязнений. Через них проходят лишь молекулы воды и некоторые
виды солей [13—14].
Пройдя необходимые ступени очистки, вода попадает в накопительный
бак, а из него в специальные баки холодной и горячей воды. Температура воды
с помощью автоматики поддерживается на необходимом уровне. Нагрев или
охлаждение включаются в случае отклонения температуры от заданных систе-
мой значений. Дополнительно в баках предусмотрена установка ультрафиоле-
товых ламп для предотвращения возможного размножения бактерий.
Преимуществом данных аппаратов является их универсальность в подго-
товке воды различной направленности. Всего лишь один аппарат может как
нагревать воду, так и охлаждать, а также насыщать ее кислородом или угле-
кислым газом. Главное — возможность замены нескольких систем различного
приготовления воды, что является недостижимым для систем централизован-
ного водопровода специального назначения, способных работать только на
приготовление воды одного направления (либо только газированная вода, либо
насыщенная кислородом и т.д.).
Еще одним хорошим фактором автоматов питьевой воды является их эко-
логичность и способность к ресурсосбережению. Например, за один час на-
грева воды используется всего лишь 2530 Вт электроэнергии, а чтобы на-
греть воду электрическим чайником необходимо 25003000 Вт за один цикл
нагрева [15].
Было проведено статистическое исследование, в котором изучалась орга-
низация системы местного водопровода специального назначения одного из
дилерских центров по продаже легковых автомобилей в Москве, имеющего
большую пропускную способность людей в час. Строительство централизо-
ванного водопровода специального назначения там не планировалось по при-
чине увеличения капитальных затрат. Ранее в данном помещении использова-
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
ли для организации водоснабжения бутилированную воду из кулеров. После
отказа от них в пользу автоматов питьевой воды удалось освободить площадь
помещения, куда складировались бутылки с водой. Также отпала необходи-
мость в постоянном дозаказе бутылок и ожидании поставки. Главное, что се-
бестоимость воды из автоматов питьевой воды оказалась значительно ниже
бутилированной воды. Отказались от использования электрических чайников,
что привело к значительному снижению электропотребления.
Нужно отметить, что водопровод специального назначения имеет свою
специфику применения. Но он активно помогает людям получать различные
виды питьевой воды высокого качества.
Библиографический список
Орлов Е.В.
Система внутреннего водопровода. Новый тип водоразборных при-
боров в зданиях. Автоматы питьевой воды // Техника и технологии мира. 2013. № 1.
Jegatheesan V., Kim S.H., Joo C.K.
Evaluating the drinking ωater quality through an
ef�cient chlorine decay model // Water Science and Technology. Water Supply. 2006.
Vol
. 6.
Исаев В.Н., Чухин В.А., Герасименко А.В
. Ресурсосбережение в системе хозяй-
ственно-питьевого водопровода // Сантехника. 2011. № 3. С. 14—17.
Орлов В.А
. Пути обеспечения санитарной надежности водопроводных сетей //
Вестник МГСУ. 2009. № 1. С.
Орлов Е.В.
Водо- и ресурсосбережение. Жилые здания коттеджных и дачных
поселков // Технологии мира. 2012. № 10. С. 35—41.
Peter-Varbanets M., Zurbrügg C., Sωartz C., Pronk W.
Decentralized systems for
potable ωater and the potential of membrane technology // Water Research. 2009. Vol. 43.
Бродач
Зеленое водоснабжение и водоотведение // Сантехника. 2009.
Polak J., Bartoszek М., Sulkoωski W.W.
Comparison of humi�cftion processes dur-
ing seωage puri�cation in treatment plant ωith different technological processes // Water
Vol
Исаев В.Н., Преснов В.А
. Проблемы водоснабжения и водоотведения современ-
ной малоэтажной застройки в России и идеи по улучшению ситуации в этой сфере //
Вестник МГСУ. 2009. № 2. С. 154—161.
Tchobanoglous G., Λeverenz H.Λ., Nellor M.H., Crook J.
Direct Potable Reuse: The
Path Forωard / WateReuse Research Foundation and Water Reuse California, Washington,
DC. 2011. 114 p. Режим доступа: http://ωωω.deq.idaho.gov/media/829260-direct-potable-
reuse-conference-2012.pdf. Дата обращения: 25.07.2014.
11.
Первов А.Г., Андрианов А.П., Спицов Д.В
. Водо- и энергосбережение в город-
ском хозяйстве. Применение современных мембранных технологий // Сантехника.
Takacs I., Vanrolleghem P.A., Wett B., Murthy S.
Elemental balance based meth-
odology to establish reaction stoichiometry in environmental modelling // Water Science &
Technology. 2007.
Vol
Андрианов А.П.
Доочистка московской водопроводной воды: применение мем-
бранных технологий // Вестник МГСУ. 2010. № 4. Т. 2. С. 16—20.
Бродач М.М
. От водосбережения к зданию с нулевым водопотреблением //
Сантехника. 2010. № 6. С. 4—7.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Михайлин А.В., Чухин В.А
. Бессточная технология обессоливания воды //
Вестник МГСУ. 2009. № 2. С. 151—153.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторе:
Орлов Евгений Владимирович
— кандидат технических наук, до-
цент, доцент кафедры водоснабжения,
Московский государственный строительный
университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26,
Для цитирования:
Орлов Е.В.
Использование водопровода специального на-
значения в зданиях // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 76—81.
E.V. Orlov
USE OF THE WATER SUPPΛY SYSTEM OF SPECIAΛ PURPOSE IN BUIΛDINGS
A ωater supply system of a special purpose is a necessary element in hot and cold
shops of the industrial enterprises, of�ce buildings and the medical centers, and also
The ωater supply systems of a special purpose, ωhich give subsalty, sparkling ωater
and ωater sated ωith oξygen, alloω people to prevent, for eξample, strong dehydration
of an organism, ωhich is possible at big losses of ωater, especially in case of the people
Various elements of special drinking ωater supply system are given in the article,
their main functions are described. Different types of the ωater folding devices pumping
Possible systems of ωater �ltration, ωhich can be established for quality improve-
ment, are transferred. Among them the great role is played by membrane technologies
and the return osmosis, ωhich is ωidely applied noω.
Today there is a possibility of construction, both the centralized ωater supply system
of a special purpose, and local. Besides, the least is a more preferable option taking into
account capital eξpenditure for construction and operation, and also it can lead to solid
resource-saving as a result of the electric energy saving going for ωater heating in heaters.
Automatic machines of drinking ωater for a local ωater supply system of a special
purpose have indisputable advantages. They are capable to carry out several functions
at the same time, and also to distribute ωater to consumers. It alloωs placing all the nec-
essary equipment, ωhich ωill be ωell in harmony ωith the environment in their small and
compact case, and ωill �t into any dif�cult interior of the room. Also they are very easily
connected to the systems of an internal ωater supply system by means of a propylene
tube that alloωs to change their sposition in space and to transfer to any place of the
Also the ecological effect ωas proved upon transition from coolers on machine guns
of drinking ωater that alloωed refusing the order of plastic bottles, ωhich after use start
drinking ωater machine, ωater folding �ttings, shutoff valves, drinking
fountain, ωater supply system, hydraulic lock, pipeline, distributive netωork, resource-
saving, �lter.
1. Orlov E.V. Sistema vnutrennego vodoprovoda. Novyy tip vodorazbornykh pri-borov v
zdaniyakh. Avtomaty pit'evoy vody [System of an Internal
ater Supply System. Neω
olding Devices in Buildings. Drinking
ater Machine].
Tekhnika i tekhnologii mira
[Equipment and Technologies of the World]. 2013, no. 1, pp. 37—41.
2. Jegatheesan V., Kim S.H., Joo C.K. Evaluating the Drinking
ater Quality through an
Ef�cient Chlorine Decay Model. Water Science and Technology. Water Supply. 2006, vol. 6,
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
3. Isaev V.N., Chukhin V.A., Gerasimenko A.V. Resursosberezhenie v sisteme khozy-
aystvenno-pit'evogo vodoprovoda [Resource-saving in system of an economic and drinking
[Bathroom Fitments]. 2011, no. 3, pp. 14—17.
4. Orlov V.A. Puti obespecheniya sanitarnoy nadezhnosti vodoprovodnykh setey [Ways
of Ensuring Sanitary Reliability of
ater Supply Systems].
Vestnik MGSU
[Proceedings of
5. Orlov E.V. Vodo- i resursosberezhenie. Zhilye zdaniya kottedzhnykh i dachnykh posel-
kov [Water- and Resource-saving. Residential Buildings in Cottage and Housing Estates].
Tekhnologii mira
[Technologies of the World]. 2012, no. 10, pp. 35—41.
6. Peter-Varbanets M., Zurbrügg C., Sωartz C., Pronk W. Decentralized Systems for
ater and the
otential of Membrane
echnology. Water Research, 2009, vol. 43,
7. Brodach M.M. Zelenoe vodosnabzhenie i vodootvedenie [Green ωater supply and
8. Polak J., Bartoszek M., Sulkoωski W.W. Comparison of Humi�cftion
rocesses during
uri�cation in
lant ωith Different
echnological
rocesses. Water Re-
9. Isaev V.N., Presnov V.A. Problemy vodosnabzheniya i vodootvedeniya sovremennoy
maloetazhnoy zastroyki v Rossii i idei po uluchsheniyu situatsii v etoy sfere [Problems of
ter Supply and
ater Disposal of Modern Λoω Building in Russia and Ideas on Improvement
of a Situation in this Sphere].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil
10. Tchobanoglous G., Λeverenz H.Λ., Nellor M.H., Crook J. Direct Potable Reuse: The
Path Forωard. WateReuse Research Foundation and Water Reuse California, Washington,
DC, 2011, 114 p. Available at: http://ωωω.deq.idaho.gov/media/829260-direct-potable-reuse-
11. Pervov A.G., Andrianov A.P., Spitsov D.V. Vodo- i energosberezhenie v gorodskom
khozyaystve. Primenenie sovremennykh membrannykh tekhnologiy [Water- and Energy Sav-
ing in Municipal Economy. Application of Modern Membrane
12. Takacs I., Vanrolleghem P.A., Wett B., Murthy S. Elemental Balance Based Meth-
odolo-gy to Establish Reaction Stoichiometry in Environmental Modelling. Water Science &
Technology. 2007, vol. 56, no. 9, pp. 37—41. DOI: http://dξ.doi.org/10.2166/ωst.2007.606.
13. Andrianov A.P. Doochistka moskovskoy vodoprovodnoy vody: primenenie membran-
nykh tekhnologiy [Tertiary
reatment of the Moscoω
ater: Application of Membrane
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering].
14. Brodach M.M. Ot vodosberezheniya k zdaniyu s nulevym vodopotrebleniem [From
ater Savings to a Building ωith Zero
ater Consumption].
[Bathroom Fitments].
15. Mikhaylin A.V., Chukhin V.A. Besstochnaya tekhnologiya obessolivaniya vody [Drain-
echnology of
ater Desalting].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University
About the author:
— Candidate of
echnical Scienc-
es, Associate Professor, Department of
ater Supply,
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation;
For citation: Orlov E.V. ispol'zovanie vodoprovoda spetsial'nogo naznacheniya v zdani-
urpose in Buildings].
Vestnik MGSU
ceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2014, no. 9, pp. 76—81.
© Офрихтер В.Г., Офрихтер Я.В., 2014
УДК 624.131:51
В.Г. Офрихтер, Я.В. Офрихтер
ФГБОУ ВПО ПНИПУ
ПРОГНОЗ
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ СЛАБОГО ГРУНТА
Представлены результаты сравнительного расчета осадок полигона твердых
бытовых отходов (ТБО), выполненного численным методом в программе Plaξis с
использованием модели слабого грунта с учетом ползучести (SSC). Эта модель
представляется наиболее подходящей для моделирования ТБО, поскольку позво-
ляет оценить развитие осадок во времени с выделением первичной и вторичной
консолидации. В отличие от слабого грунта, одним из факторов вторичной консо-
лидации ТБО является биологическое разложение, влияние которого возможно
учесть при определении модифицированных параметров модели слабого грунта.
Применение модели слабого грунта с учетом ползучести позволяет выполнять рас-
чет напряженно-деформированного состояния массива отходов с момента начала
заполнения полигона вплоть до любого момента времени как в период эксплуата-
ции, так и в послеэксплуатационный период.
Ключевые слова:
грунт, твердые бытовые отходы, модель слабого грунта,
ползучесть, численный метод, напряженно-деформированное состояние, програм-
Деформирование твердых бытовых отходов (ТБО) представляет собой
сложный процесс, что обусловлено самой природой ТБО, свойства которых от-
личаются от свойств обычных грунтов. Массив ТБО демонстрирует смешанное
поведение, частично сходное с несвязными грунтами, а частично — со связны-
ми. Так, одной из механических характеристик ТБО является сцепление, свой-
ственное связным грунтам, но в то же время коэффициент фильтрации ТБО
имеет порядок 1 м/сут, что характерно для несвязных грунтов. Установлено
[1, 2], что массив ТБО может быть смоделирован подобно грунту, произвольно
армированному фибрами. В настоящее время доступно значительное количе-
ство верифицированных и хорошо зарекомендовавших себя программных про-
дуктов для численного моделирования грунтовых массивов. Большинство из
них реализует метод конечных элементов.
Результаты расчета ожидаемой осадки высоконагруженного полигона вы-
сотой 30 м в течение 10000 дней после закрытия полигона с целью оценки
перспектив последующего использования массива в качестве основания соору-
жения приведены в [3]. Для расчета применялась составная модель отходов
[3—6], представляющая собой модифицированную модель Cam-Clay [7—9].
Параметры модели приведены в табл. 1. Схема полигона — на рис. 1, результа-
ты расчета — на рис. 5.
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология








Рис. 1. Расчетная схема полигона ТБО [3]
Табл. 1. Значения параметров составной модели ТБО [3]
Параметр
ОбозначениеЗначение
1. Коэффициент компрессии
2. Коэффициент набухания
3. Начальный коэффициент пористости
4. Угол внутреннего трения
5. Коэффициент переуплотнения
6. Удельный вес
7. Константа скорости механической ползучести
, сут
8. Коэффициент механической ползучести
/КН0,000572
9. Суммарная осадка биоразложения
10. Константа скорости биоразложения
, сут
0,001140
Сравнительный расчет, результаты которого представлены в настоящей
статье, выполнен численным методом в программе Plaξis с использованием
модели слабого грунта с учетом ползучести (SSC) [10—12]. Свойства модельных
ТБО в табл. 2. рассчитаны из параметров составной модели, приведенных в
табл. 1, по формулам [10]
0
1
e
()
2,31
()
2,31
()
2,31
(1)
Табл. 2. Свойства модельных ТБО высоконагруженного полигона
ПараметрыОбозначениеГлинаПесок
ТБО
изм.
Модель
ModelM-KM-KSSC—
Тип поведения
TypeНедрен.Дренир.Дренир.—
Удельный вес грунта
19,018,07,504кН/м
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Окончание табл. 2
ПараметрыОбозначениеГлинаПесок
ТБО
изм.
Удельный вес
водонасыщенного грунта
21,820,7
Коэффициент фильтрации в
горизонтальном направлении
0,0040,50,86м/сут
Коэффициент фильтрации в
вертикальном направлении
0,0040,50,86м/сут
Модуль деформации
ref
900018000
—кН/м
Коэффициент Пуассона
0,340,34—
17225
Угол внутреннего трения
133120°
Угол дилатансии
00
Модифицированный
коэффициент набухания
н*——0,024—
Модифицированный
коэффициент компрессии
и*——0,1215—
Модифицированный
коэффициент ползучести
для слоя
для слоев
Коэффициент Пуассона
при разгрузке — повторном
нагружении
——0,15—
Коэффициент компресии
——0,3987—
Коэффициент набухания
——0,0394—
Коэффициент ползучести при
вторичном уплотнении
для слоя
——
Начальный коэффициент
пористости
——0,4268—
Относительная осадка вследствие механической ползучести в составной
модели [3] определяется из выражения (2) [13], а вследствие биологического
разложения — из выражения (3) [14].
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
e


c

bd
g
В соответствии с классическими представлениями, относительная осадка
на этапе вторичной консолидации определяется из выражения [15]
()
lg1,
Cte
e +
где
— относительная осадка вследствие вторичной компрессии;
— время
с момента окончания первичной фазы консолидации.
может быть получена из выражений (2)—(4), поскольку
вторичная осадка ТБО складывается из осадок вследствие механической
ползучести и биологического разложения.
()
lg1.
scb
Cte
e e+e +
В связи с тем, что давление в слоях отходов будет возрастать по мере уве-
личения высоты массива, коэффициент вторичной консолидации рассчитыва-
ется отдельно для каждого слоя.
Расчет для слоя
ведется для 10000 сут.
Примем для расчета
нагрузку от собственного веса слоя отходов высо-
той 3 м в уровне середины слоя
Примем для расчета
нагрузку от вышележащих слоев глины и песка
Рассчитаем коэффициент компрессии [10]
Рассчитаем изменение коэффициента пористости за период первичной
консолидации
0
,2
63
9,
6
2626;
p
+
0,42680,26260,1642.
eee
-D -
Таким образом, к началу вторичной консолидации
0,1642.
Для расче-
та коэффициента вторичной консолидации необходимо определить конечную
относительную деформацию в результате вторичной консолидации, которая
для ТБО складывается из осадки вследствие механической ползучести и осад-
ки вследствие биологического разложения.
0,0230,150,173;
scb
e e+e +
0,00057239,60,023;
e D ⋅≈
0,15;
bdg
e
()
1lg0,1731,14268/40,0616;
()
2,310,0616/2,3/1,42680,0188.
m +
Аналогично выполняется расчет для слоев
. Расчеты выполняются
для полностью нагруженного полигона. Также выполняется расчет нагрузки
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
на слой
по мере послойной укладки отходов. Результаты расчетов сведены
в табл. 3, 4.
Табл. 3. Значения
для слоев
полностью загруженного полигона
11,26
0,06160,0188
22,520,04740,0177
22,520,04480,0177
22,520,04290,0177
118,42
22,520,04140,0177
22,520,04020,0177
22,520,03910,0177
22,520,03820,0177
22,520,03740,0177
22,520,03660,0177
Табл. 4. Значения
для слоя
в процессе послойной укладки отходов в
тело полигона
11,26
0,05810,0177
0,05030,0177
0,04670,0177
0,04430,0177
0,04250,0177
0,04110,0177
0,03990,0177
0,03890,0177
0,03800,0177
0,03950,0188
Численный расчет в программе Plaξis ведется методом анализа консоли-
дации в режиме поэтапного возведения насыпи из отходов. На каждом этапе
расчета прибавляется один ярус.
Анализ консолидации полигона под действием собственного веса отходов
при укладке ТБО в программе Plaξis ведется в 11 этапов. Время консолидации
для каждого яруса принято 500 дней для рассеивания избыточного порового
давления. После укладки 10 слоев отходов на 11 этапе выполняется укладка
покровной изолирующей системы, состоящей из двух слоев глины толщиной
по 0,9 м с прослойкой из песка толщиной 0,3 м. Общее время консолидации
всего массива ТБО после закрытия полигона принято 10000 дней. По истече-
нии 10000 сут уплотнения после закрытия полигона, выполняется окончатель-
ный расчет консолидации для снижения избыточного порового давления до
заранее установленного предела в 1 кН/м
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
Численное моделирование с использованием модели SSC позволяет
учесть, в отличие от расчета по составной модели [3], развитие осадок нижеле-
жащих слоев отходов во времени на этапе отсыпки полигона. К окончанию
отсыпки 10 слоя полная расчетная осадка в уровне верха полигона (точка
) с
учетом деформирования всей толщи с начала укладки отходов за период 5000
дней составит 667 см, т.е. расчетная высота полигона к моменту закрытия, при
условии укладки расчетного количества отходов (10 слоев толщиной по 3 м с
удельным весом при укладке




и начальным коэффициентом
пористости
0,4268
), составит не 30 м, а 23,33 м. К моменту закрытия по-
лигона средний удельный вес уложенных отходов составит

В этой ситуации массив отходов ожидаемо будет отсыпаться до проектной от-
метки 30,00 м. Таким образом вместимость полигона возрастает в среднем на
23 % без учета дополнительной консолидации при укладке дополнительного
объема ТБО.
Результаты численного моделирования полигона приведены на рис. 2—4.
Анализ графиков рис. 3, 4 показывает, что учет реальной осадки нижележащих
слоев к моменту укладки последующего слоя позволяет спрогнозировать ожи-
даемую осадку рабочей поверхности отходов к моменту укладки следующего
слоя и оценить увеличение вместимости полигона.
Рис. 2. Расчетные точки массива ТБО
Рис. 3. Вертикальные деформации слоев в процессе укладки массива отходов
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 4. Послойная консолидация массива отходов после закрытия полигона
К моменту укладки третьего слоя (см. рис. 3, точка
) расчетная осадка
ранее уложенной толщи отходов составит 0,156 м, пятого слоя (точка
) —
0,839 м, седьмого (точка
) — 1,830 м, девятого (точка
) — 3,069 м, десятого
(верхнего) (точка
Для получения реальной картины осадки всего массива мусора после
окончания укладки отходов и покровной защитной системы на 12 этапе рас-
четов все перемещения обнуляются (см. рис. 4).
В результате расчета по составной модели [3] график осадки вышележа-
щих слоев менее интенсивен по сравнению с осадкой нижележащих слоев
(рис. 5), осадка через 10000 сут продолжает нарастать, напряженно-деформи-
рованное состояние характеризуется деформационным упрочнением.
Рис. 5. Результаты расчета осадок полигона по составной модели [3]
Расчет по модели SSC с использованием тех же исходных данных (рис. 6),
свидетельствует о затухании осадок во времени в результате процессов вто-
ричной консолидации. Расчеты методом SSC позволяют оценить увеличение
вместимости полигона в результате осадки ранее уложенного мусора, которое
к моменту закрытия полигона составит порядка 23 %. При этом расчет по ме-
тоду SSC можно вести от начала заполнения полигона до любого момента его
эксплуатации.
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
Рис. 6. Полная расчетная осадка полигона по слоям за 15000 дней по модели SSC
Заключение.
Расчет осадок полигона с использованием модели SSC по
зволяет спрогнозировать увеличение вместимости полигона за счет осадки
ранее отсыпанных отходов под действием собственного веса и веса выше
лежащих слоев мусора, а также время окончания процессов вторичной кон
солидации отходов. Применение модели SSC позволяет выполнять расчет
напряженно-деформированного состояния массива отходов с момента на
чала заполнения полигона вплоть до любого момента времени как в пери
од эксплуатации, так и в послеэксплуатационный период. В связи с тем, что
после окончания процессов биологического разложения ТБО ведут себя как
псевдосвязный грунт, результаты расчетов имеют практическую ценность
в случае использования массивов старых отходов в качестве оснований
сооружений.
Библиографический список
Kockel R., Jessberger H.Λ.
Stability Evaluation of Municipal Solid Waste Slopes //
Proceedings of 11th European Conference for Soil Mechanics and Foundation Engineering.
Copenhagen, Denmark : Danish Geotechnical Society, 1995. Vol. 2. Pp. 73—78.
Manassero M., Van Impe W.F., Bouazza A.
Waste Disposal and Containment //
Proceedings of 2nd International Congress on Environmental Geotechnics. Rotterdam :
A.A. Balkema, 1996. Vol. 3. Pp. 1425—1474.
Sivakumar Babu G.Λ., Reddy K.R., Chouskey S.K., Kulkarni H.S.
Prediction of long-
term municipal solid ωaste land�ll Settlement using constitutive model // Practice periodical
of hazardous, toξic and radioactive ωaste management. Neω York : ASCE, 2010. Vol. 14.
Sivakumar Babu G.Λ.,
Reddy K.R., Chouskey S.K.
Constitutive model for munici-
pal solid ωaste incorporating mechanical creep and biodegradation-induced compression //
Waste Management. Amsterdam : Elsevier, 2010. Vol. 30. No. 1. Pp. 11—22.
Sivakumar Babu G.Λ.,
Reddy K.R., Chouskey S.K.
Parametric study of MSW land-
�ll settlement model // Waste Management. Amsterdam : Elsevier, 2011. Vol. 31. No. 6.
Sivakumar Babu G.Λ.
Evaluation of municipal solid ωaste characteristics of a typical
land�ll in Bangalore. Bangalore, India : India Institute of Science, 2012. Режим доступа:
http://cistup.iisc.ernet.
/presentations/Research%20proϕect/CIST038.pdf. Дата обраще-
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Brinkgreve R.B.J
Vermeer P.
On the use of Cam-Clay models // Proceedings of the
IV International Symposium on Numerical Models in Geomechanics. Rotterdam : Balkema,
1992. Vol. 2. Pp. 557—565.
Burland J.B
. The yielding and dilation of clay // Geotechnique. Λondon : Thomas
Telford Λimited, 1965. Vol. 15. No. 3. Pp. 211—214.
Burland J.B
. Deformation of soft clay : PhD thes. Cambridge, UK : Cambridge
University, 1967. 500 p.
Brinkgreve R.B.J
. Material models // Plaξis 2D — Version 8. Rotterdam : A.A.
11.
Brinkgreve R.B.J
. Geomaterial models and numerical analysis of softening,
Dissertation. — Delft : Delft University of Technology, 1994. Режим доступа: http://adsabs.
harvard.edu/abs/1994PhDT........15B. Дата обращения: 02.04.2014.
Stolle D.F.E., Bonnier P.G., Vermeer P.A.
A soft soil model and eξperiences ωith
tωo integration schemes // Numerical Models in Geomechanics. Λeiden, Netherlands : CRC
Gibson R.E
Λo K.Y.
A theory of soils eξhibiting secondary compression // Acta
Polytechnica Scandinavica : Civil engineering and building construction series. Stockholm :
Scandinavian Council for Applied Research, 1961. C 10, 196. Pp. 225—239.
Park H.I
Λee S.R.
Λong-term settlement behavior of land�lls ωith refuse decom-
position // Journal of Solid Waste Technology and Management. Chester, USA : Widener
University, 1997. Vol. 24. No. 4. Pp. 159—165.
Murthy V.N.S
. Geotechnical engineering: principles and practices of soil mechanics
and foundation engineering. Neω York : Marcel Dekker, Inc., 2003. 1056 p.
Поступила в редакцию в июле 2014 г
Об авторах:
Офрихтер Вадим Григорьевич
— кандидат технических наук,
доцент, доцент кафедры строительного производства и геотехники,
Пермский на
циональный исследовательский политехнический университет (ФГБОУ ВПО
ПНИПУ)
, 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, д. 29, 8 (342) 219-83-74,
mail.ru;
Офрихтер Ян Вадимович
— студент строительного факультета,
Пермский на
циональный исследовательский политехнический университет (ФГБОУ ВПО
ПНИПУ)
, 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, д. 29, 8 (342) 219-83-74, ian.
gmail.com.
Для цитирования:
Офрихтер В.Г., Офрихтер Я.В.
Прогноз напряженно-дефор-
мированного состояния твердых бытовых отходов с использованием модели слабого
грунта // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 82—92.
V.G. Ofrikhter, Ya.V. Ofrikhter
PREDICTION OF STRESS-STRAIN STATE OF MUNICIPAΛ SOΛID WASTE
WITH APPΛICATION OF SOFT SOIΛ CREEP MODEΛ
The deformation of municipal solid ωaste is a compleξ process caused by the
nature of MSW, the properties of ωhich differ from the properties of common soils. The
mass of municipal solid ωaste shoωs the miξed behaviour partially similar to granular
soils, and partially — to cohesive. So, one of mechanical characteristics of MSW is
the cohesion typical to cohesive soils, but at the same time the �ltration coef�cient
of MSW has an order of 1 m/day that is characteristic for granular soils. It has been
established that MSW massif can be simulated like the soil reinforced by randomly
oriented �bers. Today a signi�cant amount of the veri�ed and ωell proved softωare
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
products are available for numerical modelling of soils. The maϕority of them use �nite
The soft soil creep model (SSC-model) seems to be the most suitable for model-
ling of municipal solid ωaste, as it alloωs estimating the development of settlements in
time ωith separation of primary and secondary consolidation. Unlike the soft soil, one of
the factors of secondary consolidation of MSW is biological degradation, the in�uence
of ωhich is possible to consider at the de�nition of the modi�ed parameters essential for
soft soil model. Application of soft soil creep model alloωs carrying out the calculation of
stress-strain state of ωaste from the beginning of land�ll �lling up to any moment of time
The comparative calculation presented in the paper is eξecuted in Plaξis softωare
using the soft-soil creep model in contrast to the calculation using the composite model
of MSW. All the characteristics for SSC-model ωere derived from the composite model.
The comparative results demonstrate the advantage of SSC-model for prediction of the
development of MSW stress-strain state. As far as after the completion of the biodeg-
radation processes MSW behaviour is similar to cohesion-like soils, the demonstrated
approach seems to be useful for the design of ωaste piles as the basement for different
constructions considering it as one of remediation techniques for the territories occupied
soil, municipal solid ωaste, soft soil creep model, creep, numerical
1. Kockel R., Jessberger H.Λ. Stability Evaluation of Municipal Solid Waste Slopes. Pro-
ceedings of 11th European Conference for Soil Mechanics and Foundation Engineering. Co-
penhagen, Denmark, Danish Geotechnical Society, 1995, vol. 2, pp. 73—78.
2. Manassero M., Van Impe W.F, Bouazza A. Waste Disposal and Containment. Proceed-
ings of 2nd International Congress on Environmental Geotechnics. Rotterdam, A.A. Balkema,
3. Sivakumar Babu G.Λ., Reddy K.R., Chouskey S.K., Kulkarni H.S. Prediction of Λong-
term Municipal Solid
aste Λand�ll Settlement
sing Constitutive Model. Practice
of Hazardous,
oξic and Radioactive
aste Management. Neω York, ASCE, 2010, vol. 14,
4. Sivakumar Babu G.Λ., Reddy K.R., Chouskey S.K. Constitutive Model for Municipal
aste Incorporating Mechanical Creep and Biodegradation-induced Compression.
Waste Management. Amsterdam, Elsevier, 2010, vol. 30, no. 1, pp. 11—22. DOI: http://dξ.doi.
5. Sivakumar Babu G.Λ., Reddy K.R., Chouskey S.K. Parametric Study of MSW Λand�ll
Settlement Model. Waste Management. Amsterdam, Elsevier, 2011, vol. 31, no. 6, pp. 1222—
1231. DOI: http://dξ.doi.org/10.1016/ϕ.ωasman.2011.01.007.
6. Sivakumar Babu G.Λ. Evaluation of Municipal Solid
aste Characteristics of a
cal Λand�ll in Bangalore. Bangalore, India, India Institute of Science, 2012. Available at:
ST038.pdf/. Date of access:
7. Brinkgreve R.B.J., Vermeer P. On the Use of Cam-Clay Models. Proceedings of the IV
International Symposium on Numerical Models in Geomechanics. Rotterdam, Balkema, 1992,
8. Burland J.B. The Yielding and Dilation of Clay. Geotechnique, Λondon, Thomas Telford
Λimited, 1965, vol. 15, no. 3, pp. 211—214.
9. Burland J.B. Deformation of Soft Clay. PhD thes. Cambridge, UK, Cambridge Univer-
sity, 1967, 500 p.
10. Brinkgreve R.B.J. Material Models. Plaξis 2D — Version 8. Rotterdam, A.A. Balkema,
11. Brinkgreve R.B.J. Geomaterial Models and Numerical Analysis of Softening, Dis-
sertation. Delft, Delft University of Technology, 1994. Available at: http://adsabs.harvard.edu/
abs/1994PhDT........15B/. Date of access: 02.04.2014.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
12. Stolle D.F.E., Bonnier P.G., Vermeer P.A. A Soft Soil Model and Eξperiences ωith
Integration Schemes. Numerical Models in Geomechanics. Λeiden, Netherlands, CRC Press,
13. Gibson R.E., Λo K.Y. A
heory of Soils Eξhibiting Secondary Compression. Acta
Polytechnica Scandinavica, Civil Engineering and Building Construction Series. Stockholm,
Scandinavian Council for Applied Research, 1961, C 10, 196, pp. 225—239.
14. Park H.I., Λee S.R. Λong-term Settlement Behavior of Λand�lls ωith Refuse Decom-
position. Journal of Solid Waste Technology and Management. Chester, USA, Widener Uni-
versity, 1997, vol. 24, no. 4, pp. 159—165.
15. Murthy V.N.S. Geotechnical Engineering: Principles and Practices of Soil Mechanics
and Foundation Engineering. Neω York, Marcel Dekker, Inc., 2003, 1056 p.
About the authors:
Ofrikhter Vadim Grigor'evich
— Candidate of Technical Sci-
ences, Associate Professor, Department of Construction Operations and Geotechnics,
National Research Polytechnical University (PNRPU)
29 Komsomol'skiy prospekt, Perm,
614990, Russian Federation; +7 (342) 219-83-74; [email protected];
Ofrikhter Yan Vadimovich
— student, Construction Department,
Perm National Re-
search Polytechnical University (PNRPU)
, 29 Komsomol'skiy prospect, Perm, 614990,
Russian Federation; +7 (342) 219-83-74; [email protected]
For citation: Ofrikhter V.G., Ofrikhter Ya.V. Prognoz napryazhenno-deformirovannogo
sostoyaniya tverdykh bytovykh otkhodov s ispol'zovaniem modeli slabogo grunta [
of Stress-strain State of Municipal Solid
aste ωith Application of Soft Soil Creep Model].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2014, no. 9,
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
© Волгин Г.В., 2014
ГИДРАВЛИКА. ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ.
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 532.517.4
Г.В. Волгин
ФГБОУ ВПО МГСУ
ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ
НА ТОЧНОСТЬ РАСЧЕТА ТУРБУЛЕНТНЫХ КАСАТЕЛЬНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ
Уточнена методика расчета турбулентных касательных напряжений, основан-
ная на экспериментальных данных. Установлено, что величина турбулентно каса-
тельных напряжений значительно (вплоть до смены знака) изменяется в зависи-
мости от длины реализации пульсаций скорости. Сформулированы рекомендации
для практического применения методики расчета в зависимости от вида инженер-
ных задач. Предложена методика нахождения длины реализации по анализу схо-
димости значений стандартного отклонения, посчитанного по всей выборке, и стан-
дартного отклонения, рассчитанного по увеличивающемуся интервалу. Приведены
результаты расчета интервалов в точках измерительной системы и предложена
гипотеза о нахождении оптимальной длины реализации. Намечены этапы даль-
нейших исследований.
Ключевые слова:
турбулентность, касательные напряжения, пульсация ско-
рости, стандартное отклонение, водные потоки.
Возникновение турбулентности в водных потоках можно рассматривать
с точки зрения возникновения турбулентных касательных напряжений, т.е.
сил, обусловленных перемешиванием жидкости [1]. Как следует из определе-
ния, касательные напряжения возникают в плоскости, касательной к попереч-
ной плоскости [2]. Полный тензор напряжений, учитываемый в уравнениях
Рейнольдса, имеет вид
xxyxz
yxyyz
zxzyz
uuuuu
uuuuu
uuuuu
′′′′′
′′′′′
t -r
′′′′′
где
xyz
uuu
′′′
— продольная, вертикальная и поперечная пульсации скорости;
н — плотность жидкости; горизонтальная прямая — символ операции осред-
На кафедре гидравлики МГСУ с необходимой точностью для инженер
ных расчетов были получены реализации пульсаций продольной и верти
кальной составляющих скорости в открытых каналах на разных глубинах и
при различных уклонах. Следовательно, на таком экспериментальном мате
риале возможно исследовать две из шести касательных компоненты тензора
[3]. Результаты эксперимента описаны в [4—6]. Распределение касательных
напряжений для этих экспериментов описано в [4, 7]. В настоящей работе
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
поставлена задача определения необходимой и достаточной длины реализа
ции пульсации скорости для расчета турбулентных касательных напряжений
в инженерных задачах.
В табл. 1 рассмотрены произведения
yx
uu
′′
для произвольных точек пото-
ка, выбранных случайно (
— варианты). Длина реализации представле-
на в точках — это количество значений пульсаций скорости, которые получены
в результате обработки экспериментальных данных (рис. 1).
Табл. 1. Результаты расчета компонент турбулентных касательных напряжений в
зависимости от длительности реализации
Длина реализации,
количество точек
yx
uu
′′
yx
uu
′′
yx
uu
′′
–0,11
Рис. 1. Значения
посчитанные по различным длинам реализации (данные
приведены в табл. 1)
На данном этапе не происходил пересчет в универсальные координаты по-
тока, поскольку исследовался характер поведения турбулентных касательных
напряжений в зависимости от количества точек осциллограммы.
Анализируя результаты расчета, представленные на рис. 1, можно сделать
вывод о том, что величина
может быть равна нулю, положительна и от-
рицательна. Также можно сделать вывод, что при увеличении длины реализа-
ции (вправо по оси абсцисс) значение
начинает асимптотически прибли-
жаться к нулю или единице. Следовательно, можно предположить, что если
длина реализации будет бесконечной, то значения
будут граничными
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
(ноль — турбулентных касательных напряжений нет, единица — напряже-
ния максимальны).
Для определения необходимой длины реализации нами был использован
следующий алгоритм (рис. 2).
Рис. 2. Алгоритм поиска необходимой длины реализации
Такой алгоритм поиска необходимой длины реализации основан на стати
стических свойствах пульсаций скорости [5]. Интенсивность турбулентности
принято характеризовать стандартом пульсаций, в качестве которого принимает
ся среднее квадратическое значение пульсаций [2, 4, 8]. Стандарт пульсаций —
второй центральный момент определяет степень рассеяния случайной вели-
чины и, следовательно, диапазон, на котором стандарт пульсаций становит-
ся равен максимальному значению — является диапазоном, в котором учтены
все возможные значения пульсаций [9]. Другими словами, длина реализации,
на которой зафиксированы все максимальные и минимальные пульсации ско-
рости, может быть использована для расчета турбулентных касательных на-
пряжений при решении задач взвешивания твердых частиц в водных потоках
[10, 11], разрушении ложа русла и т.д. [12, 13].
Результаты расчетов по алгоритму, представленному на рис. 2, приведены
в табл. 2 и 3.
Табл. 2. Результаты расчетов по алгоритму продольной составляющей скорости
Продольная составляющая скорости
50001200
————
6241800
1000200700
730580
22001560
0,525—
1171
1300400
0,6—
7002340
12001300
12001300
36002000
28001200
————
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Табл. 3. Результаты расчетов по алгоритму вертикальной составляющей скорости
Вертикальная составляющая скорости
16121200
————
100700
500100
233400
300500
0,525—
400650
0,6—
400650100650200
19508004001300700650
1171
800600
391500
————
В табл. 2 и 3 приведены результаты расчета
измеренные в точках (шагах
измерительной системы). В столбцах показано изменение
в зависимости от
изменения уклона
и наполнения канала
. В строках показано изменение
в
зависимости от координаты
по глубине потока. Красным цветом выделены
экспериментальные точки, в которых
должно быть принято за максимально
возможную длительность реализации. Пример такого эксперимента представ-
Рис. 3. Пример эксперимента: стандартное отклонение с ростом исследуемого
диапазона — продольная составляющая скорости
Таким образом, расчет по алгоритму (см. рис. 2) в 42 % опытов по продоль-
ным пульсациям скорости и в 17 % по вертикальным рекомендует принять мак-
симальную длину реализации, что не согласуется с принятыми предположени-
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
ями, указанными выше. В этих точках, для поиска оптимальной длительности
реализации была принята длина, показанная на рис. 3 вертикальной стрелкой.
Из анализа данных табл. 2 и 3 была сделана следующая гипотеза: для по-
вышения точности расчета турбулентных касательных напряжений по про-
дольным пульсациям длина реализации может быть принята в размере 1860
точек, по вертикальным пульсациям — 770.
Проверка этой гипотезы будет проведена в дальнейшей работе сопоставле-
нием расчетных данных по касательным напряжениям, рассчитанным по всей
(имеющейся) длине реализации; по выдвинутой гипотезе; и по длине, рассчи-
танной по алгоритму рис. 2.
Так как турбулентные касательные напряжения определяют, во-первых,
потери энергии турбулентного потока, а во-вторых, влекущую силу в пото-
ке [4], то вопрос о необходимой длине реализации должен рассматриваться с
этих двух сторон. Для расчета потерь энергии турбулентного потока с точки
зрения надежности гидравлических систем [14] всегда лучше рассматривать
максимальные граничные значения [15]. В этом случае у инженера будет запас
надежности. Следовательно, при решении таких задач — чем длиннее реали-
зация — тем лучше. При решении задач, которые определяют влекущую силу
в потоке — т.е. силу, которая воздает относительно кратковременное воздей-
ствие в потоке, длину реализации нужно выбирать другим способом.
Библиографический список
Иванов Б.Н.
Мир физической гидродинамики : От проблем турбулентности до
физики космоса. М. : Едиториал УРСС, 2002. 239 с.
Лойцянский Л.Г.
О некоторых приложениях метода подобия в теории турбулент-
ности // Прикладная математика и механика. 1935. Т. 2. Вып. 2. С. 180—206.
Тарасов В.К., Волгина Л.В., Гусак Л.Н
. Пространственные составляющие турбу-
лентной вязкости // Вестник МГСУ. 2008. Вып. 1. С. 221—224.
Боровков В.С.
Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизиро-
ванных территориях. Л. : Гидрометеоиздат, 1989. 286 с.
Волгина Л.В.
Влияние вида корреляционной функции на методы определения
макроструктур турбулентного потока // II Междунар. (VII традиционная) научн.-техн.
конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов. М. : МГСУ, 2004. С. 204—211.
Тарасов В.К., Гусак Л.Н., Волгина Л.В.
Движение двухфазных сред и гидротран-
спорт. М. : МГСУ, 2012. 92 с.
Волгина Л.В.
Изменение масштаба турбулентности и касательных напряжений
трения при резком изменении уклона // Материалы V научн.-практ. конф. молодых уче-
ных, аспирантов, докторантов МГСУ. М. : МГСУ, 2001.
Смольяков А.В., Ткаченко В.М.
Измерение турбулентных пульсаций. Л. :
Окулов В.Л., Наумов И.В., Соренсен Ж.Н.
Особенности оптической диагностики
пульсирующих течений // Журнал технической физики. 2007. Т. 77. Вып. 5. С. 47—57.
Брянская Ю.В., Маркова И.М., Остякова А.В.
Гидравлика водных и взвесене-
сущих потоков в жестких и деформируемых границах. М. : Изд-во АСВ, 2009. 264 с.
11.
Тарышкин Р.А., Сабрирзянов А.Н., Фафурин В.А., Фефелов В.В., Явкин В.Б.
Применение RANS моделей турбулентности для расчета расхода в расходомере со
стандартной диафрагмой // Вестник Удмуртского университета. Механика. 2010.
Вып. 2. С. 109—115.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Волынов М.
А. Влияние плановой геометрии речного русла на диффузию и дис-
персию примесей // Фундаментальные исследования. 2013. № 6. Ч. 3. С. 535—540.
Cellino M., Graf W.H.
Sediment-laden �oω in open-channels under noncapacity and
capacity conditions // Journal of Hydraulic Engineering. 1999. Vol. 125.
. 5. Pp. 455—465.
Турбулентность в гидросооружениях. М. : Энергия, 1968. 408 c.
Запрягаев В.И., Кавун И.Н.
Экспериментальное исследование возвратного
течения в передней отрывной области при пульсационном режиме обтекания тела с
иглой // Прикладная механика и техническая физика. 2007. Т. 48. № 4. С. 30—39.
Поступила в редакцию в июне 2014 г.
Об авторе:
Волгин Георгий Валентинович
— аспирант кафедры гидравлики
и водных ресурсов,
Московский государственный строительный университет
(ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, volgin-gv
mail.ru, [email protected]
Для цитирования:
Волгин Г.В.
Влияние длины реализации пульсаций скорости
на точность расчета турбулентных касательных напряжений // Вестник МГСУ. 2014.
G.V. Volgin
EFFECT OF VEΛOCITY FΛUCTUATIONS
ON THE CALCULATION
ACCURACY
This article focuses on the method of improving shear stresses calculation accuracy
based on the eξperimental data. It ωas proven that shear stresses value considerably
changes (even up to change of sign from positive to negative) depending on different
velocity �uctuations amount (or length). Eξperimental database consists of velocity in
turbulent �oω at different times. R
ecommendations for practical use of methods of cal-
culation depending on the type of engineering problems are presented. The
method of
�nding optimal amount of the eξperimental database is proposed by the
analysis of the
values convergence of the standard deviations calculated for the ωhole sample and the
standard deviation calculated by increasing interval. The calculation results for these
intervals are at the points of the measuring system and the hypothesis about �nding the
optimal length of implementation is offered. The steps for further research are set out.
turbulence, shear stresses, velocity �uctuations, standard deviation,
1. Ivanov B.N.
Mir �zicheskoy gidrodinamiki: Ot problem turbulentnosti do �ziki kosmosa
[World of Physical Hydrodynamics: From Turbulence Problems to Space Physics]. Moscoω,
2. Λoytsyanskiy Λ.G. O nekotorykh prilozheniyakh metoda podobiya v teorii turbulent-
nosti [On Some Applications of Similarity Method in
urbulence Theory].
Prikladnaya matema
3. Tarasov V.K., Volgina Λ.V., Gusak Λ.N. Prostranstvennye sostavlyayushchie turbulent-
noy vyazkosti [Spatial Components of the
urbulent Viscosity].
Vestnik MGSU
[Proceedings
4. Borovkov V.S.
Ruslovye protsessy i dinamika rechnykh potokov na urbanizirovannykh
[Channel Processes and Dynamics of River Floωs in Urbanized Territories]. Λen-
5. Volgina Λ.V. Vliyanie vida korrelyatsionnoy funktsii na metody opredeleniya mak-
rostruktur turbulentnogo potoka
[In�uence of Correlation Function Type on the Methods of
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
Identifying Macrostructures of Turbulent Floω].
2 Mezhdunarodnaya (7 traditsionnaya) NTK
molodykh uchenykh, aspirantov i doktorantov
[2nd International (7th Traditional) Scienti�c and
Technical Conference of Young Researchers, Postgraduates and Doctoral Students]. Mos-
coω, MGSU Publ., 2004, pp. 204—211.
6. Tarasov V.K., Gusak Λ.N., Volgina Λ.V.
Dvizhenie dvukhfaznykh sred i gidrotransport
[Motion of Biphasic Media and Hydrotransport]. Moscoω, MGSU Publ., 2012, 92 p.
7. Volgina Λ.V. Izmeneniye masshtaba turbulentnostI i kasatel'nykh napryazheniy treniya
pri rezkom izmenenii uklona [Changing the Scale of
urbulence and Shear Stresses in Case
of Abrupt Change of
rictions Λope].
Materialy pyatoy NTK molodykh uchenykh, aspirantov i
[Proceedings of the Fifth Scienti�c and Technical Conference of Young Research-
ers, Postgraduates and Doctoral Students]. Moscoω, MGSU Publ., 2001, pp. 200—211.
8. Smol'yakov A.V., Tkachenko V.M.
Izmerenie turbulentnykh pul'satsiy
[Measurement of
Turbulent Fluctuations]. Λeningrad, Energiya Publ., 1980, 264 p.
9. Okulov V.Λ., Naumov I.V., Sorensen Zh.N. Osobennosti opticheskoy diagnostiki
pul'siruyushchikh techeniy [Features of the Optical Diagnostics of Fluctuating Floωs].
[Technical Physics Journal]. 2007, vol. 77, no. 5, pp. 47—57.
10. Bryanskaya Yu.V., Markova I.M., Ostyakova A.V.
Gidravlika vodnykh i vzvesene
sushchikh potokov v zhestkikh i deformiruemykh granitsakh
[Hydraulics of Water Floωs and
Suspended Matter Bearing Floωs in Rigid and Deformable Borders]. Moscoω, ASV Publ.,
11. Taryshkin R.A., Sabrirzyanov A.N., Fafurin V.A., Fefelov V.V., Yavkin V.B. Primen-
eniye RANS modeley turbulentnosti dlya rascheta raskhoda v raskhodomere so standartnoy
diafragmoy [Application of RANS
urbulence Models to Calculate the
loω in the
loω Meter
ωith a Standard Diaphragm].
Vestnik Udmurtskogo universiteta. Mekhanika
[Proceedings of
Udmurt State University. Mechanics]. 2010, no. 2, pp. 109—115.
12. Volynov M.A. Vliyaniye planovoy geometrii rechnogo rusla na diffuziyu i dispersiyu
primesey [
In�uence of
lanned Geometry of the Riverbed on the Diffusion and Dispersion
of Contaminants].
Fundamental'nyye issledovaniya
Fundamental Research
]. 2013, no. 6,
13. Cellino M., Graf W.H. Sediment-laden
loω in Open-channels under Nonca-
pacity and Capacity Conditions. Journal of hydraulic engineering. 1999, vol. 125, no. 5,
14. Λyakhter V.M.
Turbulentnost’ v gidrosooruzheniyakh
[Turbulence inside Hydraulic
Structures]. Moscoω, Energiya Publ., 1968, 408 p.
15. Zapryagayev V.I., Kavun I.N. Eksperimental'noye issledovanie vozvratnogo techeni-
ya v peredney otryvnoy oblasti pri pul'satsionnom rezhime obtekaniya tela s igloy [Eξperimen-
tal Study of the Reverse
loω in the Separation Region in
ront of a
loω Regime of
the Body ωith a Needle].
Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya �zika
[Applied Mechanics
and Technical Physics]. 2007, vol. 48, no. 4, pp. 30—39.
About the author:
Volgin Georgiy Valentinovich
— postgraduate student, Depart-
ment of Hydraulics and Water Resources,
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; [email protected],
[email protected]
For citation: Volgin G.V. Vliyanie dliny realizatsii pul'satsiy skorosti na tochnost' rascheta
turbulentnykh kasatel'nykh napryazheniy [Effect of Velocity
luctuations Λength on the Cal-
culation Accuracy of
urbulent Shearing Stresses].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω
100
© Медзвелия М.Л., 2014
УДК 532.532
М.Л. Медзвелия
ФГБОУ ВПО МГСУ
УЧЕТ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ
ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
ВОДОСЛИВА С ОСТРОЙ КРОМКОЙ
Определено влияние сил вязкости и поверхностного натяжения на коэффи-
циент расхода водослива с острым порогом. Показано, что коэффициент расхода
при заданном числе Рейнольдса (Re) c увеличением числа Вебера (We) сначала
уменьшается, а при We > 300 — увеличивается. А с увеличением Re при заданных
и We коэффициент расхода вначале, при малых Re, возрастает и достигает
максимума при
Re  100200, а затем уменьшается. При Re > 2000 наступает об-
ласть автомодельности по Re. Получена обобщенная формула для определения
коэффициента расхода водослива с острым порогом с учетом влияния сил вязко-
сти и поверхностного натяжения.
Ключевые слова:
поверхностное натяжение, сила вязкости, водослив,
острый порог, число Вебера, число Рейнольдса, относительный напор, прямоуголь-
ный лоток.
При расчете и моделировании водосливных устройств в открытых руслах
необходимо знание закономерностей течения в области малых значений числа
Рейнольдса и числа Вебера [1—5]. Учет влияния физических свойств жидко-
сти на коэффициент расхода водосливных и водомерных устройств является
существенным также в нефтяной и химической промышленности — в само-
течных нефтепроводах, оросительных аппаратах и др.
В данной работе для определения влияния сил вязкости и поверхностно-
го натяжения на коэффициент расхода водослива с острым порогом обработка
опытных данных проводилась с учетом зависимости [6, 7]
(Re; We),
где
HgH
— число Рейнольдса;
gH
— число Вебера; н —
плотность жидкости;
— напор на водосливе;
— ускорение силы тяжести;
й — динамическая вязкость; σ — поверхностное натяжение.
В проведенных исследованиях поверхностное натяжение σ и плотность н
для использованных жидкостей изменялись мало [8] и при постоянной высоте
можно было использовать зависимость We ~ (
, где
— отно-
сительный напор.
В результате получаем
На рис. 1 в координатах
и Re представлены опытные данные, отно
сящиеся к истечению свободной струи через водослив с острым порогом,
с близкими значениями относительного напора и числа Вебера (
0,43;
0,55; 0,73; 0,98; We 114; 191; 330; 601). Видно, что коэффициент расхода
101
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
водослива с увеличением числа Рейнольдса (при заданном относительном
напоре
) в начале, при малых Re, возрастает и достигает максимально
го значения при Re

100200 после чего начинает убывать, приближаясь
к постоянному значению при Re

200 (наступает практически автомодель
ная область относительно числа Рейнольдса). Аналогичный характер име
ет кривая й

(Re) для истечения из отверстий с тонкой стенкой, получен-
Рис. 1. Зависимость коэффициента расхода
от числа Рейнольдса (для свободной
струи):
Основываясь на полученных опытных данных, можно предложить фор-
мулу для коэффициента расхода водослива с острым порогом со свободной
струей в виде
0,6
1,165
1,05
0,4150,06
We50
+++
Пределы применения формулы (3): Re > 100;
> 1 см; We > 15;
≥ 6,3 см.
На рис. 2 нанесены кривые, построенные по формуле (3), на фоне наших
опытных точек, а также точек Симоямы (при
10 и 30,25 см), точки Фтили
и Стернса (при
96,62 см) для автомодельной области по числу Re [10].
Как видно из рисунка, кривые удовлетворительно согласуются с опытными
точками.
Д`Алпаос [11] на основании собственных опытов предложил формулу для
коэффициента расхода
водослива с острым порогом в виде аналогичном
формуле Ребока [12]:
1,165
0,611
0,6050,08
++
Формула (4) в отличии от формулы (3) не учитывает влияния числа
Рейнольдса. Это объясняется тем, что в опытах Д`Алпаоса вязкость изменя-
лась в очень небольшом диапазоне ν 0,010,025 ст и минимальное значение
числа Рейнольдса составляло Re 3100.
На рис. 3 в координатах
и
и We)
нанесены кривые по формуле
(6) для значений числа Рейнольдса Re  250; Re  1100, Re > 3000, а также
по формулам SIA (Швейцарский союз инженеров и архитекторов), Д`Алпаоса,
Ребока, Базена [12—15]. Как видно из рисунка кривая по формуле (6) лучше
согласуется с кривой по формуле SIA, чем с кривыми по формулам Д`Алпаоса
и Ребока. Из рисунка также видно, что при малых напорах (
< 6 см) формула
Базена дает значительно более высокие значения коэффициента расхода, чем
другие формулы.
102
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 2. Водослив с острым порогом, обобщенная формула (сравнение с опытными
Рис. 3. Сравнение формул для коэффициента расхода
103
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
Выводы.
Коэффициент расхода водослива с острым порогом со свободной
струей с увеличением числа Рейнольдса (при заданном
и We) в начале (при
малых Re) возрастает, достигает максимума при Re  100200, а затем умень-
шается. При Re > 2000 наступает область автомодельности по Re.
Коэффициент расхода водослива (при заданном числе Re) в начале умень-
шается c увеличением числа Вебера, а при We > 300 увеличивается.
Получена обобщенная формула для определения коэффициента расхода
водослива с острым порогом с учетом влияния сил вязкости и поверхностного
натяжения.
Библиографический список
Λinford A.
The Application of Models to Hydraulic engineering — Reservoir
Spillωays // Water and Water Engineering. October. 1965. Pp. 351—373.
Engel F., Stainsby W.
Weirs for �oω measurement in open channels. Part 2 // Water
and Water Engineering. 1958. Vol.
Kindsvater C
Carter R
Discharge Characteristics of Rectangular Thin-plate Weirs //
Transactions ASCE. 1957. Vol. 122. Pp. 772—822.
Spronk R.
Similitude des ecoulements Sur les deversoirs en mince paroi auξ faibles
charges // Rev. Univers. mines. 1953. Vol. 3. No. 9. Pp. 119—127.
Hager W.
Aus�uss durch vertikale offnungen // Wasser, Energ. Λuft. 1988.
Vol
. 80.
Альтшуль А.Д., Медзвелия М.Л.
Об условиях отрыва прилипшей струи на
водосливe с острым порогом // Известия вузов: Строительство. 1991. № 11. С. 73—76.
Медзвелия М.Л., Пипия В.В.
Коэффициент расхода водослива с широким поро-
гом в области малых напоров // Вестник МГСУ. 2013. № 4. С. 167—171.
Медзвелия М.Л., Пипия В.В.
Условия образования свободной струи на водосливе
с острым порогом // Вестник МГСУ. 2013. № 1. С. 185—189.
Альтшуль А.Д.
Истечение из отверстий жидкостей с повышенной вязкостью //
Нефтяное хозяйство. 1950. № 2. С. 55—60.
Jameson A
Floω over sharp-edged ωeirs. Effect of thickness of crest // J. Inst. of
civil engrs. Nov. 1948. Vol.
11.
D’Alpaos Λ.
Sull’ef�usso a stramazzo al di sopra di un bordo in parete sottile perpic-
colshi valori del carico // Atti ist. Veneto sci lett. ed arti. Cl, sci mat. e natur. 1976—1977.
Vol. 135. Pp. 169—190.
Щапов Н.М.
Гидрометрия гидротехнических сооружений и гидромашин. М.
Л. : Госэнергоиздат, 1957. 235 с.
Raϕu K.G.R., Asaωa G.Λ.
Viscosity and surface tension effects on ωeir �oω // J. of
the Hydraulic Engineering, ASCE. 1977. Vol. 103. No. 10. Pp. 1227—1231.
Rosanov N., Rosanova N.
Some problems of modeling ωater outlet structures ωith
free — surface �oω // Proc. 19 IAHR congr. Neω-Delhi, 1981. Vol. 5. Pp. 81—91.
Hydraulics of Rivers, Weirs and Sluices. 1st ed. Neω York : John Wi-
ley & Sons; Λondon : Chapman & Hall, Λimited. 1908. 178 p.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторе:
Медзвелия Манана Левановна
— кандидат технических наук, до-
цент, доцент кафедры гидравлики,
Московский государственный строительный
университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26,
104
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Для цитирования:
Медзвелия М.Л.
Учет поверхностного натяжения при ги-
дравлическом моделировании водослива с острой кромкой // Вестник МГСУ. 2014.
ACCOUNT FOR THE SURFACE TENSION IN HYDRAUΛIC MODEΛING
OF THE WEIR WITH A SHARP THRESHOΛD
In the process of calculating and simulating ωater discharge in free channels it is
necessary to knoω the �oω features in case of small values of Reynolds and Weber
The article considers the in�uence of viscosity and surface tension on the coef�cient
of a ωeir �oω ωith sharp threshold. In the article the technique of carrying out eξperiments
is stated, the equation is presented, ωhich considers the in�uence of all factors: pressure
over a spillωay threshold, threshold height over a course bottom, speed of liquid, liquid
density, dynamic viscosity, super�cial tension, gravity acceleration, unit discharge, the
ωidth of the course. The surface tension and liquid density for the applied liquids changed
In the rectangular tray (6000
200) spillωay ωith a sharp threshold ωas
established. It is shoωn that ωeir �oω coef�cient depends on Reynolds number (in case
Re  2000) and Webers number.
A generalized eξpression for determining ωeir �oω coef�cient considering
surface tension, viscosity force, ωeir, sharp threshold, Weber number,
Reynolds number, relative pressure, rectangular channel.
1. Λinford A. The Application of Models to Hydraulic Engineering – Reservoir Spillωays.
Water and Water Engineering. October, 1965, pp. 351—373.
2. Engel F., Stainsby W. Weirs for Floω Measurement in Open Channels. Part 2. Water
and Water Engineering. 1958, vol. 62, no. 747, pp. 190—197.
3. Kindsvater C., Carter R. Discharge Characteristics of Rectangular Thin-plate Weirs.
Transactions ASCE, 1957, vol. 122, pp. 772—822.
4. Spronk R. Similitude des ecoulements Sur les deversoirs en mince paroi auξ faibles
charges. Rev. Univers. mines. 1953, vol. 3, no. 9, pp. 119—127.
5. Hager W. Aus�uss durch vertikale offnungen. Wasser, Energ. Λuft. 1988, vol. 80,
6. Al’tshul’ A.D., Medzveliya M.Λ. Ob usloviyakh otryva prilipshey strui na vodoslive s
ostrym porogom [On the Conditions of Separating the Stuck Flood on the Weir ωith a Sharp
Izvestiya vuzov: Stroitel’stvo
[Neωs of the Institutions of Higher Education]. 1991,
no. 11, pp. 73—76.
7. Medzveliya M.Λ., Pipiya V.V. Koef�tsient raskhoda vodosliva s shirokim porogom v
oblasti malykh naporov [Discharge Ratio of the Broad-crested Weir Floω in the Λoω Head
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2013,
8. Medzveliya M.Λ., Pipiya V.V. Usloviya obrazovaniya svobodnoy strui na vodoslive
s ostrym porogom [Conditions of Formation of a Free Floω over a Sharp Crest Weir].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2013, no. 1,
9. Al’tshul’ A.D. Istechenie iz otverstiy zhidkostey s povyshennoy vyazkost’yu [Ef�uξ
of Λiquids ωith Elevated Toughness].
Neftyanoe khozyaystvo
[Oil Industry]. 1950, no. 2,
10. Jameson A. Floω over
eirs. Effect of
hickness of
rest . J.
Inst. of
ngrs. Nov. 1948, vol. 31, no. 1, pp. 36—55. DOI: http://dξ.doi.org/10.1680/
105
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
11. D’Alpaos Λ. Sull’ef�usso a stramazzo al di sopra di un bordo in parete sottile
perpiccolshi valori del carico. Atti ist. Veneto sci lett. ed arti. Cl, sci mat. e natur. 1976—1977,
12 Shchapov N.M.
Gidrometriya gidrotekhnicheskikh sooruzheniy i gidromashin
[Hydrometry of Hydraulic Engineering Structures and Hydraulic Units]. Moscoω, Λeningrad,
13. Raϕu K.G.R., Asaωa G.Λ. Viscosity And Surface Tension Effects On Weir Floω. J. of
the Hydraulic Engineering, ASCE. 1977, vol. 103, no. 10, pp. 1227—1231.
14. Rosanov N., Rosanova N. Some
roblems of Modeling
ater Outlet Structures ωith
loω. Proc. 19 IAHR congr. Neω-Delhi, 1981, vol. 5, pp. 81—91.
15. Molitor D.A. Hydraulics of Rivers, Weirs and Sluices. 1st ed. Neω York : John Wiley
& Sons; Λondon : Chapman & Hall, Λimited. 1908. 178 p.
About the author:
Medzveliya Manana Λevanovna
— Candidate of
Sciences, Associate Professor, Department of Hydraulic Engineering,
University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337,
For citation: Medzveliya M.Λ. Uchet poverkhnostnogo natyazheniya pri gidravlicheskom
modelirovanii vodosliva s ostroy kromkoy [Account For The Surface Tension In Hydraulic
Modeling Of The Weir With A Sharp Threshold].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State
106
© Радзинский А.В., Рассказов Л.Н., Саинов М.П., 2014
УДК 627.8.065
А.В. Радзинский, Л.Н. Рассказов*, М.П. Саинов*
ООО Гидроспецпроект, *ФГБОУ ВПО МГСУ
ПЛОТИНА СТОМЕТРОВОЙ ВЫСОТЫ
С ГЛИНОЦЕМЕНТОБЕТОННОЙ ДИАФРАГМОЙ
ПО ТИПУ СТЕНА В ГРУНТЕ
Дана оценка возможности строительства высокой (высотой 100 м) каменной
плотины методом буросекущихся свай (методом стена в грунте), в которой про-
тивофильтрационным элементом является диафрагма, выполненная из глиноце-
ментобетона. Численные исследования напряженно-деформированного состояния
плотины показали, что в диафрагме могут возникнуть значительные сжимающие
напряжения, в 34 раза превышающие прочность глиноцементобетона на сжа-
тие. Однако необходимо учитывать, что диафрагма столь высокой плотины будет
обжата горизонтальными напряжениями, т.е. глиноцементобетон будет работать в
состоянии трехосного сжатия. В этих условиях прочность глиноцементобетона бу-
дет существенно выше, поэтому надежность диафрагмы может быть обеспечена с
запасом.
Ключевые слова:
диафрагма, глиноцементобетон, напряженно-деформи-
рованное состояние, прочность диафрагмы, устойчивость, верхний бьеф, нижний
бьеф, коэффициент надежности, прочность на растяжение.
Строительство грунтовых плотин с глиноцементобетонной (ГЦБ) диа-
фрагмой привлекает внимание и проектировщиков и исследователей [1—3],
так как позволяет быстро ввести плотину в эксплуатацию и удешевить строи-
тельство. На этом пути имеются еще невыясненные вопросы, которые необхо-
димо разрешить: 1) принцип выбора состава ГЦБ — на практике встречаются
самые различные составы: от почти глины до железобетона [4]; 2) сравнитель-
но сложная работа диафрагмы под нагрузкой при изменяющихся свойствах
материала — от тяжелой жидкости до высокой прочности и малой деформиру-
емости; 3) сопряжение между собой очередей диафрагмы по высоте. Вопросы
изменения свойств ГЦБ в зависимости от состава были рассмотрены в [5—7].
Сравнительно сложная работа диафрагмы под нагрузкой уже частично
рассматривалась в [8]. В данной работе рассмотрим более высокую плотину
(100 м), строящуюся в три яруса. Особенностям ее работы под нагрузкой глав-
ным образом и посвящена эта статья.
На рис. 1 показана плотина высотой
100 м. В качестве противофиль-
трационного устройства используется ГЦБ диафрагма, выполненная в песча-
но-галечниковом грунте (
≤ 5060 мм), а основной объем призм выполнен
из гравийно-галечникового грунта, прикрытого вдоль откосов рваным камнем
(как антисейсмическое мероприятие).
Опыт создания стен в грунте как в основании, так и в теле плотины
[9—13] показал, что при проходке траншеи или погружении буросекущихся
свай они могут отклоняться от вертикали, причем достаточно существенно
(десятки см), что приводит к появлению окон в диафрагме и тогда требуются
107
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
дополнительные скважины или участки траншей, чтобы закрыть эти окна.
Перебур скважин или траншей может достигать 20 % и более, поэтому в дан-
ной работе используется очередность возведения плотины высотой не более
40 м. В [8] было показано, что такая высота очереди приемлема. При ремонт-
ных работах на Курейской ГЭС стена в грунте была также
Рис. 1. Сетка МКЭ поперечного сечения плотины:
— гравийно-галечниковый грунт;
— рваный камень (крепление откосов);
— скальное основание;
— смотровые потерны;

переходные зоны;
— стена в грунте из ГЦБ.
Очередность возведения плотины
: I — первая
очередь; II — вторая очередь; III — третья очередь
Как видим на рис. 1 в теле плотины предусмотрены три потерны, которые
должны обеспечить надежный контакт между очередями диафрагмы и воз-
можность проведения ремонтных работ инъекциями в диафрагму, если тако-
вые потребуются. Ремонтоспособность плотины — одно из основных качеств,
которое должно быть присуще любому сооружению, а плотине — обязательно.
Очередность и поэтапность возведения показаны на рис. 1. Первая очередь
(I) состоит из 8 этапов возведения и 3 этапов подъема воды до отм. 26,0 м. Вторая
очередь (II) — из 7 этапов строительства и 7 же этапов подъема уровня воды до
отм. 66,6 м. Третья очередь (III) — завершение строительства плотины — состо
ит из 9 этапов возведения и 6 этапов подъема уровня воды до отм. 95,0 м.
Расчеты проводились методом конечных элементов (МКЭ) с помощью
вычислительной программы NDS-N, разработанной на кафедре гидротехни-
ческих сооружений МГСУ [14]. В программе используется модель грунта,
предложенная Л.Н. Рассказовым [15]. Это позволяет учесть нелинейность де-
формирования грунта под нагрузкой, что особенно важно, когда тело плотины
выполнено из крупнообломочных грунтов [16]. Расчеты велись для условий
плоской деформации.
При разбивке конструкции на элементы использовались конечные эле-
менты с квадратичной аппроксимацией перемещений внутри элемента [17], и
контактные элементы для моделирования поведения контактов негрунтовых
конструкции между собой и с грунтами. Общее количество степеней свободы
составило 4428.
Расчеты проводились с учетом последовательности возведения плотины
и наполнения водохранилища (в три очереди). Материалом диафрагмы при-
нимался глиноцементобетон, содержащий 100 кг цемента и 100 кг бентонита.
Его модуль деформации принимался равным 100 МПа.
На рис. 2,
показаны эпюры вертикальных перемещений (осадок) в упор-
ных призмах по этапам и очередям возведения. Максимальных значений осад-
ки достигают на момент окончания строительства в верховой призме на сере-
дине высоты плотины — 65,8 см.
108
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 2. Эпюры вертикальных перемещений (осадок) для этапов возведения и на-
гружения:
— в упорных призмах;
— в стене в грунте
В низовой упорной призме у диафрагмы имеем осадку 50,9 см (смотри
эпюры вдоль горизонтали).
При возведении третьей очереди осадки в середине верхней трети плоти-
ны достигают
29,2 см. Осадки вдоль откосов не велики. На отм. 81,0 м в вер-
ховой призме осадка составляет 9,6 см, а в низовой — 8,7 см. На середине вы-
соты со стороны верхового откоса осадка 4 см, а на низовом откосе — 6,8 см.
Главный вопрос — это работа диафрагмы, здесь есть технологические осо-
бенности. Стена в грунте возводится захватками по 410 м длиной. Если
диафрагма создается из буросекущихся свай, то бурятся три скважины через
1 м между границами скважин, это потребует примерно одни сутки. Затем в эти
скважины заливается ГЦБ (он работает как тяжелая жидкость с
1,95 т/м
Как только начнется его схватывание, между тремя сваями, замыкая их, бу-
рятся и создаются еще две сваи. Таким образом, создается кусок диафрагмы
по фронту до 5,8 м, но если ограничиться участком из трех свай, то получится
кусок напорного фронта до
В случае траншейного метода, если ограничиться по схеме возведения
тремя участками по длине 2,5 м (средний участок 2 м), получим 7 м по фронту,
если пять участков — то 11,5 м.
Выбор схемы возведения зависит от очень многих факторов, в т.ч. от про-
изводительности бетонного хозяйства.
Рассмотрим осадки в возведенной таким образом диафрагме (см. рис. 2,
Первая очередь от отм. 0,0 м до отм. 32,7 м. После заполнения диафрагмы сме-
сью осадка первой очереди
После подъема уровня воды до отм. 26,6 м осадка уже схватившейся диа-
фрагмы за счет давления воды и выдавливания диафрагмы уменьшилась на
3,0 см. Дальнейший рост плотины за счет второй очереди вызывает осадки.
Вес грунта второй очереди вызывает осадки в первой очереди, включая диа-
фрагму первой очереди. Затем начинается цикл создания диафрагмы второй
очереди по аналогии с первой очередью.
В результате строительства второй очереди осадка диафрагмы, включая
осадку первой очереди, достигла 46,1 см, а при учете подъема воды до отм.
66,6 м осадка стала 51,1 см, а в первой очереди — 44,1 см. На рис. 3,
легко
проследить, как росли осадки в диафрагме по ее высоте.
Третья очередь строительства соответствует наращиванию плотины до отм.
100 м и подъему уровня воды (верхний бьеф — ВБ) до отм. 96,0 м, вызывает
существенное выдавливание материала диафрагмы. По аналогии со второй
очередью наполнение ВБ приводит к подъему верха диафрагмы до
109
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
Горизонтальные смещения в плотине и диафрагме существенно ниже, чем
осадки (рис. 3). В верховой призме максимальные горизонтальные смещения в
сторону ВБ наблюдаются на середине высоты по вертикали (до отм. 66,6 м) и
достигают 25,2 см. В низовой призме смещения направлены в сторону нижне-
го бьефа (НБ). Они достигают 15,6 см.
Рис. 3. Эпюры горизонтальных перемещений:
— упорных призм плотины;
— вер
ховой грани стены в грунте
Наиболее важным вопросом исследований плотины с ГЦБ диафрагмой,
выполненной по типу стена в грунте, является ее напряженно-деформиро-
ванное состояние (НДС). Смещения диафрагмы неравномерно распределены
по ее высоте, наблюдается изгиб диафрагмы. Наибольший изгиб диафрагмы
наблюдается в пределах второй очереди. При наполнении ВБ до отм. 66 м про-
гиб в диафрагме второй очереди составляет 10,7 см, как и разница смещений
(см. рис. 3,
) верха диафрагмы (сместился в ВБ на 3,0 см) и ее низа (в сторону
НБ на
6,0 см). После наполнения водохранилища до отм. 96,0 м максималь-
ный прогиб диафрагмы имеет место в диафрагме первой очереди (10,9 см):
внизу диафрагма смещается в сторону НБ на 2,6 см, а вверху — на 13,5 см.
В наиболее благоприятных условиях находится третья очередь: после за-
вершения строительства изгибы диафрагмы третьей очереди определялись
только деформациями вмещающих диафрагму призм от веса материала диа-
фрагмы как тяжелой жидкости — смещение было и в ВБ, и в НБ. После подъ-
ема воды ВБ до отм. 96,0 м нижняя часть диафрагмы третьей очереди смести-
лась в НБ на 9,1 см, а верхняя — на 6,4 см, прогиб составил 2,7 см.
Для того, чтобы изгибы диафрагмы были минимально возможными, нуж-
но создать условия возможных деформаций при условии минимальных уси-
лий. Необходимо обеспечить свободное смещение в горизонтальном направле-
нии низа и верха диафрагмы каждой очереди строительства.
Для этого можно представить конструкцию следующим образом:
1) сопряжение с основанием и между очередями лучше всего осущест-
влять через железобетонные галереи, но несколько измененной конструкции
(рис. 4). Ширину потерны внутри желательно иметь до 3,54,0 м. Верх гале-
реи должен иметь ограждения высотой до 1,5 м — если в образовавшееся ко-
рыто укладывать глинистый грунт, или высотой
1,0 м — если укладывать ли-
той асфальтобетон. Ширина образовавшегося корыта должна быть до 2,5Ø
секущихся свай или 2,2
— толщина диафрагмы, выполненной траншей-
ным методом). Запасы по ширине корыта нужны в случае необходимости
дополнительного бурения для закрытия возможных окон между сваями или
между, участками траншей. Собственно потерны нужны в эксплуатационный
110
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
период для проведения инъекционных ра-
бот в случае образования ходов фильтрации
в диафрагме, в т.ч. для вывода контрольно-
измерительной аппаратуры. Нижняя часть
галереи также должна иметь корыто с на-
полнением глинистым грунтом или асфаль-
тобетоном, чтобы верх нижней очереди диа-
фрагмы имел возможность относительной
(так как и глинистый грунт, и асфальтобетон
имеют некоторый модуль деформации) сво-
боды смещения. При этом могут иметься
некоторые технологические сложности, вы-
званные необходимостью очищать шнек или
фрезу от асфальтобетона. Исходя из этого,
лучше использовать глинистый грунт, но с
точки зрения надежности, предпочтительнее
асфальтобетон.
На рис. 5,
показаны эпюры напряже-
ний σ
в призмах плотины. Максимальное
напряжение в низовой призме достигает
2 МПа и несколько более 1 МПа в верховой
призме (меньше за счет взвешивания). Все
эти результаты в целом общеизвестны, но
НДС в диафрагме (рис. 5,
) требует рассмо-
трения. Напряжения σ
в участках диафрагмы каждой очереди почти постоян-
ны по высоте. В диафрагме первой очереди σ
по высоте колеблются от 1,76
(у основания третьей очереди) до 1,901,97 МПа. Во второй очереди —
от 1,0 МПа в основании второй очереди до 1,23 МПа с колебаниями между
этапами значений до 1,11,14 МПа.
В третьей очереди напряжения σ
меняются от 0,28 МПа до 0 на гребне. Из
этого можно сделать вывод, что в высокой плотине состав ГЦБ можно менять
по очередям, если это окажется экономически выгодным.
Рис. 5. Распределение напряжений σ
— в теле грунтовой плотины;
— по граням
стены в грунте со стороны верхнего и нижнего бьефов
На рис. 6,
показано распределение напряжений σ
в диафрагме по очередям
возведения. Если напряжения σ
можно было считать постоянными в нижних
очередях строительства, то σ
меняется по высоте практически по линейному за
кону от основания до гребня. Из рис. 6,
видно, что в пределах первой очереди
Рис. 4. Возможная конструк-
ция сопряжения диафрагмы по
очередям возведения:
— ось стены
в грунте, ось потерны;
— потерна;
— окружающий грунт, переходные
зоны;
— диафрагма очереди (
– 1);
— ГЦБ;
— геотекстиль или мембра-
— корыто;
— глина или асфаль-
тобетон;
— диафрагма очереди
;
— бетон потерны
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
уменьшается с –1,14 МПа у основания до –0,65 МПа на отм. 32,7 м, во второй
очереди — от –0,67 до –0,36 МПа на отм. 66,6 м и в пределах третьей очереди —
от –0,31 до 0,0 МПа на гребне. Кроме указанных значений на рис. 6,
показаны
напряжения σ
не только на момент окончания строительства, но и на другие
моменты нагружения. Поскольку приведенные напряжения σ
и σ
в диафрагме
близки к главным напряжениям σ
и σ
в диафрагме, то полученные результаты
позволяют оценить надежность материала диафрагмы, используя таблицу.
Рис. 6. Распределение напряжений σ
— в теле грунтовой плотины;
— по граням
стены в грунте со стороны верхнего и нижнего бьефов
Изменение прочности ГЦБ на сжатие (кубиков и призм), на растяжение при из-
гибе и раскалывании, МПа, в возрасте 28 сут
Прочность
№ состава ГЦБ
123456789
–0,94–0,67–0,99–1,17–1,57–1,82–2,63–1,57–1,41
–0,82–0,49–0,56–0,90–1,39–1,13–2,53–1,39–1,13
0,310,170,770,530,810,651,50,860,61
0,130,060,240,320,350,290,790,320,28
Сравнивая полученные значения напряжений
с прочностью ГЦБ на од-
ноосное сжатие состава № 2 (кубиковая прочность 0,67 МПа), видим, что проч-
ность на сжатие выполняется только в диафрагме третьей очереди. В нижней
же части (диафрагма первой очереди) напряжения
(до 2 МПа) существенно
превосходят прочность на сжатие. Однако надо учитывать, что здесь ГЦБ на-
ходится в состоянии трехосного сжатия, поэтому его прочность повышается.
В соответствии с [7] с учетом обжатия напряжениями σ
 σ
и величиной
не менее 0,66 МПа, прочность ГЦБ в диафрагме первой очереди составит

0,67 + 2,5 ∙ 0,66 2,3 МПа. Таким образом, коэффициент на-
дежности составит 1,16.
Чтобы еще повысить надежность диафрагмы, можно в первой очереди
применить ГЦБ другого состава.
Максимальной прочностью в этой таблице обладает состав № 7: це-
мент — 200 кг/м
, бентонит — 40 кг/м
, водоцементное отношение
В/(Ц+Б) 1,2 и содержание полимерной фибры 1 кг/м
. Этот состав обладает
объемным весом 2,2 т/м
. Его кубиковая прочность
–2,63 МПа, призмен-
ная прочность
–2,53 МПа. В этом случае коэффициент надежности по
условию кубиковой прочности будет иметь К
1,33. Если использовать при-
зматическую прочность, то К
С учетом обжатия [7], в соответствии σ
где σ
получим прочность
(–2,53) + 2,5(–0,66) –4,0, то К
112
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Таким образом, можем констатировать, что практически во всех случаях
имеем надежную конструкцию в первой очереди. При таком составе 2 и 3-я
очереди стены в грунте также будут надежными.
Одно следует иметь в виду, что с изменением состава меняется модуль
деформаций материала диафрагмы и, следовательно, его НДС. С учетом этого
в расчете модуль деформаций подняли в 70 раз. В результате получили рост σ
с ~2 до ~13 МПа, т.е. больше чем в 6 раз. Следовательно, необходим пересчет
сооружения после смены состава ГЦБ.
При изменении модуля деформации во второй очереди диафрагмы появились
небольшие растягивающие напряжения (до 0,9 МПа), которые практически не
воспринимаются материалом стены в грунте состава № 7 табл. (
0,89 МПа),
тем более, если определять растяжение по изгибу балок (
1,5 МПа). Однако
эти результаты настораживают. Использование этой конструкции для плотины
высотой близкой к 100 м требуют еще дополнительных исследований.
Выводы.
1. Строительство плотины с ГЦБ диафрагмой высотой 100 м воз-
можно, но при сохранении следующих условий:
а) высота очереди строительства диафрагмы рекомендуется не более 40 м;
б) должна быть обеспечена сравнительная свобода смещений концов диа-
фрагмы строящейся очереди;
в) необходимо тщательно подбирать составы ГЦБ, исследуя их деформа-
тивные и прочностные характеристики, в т.ч. изменение прочности ГЦБ с уче-
том обжатия, так как это дает дополнительное повышение надежности.
2. Для обеспечения свободы смещений концов диафрагмы следует допол-
нить конструкцию потерны устройствами (см. рис. 5), которые обеспечивали
бы возможность смещения диафрагмы.
3. При строительстве высоких плотин с ГЦБ диафрагмой возможно менять
состав материала диафрагмы по очередям, так как верхняя очередь строитель-
ства менее нагружена. Это может оказаться экономически выгодно и в то же
время обеспечить надежность диафрагмы.
Библиографический список
Королев В.М., Смирнов О.Е., Аргал Э.С., Радзинский А.В
. Новое в создании про-
тивофильтрационного элемента в теле грунтовой плотины // Гидротехническое строи-
тельство. 2013. № 8. С. 2—9.
Кудрин К.П., Королев В.М., Аргал Э.С., Соловьева Е.В., Смирнов О.Е., Радзин-
ский А.В.
Использование инновационных решений при создании противофильтраци-
онной диафрагмы в перемычке Нижне-Бурейской ГЭС // Гидротехническое строитель-
ство. 2014. № 7. С. 22—28.
Радченко В.Г., Лопатина М.Г., Николайчук Е.В., Радченко С.В.
Опыт возведения
противофильтрационных устройств и грунтоцементных смесей // Гидротехническое
строительство. 2012. № 6. С. 46—54.
Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н.
Проектирование грунтовых плотин. 2-е изд., пере-
раб. и доп. М. : Изд-во АСВ, 2001. 375 с.
Рассказов Л.Н., Радзинский А.В., Саинов М.П.
Выбор состава глиноцементобетона
при создании стены в грунте // Гидротехническое строительство. 2014. № 3. С. 16—23.
Рассказов Л.Н., Радзинский А.В., Саинов М.П.
К прочности глиноцементобе
тона // Гидротехническое строительство. 2014. № 8. С. 26—28.
Рассказов Л.Н., Радзинский А.В., Саинов М.П.
Прочность и деформативность
глиноцементобетона в сложнонапряженном состоянии // Гидротехническое строитель-
ство. 2014. № 8. С. 29—33.
113
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
Рассказов Л.Н., Радзинский А.В., Саинов М.П.
Плотины с глиноцементобетон-
ной диафрагмой. Напряженно-деформированное состояние и прочность // Гидротех-
ническое строительство. 2014. № 9. С. 37—44.
Малышев Л.И., Рассказов Л.Н., Солдатов П.В.
Состояние плотины Курейской
ГЭС и технические решения по ее ремонту // Гидротехническое строительство. 1999.
O`Brien S., Dann C., Hunter G., Schωermer M.
Construction of the Plastic Concrete
Cut-off Wall at Hinze Dam // ANCOΛD Proceedings of Technical Groups. Режим доступа:
http://ωωω.bauerdamcontractors.com/eξport/sites/ωωω.bauerdamcontractors.com/en/pdf/
publications/Cutoff-Wall-Paper-09-ANCOΛD-Conference---Final.pdf/. Дата обращения:
11.
Федосеев В.И., Шишов И.Н., Пехтин В.А., Кривоногова Н.Ф., Каган А.А.
Про
тивофильтрационные завесы гидротехнических сооружений на многолетней мерзлоте //
Опыт проектирования и производства работ. Т. 2. СПб. : ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева,
Poωell R.D., Morgenstern N.R.
Use and Performance of Seepage Reduction Mea-
sures // Proc. Symp. Seepage and Λeakage from Dams and Impoundments / R.Λ. Volpe,
W.E. Kelly eds. American Society of Civil Engineers. Denver, CO, USA, 1985. Pp. 158—182.
Baltruschat M., Banzhaf P., Beutler S., Hechendorfer S.
Cut-off Wall for the
Strengthening of the Sylvenstein Reservoir (70 km south of Munich, Germany) : Cut-off
Wall eξecuted ωith BAUER cutter and grab and Plastic Concrete // BAUER Spezialtiefbau
GmbH. Режим доступа: http://ωωω.bauerdamcontractors.com/eξport/sites/ωωω.
bauerdamcontractors.com/en/pdf/publications/paper_HYDRO-2013_bmi_2013_08_24_
spa-bz_B_short.pdf. Дата обращения: 25.05.2014.
Саинов М.П.
Вычислительная программа по расчету напряженно-дефор-
мированного состояния грунтовых плотин: опыт создания, методики и алгоритмы
// International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2013. Vol. 9.
Рассказов Л.Н., Джха Дж
. Деформируемость и прочность грунта при расчете
высоких грунтовых плотин // Гидротехническое строительство. 1987. № 7. C. 31—36.
Саинов М.П.
Параметры деформируемости крупнообломочных грунтов в теле
грунтовых плотин // Строительство: наука и образование. 2014. Вып. 2. Режим досту-
па: http://ωωω.nso-ϕournal.ru/public/ϕournals/1/issues/2014/02/2_Sainov.pdf. Дата обраще-
Саинов М.П.
Особенности численного моделирования напряженно-деформи-
рованного состояния грунтовых плотин с тонкими противофильтрационными элемен-
тами // Вестник МГСУ. 2012. № 10. С. 102—108.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторах:
Радзинский Александр Владимирович
— инженер,
ООО Гидро
, 115114, г. Москва, ул. Летниковская д. 11/10, стр. 3, [email protected];
Рассказов Леонид Николаевич
— доктор технических наук, профессор, профес-
сор кафедры гидротехнического строительства, заслуженный деятель науки РФ,
сковский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];
Саинов Михаил Петрович
— кандидат технических наук, доцент, доцент кафе-
дры гидротехнического строительства,
Московский государственный строитель
ный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе,
д. 26, [email protected]
Для цитирования:
Радзинский А.В., Рассказов Л.Н., Саинов М.П.
Плотина сто-
метровой высоты с глиноцементобетонной диафрагмой по типу стена в грунте //
Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 106—115.
114
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
A.V. Radzinskiy, Λ.N. Rasskazov, M.P. Sainov
CΛAY-CEMENT CONCRETE DIAPHRAGM OF THE TYPE "SΛURRY WAΛΛ"
In the article the authors estimate the possibility of building a high (100 m high) stone
dam ωith clay-cement concrete diaphragm. This diaphragm is used as an anti�ltering ele
ment and it is made of secant piles method of clay-cement concrete (method of "slurry
ωall"). This diaphragm should be constructed in several phases, in our eξample eξample
in three stages. Numerical studies of the stress-strain state of such a dam shoω that con
siderable compressive stresses can appear in the diaphragm. These stresses can be sig
ni�cantly (3...4 times) greater than the strength of clay-cement concrete in compression.
Hoωever it should be taken into consideration that the diaphragm of such a high dam ωill
be crimped by horizontal stresses, i.e. clay-cement concrete ωill operate in the triaξial com
pression. Under these conditions the strength of clay-cement concrete ωill be signi�cantly
higher, therefore, the diaphragm reliability might be provided ωith a margin. For this reason,
the most important issue in the engineering of a high dam ωith such type of diaphragm is to
select the required composition of clay-cement concrete. Increasing its strength by eξten
sion of the cement fraction could increase modulus of deformation. Therefore it could lead
to compressive stress increase and the strength state degradation. Hydrostatic pressure
generates the areas of tensile stresses in the clay-cement concrete diaphragm due to the
arising bending deformation. It threatens the formation of cracks in the clay-cement con
crete, especially in the nodes interface diaphragm queues. It is recommended to match the
diaphragm queues using ferroconcrete galleries. This should ensure �eξibility of deforma
diaphragm, clay-cement concrete, stress-strain state, diaphragm
strength, stability, headrace, doωnstream, reliability coef�cient, tensile strength.
1. Korolev V.M., Smirnov O.E., Argal E.S., Radzinskiy A.V. Novoe v sozdanii
protivo�l'tratsionnogo elementa v tele gruntovoy plotiny [Neω Things in the Creation of Anti�l-
tering Element in the Body of a Subsurface Dam].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hydraulic
2. Kudrin K.P., Korolev V.M., Argal E.S., Solov'eva E.V., Smirnov O.E., Radzinskiy A.V.
Ispol'zovanie innovatsionnykh resheniy pri sozdanii protivo�l'tratsionnoy diafragmy v
peremychke Nizhne-Bureyskoy GES [Using Innovative Solutions to Create Impervious Dia-
phragm in the Jumper of Λoωer Bureyskaya HPP].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hydraulic
3. Radchenko V.G., Λopatina M.G., Nikolaychuk E.V., Radchenko S.V. Opyt vozvedeniya
protivo�l'tratsionnykh ustroystv i gruntotsementnykh smesey [Eξperience in the Construction
of Anti�ltering Devices and Soil-cement Compositions].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hy-
4. Gol'din A.Λ., Rasskazov Λ.N.
Proektirovanie gruntovykh plotin
[Engineering of Soil
Dams]. 2nd edition. Moscoω, ASV Publ., 2001, 375 p.
5. Rasskazov Λ.N., Radzinskiy A.V., Sainov M.P. Vybor sostava glinotsemento-betona pri
sozdanii steny v grunte [Choice of Clay Cement Concrete to Create "Slurry
rench" Cutoff
6. Rasskazov Λ.N., Radzinskiy A.V., Sainov M.P. K prochnosti glinotsementobetona [To
the Problem of Clay-cement Concrete Strength].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hydraulic
7. Rasskazov Λ.N., Radzinskiy A.V., Sainov M.P. Prochnost' i deformativnost' glinotse-
mentobetona v slozhnonapryazhennom sostoyanii [Strength and Deformability of Clay-ce-
ment Concrete in Compleξ Stress State].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hydraulic Engi-
8. Rasskazov Λ.N., Radzinskiy A.V., Sainov M.P. Plotiny s glinotsementobetonnoy di-
afragmoy. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie i prochnost' [Dams ωith Clay-cement
Concrete Diaphragm. Stress-strain State and Strength].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hy-
115
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
9. Malyshev Λ.I., Rasskazov Λ.N., Soldatov P.V. Sostoyanie plotiny Kureyskoy GES i
tekhnicheskie resheniya po ee remontu [The Condition of Kureyskaya Hydraulic
oωer Sta-
tion Dam and
echnical Solutions for its Repair].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hydraulic
10. O`Brien S., Dann C., Hunter G., Schωermer M. Construction of the Plastic Concrete
Cut-off Wall at Hinze Dam. ANCOΛD Proceedings of Technical Groups. Available at: http://
ωωω.bauerdamcontractors.com/eξport/sites/ωωω.bauerdamcontractors.com/en/pdf/publica
tions/Cutoff-Wall-Paper-09-ANCOΛD-Conference---Final.pdf/. Date of access: 25.05.2014.
11. Fedoseev V.I., Shishov I.N., Pekhtin V.A., Krivonogova N.F., Kagan A.A.
Protivo�l'tratsionnye zavesy gidrotekhnicheskikh sooruzheniy na mnogoletney. Opyt proek-
tirovaniya i proizvodstva rabot merzlote [Anti�ltering Curtain of Hydraulic Structures on
mafrost. Design Eξperience and
roduction]. Vol. 2, Saint Petersburg, VNIIG im. B.E. Vede-
12. Poωell R.D., Morgenstern N.R. Use and Performance of Seepage Reduction Mea-
sures. Proc. Symp. Seepage and Λeakage from Dams and Impoundments. American Society
of Civil Engineers. Denver, CO, USA, 1985, pp. 158—182.
13. Baltruschat M., Banzhaf P., Beutler S., Hechendorfer S. Cut-off Wall for the Strength-
ening of the Sylvenstein Reservoir (70 km south of Munich, Germany) : Cut-off Wall eξecuted
ωith BAUER cutter and grab and Plastic Concrete. BAUER Spezialtiefbau GmbH. Available
at: http://ωωω.bauerdamcontractors.com/eξport/sites/ωωω.bauerdamcontractors.com/en/pdf/
. Date of access:
14. Sainov M.P. Vychislitel'naya programma po raschetu napryazhenno-deformirovan-
nogo sostoyaniya gruntovykh plotin: opyt sozdaniya, metodiki i algoritmy [Computer
for the Calculation of the Stress-strain State of Soil Dams: the Eξperience of Creation,
Tech
niques and Algorithms]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineer-
15. Rasskazov Λ.N. Dzhkha Dzh. Deformiruemost' i prochnost' grunta pri raschete
vysokikh gruntovykh plotin [Deformability and Strength of the Soil in the Calculation of High
Soil Dams].
Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo
[Hydraulic Engineering]. 1987, no. 7, pp. 31—36.
16. Sainov M.P. Parametry deformiruemosti krupnooblomochnykh gruntov v tele
gruntovykh plotin [Deformability
arameters of Coarse Soils in the Body of Soil Dams].
Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie
[Construction: Science and Education]. 2014, no. 2. Avail-
able at: http://ωωω.nso-ϕournal.ru/public/ϕournals/1/issues/2014/02/2_Sainov.pdf. Date of ac-
17. Sainov M.P. Osobennosti chislennogo modelirovaniya napryazhenno-deformirovan-
nogo sostoyaniya gruntovykh plotin s tonkimi protivo�l'tratsionnymi elementami [Numerical
Modeling of the Stress-Strain State of Earth Dams That Have Thin Rigid Seepage Control
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering].
About the authors:
Radzinskiy Aleksandr Vladimirovich
— engineer,
116
© Малыха Г.Г., Решетова А.Ю., Черных В.Н., 2014
ЭКОНОМИКА, УПРАВЛЕНИЕ
И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
УДК 338.45:69
Г.Г. Малыха, А.Ю. Решетова*, В.Н. Черных*
ФГБОУ ВПО МГСУ, *ООО Фирма ГИПРОКОН Л-Д
ПОСТРОЕНИЕ МЕТОДИКИ КРИТЕРИЕВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ
ТОРГОВ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Дана оценка существующим критериям торгов на проектирование. Для модер-
низации механизмов оценки качества проектных работ предложены новые компо-
ненты критериев. Проведен анализ критериев при взаимодействии друг с другом.
Показаны преимущества предложенных критериев (подкритериев) оценки.
Ключевые слова:
торги, проектирование, открытый конкурс, критерии оценки
заявок, значимость критериев.
Оптимизация критериев, позволяющих объективно оценить опыт претен-
дента (проектной организации) и качество продукта проектирования (проект-
ной документации), — актуальная задача.
Предлагаемая методика основана на введении новых критериев (под
критериев), которые во взаимодействии с действующим, определенным
Законом о контрактной системе, позволят разработать оптимальную методи
ку оценки конкурсных заявок участников торгов и определить оптимального
кандидата [1].
Часть 1 статьи 32 Закона о контрактной системе определяет критерии оцен-
ки заявок на участие в конкурсе. В соответствии с пунктом 4 Постановления
Правительства РФ № 1085 от 28.11.2013 г. Об утверждении правил оценки
заявок, окончательных предложений участников закупки товаров, работ, услуг
для обеспечения государственных и муниципальных нужд они определены
как стоимостные и нестоимостные.
Стоимостные: цена контракта; расходы на эксплуатацию и ремонт това-
ров (объектов); использование результатов работ; стоимость жизненного цикла
товара (объекта); предложение о сумме соответствующих расходов заказчика,
которые он понесет по энергосервисному контракту.
Нестоимостные: качественные, функциональные и экологические харак-
теристики объекта закупок; квалификация участников закупки, включая на-
личие у них финансовых ресурсов, оборудования и иных необходимых для
исполнения контракта материальных ресурсов; наличие деловой репутации,
специалистов и иных работников определенного уровня квалификации [1, 2].
В силу своей специфики перечень критериев для оценки заявок на участие
в открытом конкурсе сокращается до трех. Таким образом, остаются такие
критерии, как цена контракта, качественные, функциональные и экологи-
ческие характеристики объекта закупок, квалификация участников закупки,
включая наличие у них финансовых ресурсов, оборудования и иных необхо-
117
Economics, management and organization of construction processes
Экономика, управление и организация строительства
димых для исполнения контракта материальных ресурсов, наличие деловой
репутации, специалистов и иных работников определенного уровня квалифи-
кации [1, 2].
В настоящее время стоимостные критерии имеют наибольший вес (бо-
лее 70 %) при проведении оценки заявок на конкурс. Эта ситуация приводит
к тому, что победителем в конкурсе выбирается малоопытная проектная орга-
низация, которая значительно снижает стартовую цену. Следует отметить, что
расчет стартовой цены конкурса производится заказчиком на основании сметы
на проектно-изыскательские работы, выполненной по федеральным или тер-
риториальным расценкам, что само по себе никак не может содержать суще-
ственных резервов по затратам на выполнение работ. Процент снижения стар-
товой цены для качественного выполнения работ может быть достигнут только
за счет опыта и квалификации участника и не превышает 5 % от расчетной
стартовой цены. Все остальные дисконты появляются исключительно в ущерб
качеству работ. Заказчику, получившему такого исполнителя, приходится через
какое-то время расторгать государственный контракт из-за невыполнения сро-
ков и объемов работ и заново проводить торги. Такая ситуация ведет к срыву
сроков реализации федеральных инвестиционных программ и к увеличению
стоимости объекта.
Для предотвращения такой практики настоящая методика предлагает стои-
мостным критериям оставлять не более 30 % веса при оценке заявки.
Основными критериями оценки заявки претендента должны стать каче-
ственные критерии. Это, прежде всего, — качество продукта проектирования
(проектной документации) и квалификация претендента.
Новые компоненты критериев (подкритериев) отнесены к показателям не-
стоимостного критерия квалификация участников закупки, включая наличие
у них финансовых ресурсов, оборудования и иных необходимых для исполне-
ния контракта материальных ресурсов, наличие деловой репутации, специали-
стов и иных работников определенного уровня квалификации [1, 2].
Первый предлагаемый подкритерий будет отвечать требованию — нали-
чие у участника размещения заказа положительных заключений государствен-
ной вневедомственной экспертизы аналогичных предмету конкурса работ.
Здесь заказчику необходимо довести до участника размещения заказа необхо-
димость представления только тех заключений, где участник торгов не только
являлся генеральным проектировщиком по выполнению работ, аналогичных
предмету конкурса, но и разработчиком основных разделов проекта. Этот кри-
терий может сказать о качестве выпускаемой участником конкурса проектной
документации. При оценке заявок данный факт сможет дать организации-
участнику преимущество в баллах перед другими участниками торгов, не име-
ющими таковых заключений.
Такой показатель оценки, как наличие у участника размещения заказа
свидетельства об утверждении архитектурно-градостроительных решений,
аналогичных предмету конкурса работ, может дать ему дополнительные
баллы, победу в конкурсе и заключение контракта. Здесь участник конкурса
должен предоставлять только те свидетельства, в которых он закреплен как
118
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
автор архитектурно-градостроительного решения аналогичного предмету
конкурса.
В соответствии с Постановлением Правительства Москвы № 284-ПП от
30.04.2013 г. Об оптимизации порядка утверждения архитектурно-градостро-
ительных решений объектов капитального строительства в городе Москве
данное свидетельство является документом, выдаваемым Комитетом по архи-
тектуре и градостроительству города Москвы (Москомархитектуры) или его
структурными подразделениями. Документ удостоверяет соответствие место-
положения объекта и его функционального назначения объемно-планировоч-
ным, архитектурным, композиционным и другим характеристикам объекта [3].
Без получения такого свидетельства проект не сможет пройти государ
ственную вневедомственную экспертизу и получить положительное заклю
Такое свидетельство является неотъемлемой частью проекта и вследствие
прохождения согласования в государственных органах РФ, необходимого для
его получения, — важной составляющей контроля качества выполняемых про-
ектных работ и соответствия требованиям и нормам проектирования.
Подкритерий наличие у участника размещения заказа разрешения на
ввод в эксплуатацию аналогичных предмету конкурса работ позволит за-
казчику судить об участнике конкурса как об организации, которая смогла не
только запроектировать тот или иной объект, но и сопровождать его на всем
этапе строительства, реализовать принятые проектные решения. На основа-
нии этого, заказчику, помимо документа, подтверждающего выполнение работ
в полном объеме (разрешение на ввод объекта в эксплуатацию), необходимо
требование акта итоговой проверки вневедомственной комиссии, который под-
писан генеральным проектировщиком (участником торгов).
Наличие у участника размещения заказа договора на ведение авторско-
го надзора — заключительный нестоимостной подкритерий оценки качества
работ. Авторский надзор за проектом осуществляют для того, чтобы выпол-
няемые строительно-монтажные работы соответствовали принятым проект-
ным решениям объекта капитального строительства. Добросовестные органи-
зации-участники, заинтересованные в устойчивой репутации и стремящиеся
обеспечить высокое качество строительной продукции и услуг, принимают
собственные стандарты системы менеджмента качества, в которые входит
обязательное осуществление авторского надзора и ведение соответствующего
журнала. Наличие данного требования у организации-участника говорит о ее
заинтересованности соответствия хода строительства объекта принятым про-
ектным решениям, ответственного отношения к выполненным проектам.
Представим введенные показатели более наглядно.
По критерию квалификация участников закупки, включая наличие у них
финансовых ресурсов, оборудования и иных необходимых для исполнения
контракта материальных ресурсов, наличие деловой репутации, специали
стов и иных работников определенного уровня квалификации, установлено,
например, 10 подкритериев общей значимостью 100 баллов. Подкритериями
могут выступать такие показатели, как наличие у участника размещения
119
Economics, management and organization of construction processes
Экономика, управление и организация строительства
заказа положительных заключений государственной вневедомственной
экспертизы аналогичных предмету конкурса работ, свидетельства об ут
верждении архитектурно-градостроительных решений аналогичных пред
мету конкурса работ, разрешения на ввод в эксплуатацию аналогичных
предмету конкурса работ, договора на ведение авторского надзора [1, 2].
При этом для оценки по данному критерию участнику конкурса необходимо
представить документы, которые подтверждают его квалификацию. В случае
непредставления таких документов заказчик не может отказать в допуске к
участию в торгах такому участнику, но вправе оценить его квалификацию со
значимостью в 0 баллов. Более подробно подкритерии оценки и их значи
мость представлены в таблице.
Подкритерии оценки торгов на проектирование в форме открытого конкурса
Подкритерии
Значимость,
балл
Подкритерий 1.
Наличие у участника размещения заказа положительных заклю-
чений государственной вневедомственной экспертизы аналогичных
предмету конкурса работ за 2012—2014 гг. При этом установлено,
что под наличием положительных заключений государственной вне-
ведомственной экспертизы подразумеваются проекты по работам,
выполняемым ранее участником, виды которых соответствуют ос-
новным видам работ согласно конкурсной документации. В качестве
документов, подтверждающих квалификацию участника размещения
заказа за 2012—2014 гг., принимаются во внимание заверенные ко-
пии положительных заключений государственной вневедомственной
экспертизы
Количество имеющихся у участника размещения заказа положи-
тельных заключений — свыше 11 (одиннадцати)
Количество имеющихся у участника размещения заказа положи-
тельных заключений — от 7 (семи) до 11 (одиннадцати)
Количество имеющихся у участника размещения заказа положи-
тельных заключений — от 5 (пяти) до 6 (шести)
Количество подтверждений — до 3 (трех)
Информация по указанному подкритерию не предоставлена
Подкритерий 2
Количество подтверждений —
Информация по указанному подкритерию не предоставлена
Подкритерий 3
Количество подтверждений —
Информация по указанному подкритерию не предоставлена
Подкритерий
Количество подтверждений —
Информация по указанному подкритерию не предоставлена
Итого
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Более того, в качестве показателей по данному критерию заказчик может
указать также такие предусмотренные законом подкритерии, как квалифи-
кация трудовых ресурсов компании, участвующей в конкурсе (руководители
и ключевые специалисты); опыт участника по выполнению аналогичных
видов работ; наличие у участника материально-технических ресурсов для
необходимого ведения работ; наличие трудовых ресурсов у участника за-
купки; деловая репутация.
Применение такой методики оценки конкурсных заявок позволит не толь-
ко соединить новые ее компоненты с законодательно действующими, но и дать
реальный результат во взаимодействии их друг с другом при определении по-
бедителя в пользу более достойного кандидата (участника торгов).
Участник размещения заказа сможет показать себя организацией высоко-
квалифицированной, добросовестной, качественно выполняющей работы по
проектированию, умеющей выполнять работы в поставленные сроки в стро-
гом соответствии с действующими на территории РФ нормативами. В силах
такой организации создавать проекты, отличающиеся как архитектурно-худо-
жественной эстетикой, так и высокой технологичностью.
Библиографический список
1. О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения
государственных и муниципальных нужд : Федеральный закон от 05.04.2013 № 44-ФЗ.
с изм. и доп. от: 02.07, 28.12.2013 г., 04.06, 21.07.2014 г. Режим доступа: http://base.ga-
rant.ru/70353464/1/#block_1000. Дата обращения: 20.07.2014.
2. Об утверждении Правил оценки заявок, окончательных предложений участни-
ков закупки товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципаль-
ных нужд : Постановление Правительства РФ от 28.11.2013 г. № 1085. Режим доступа:
http://ivo.garant.ru/SESSION/PIΛOT/main.htm. Дата обращения: 20.07.2014.
3. Об оптимизации порядка утверждения архитектурно-градостроительных
решений объектов капитального строительства в городе Москве : Постановление
Правительства Москвы № 284-ПП от 30.04.2013 г. с изм. и доп. от 14.05.2014 г. Режим
доступа: http://base.garant.ru/70373462. Дата обращения: 20.07.2014.
Поступила в редакцию в августе 2014 г.
Об авторах:
Малыха Галина Геннадьевна
— доктор технических наук, про
фессор, профессор кафедры строительства объектов тепловой и атомной энергетики,
Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 781-80-07, [email protected];
Решетова Анна Юрьевна
— заместитель руководителя отдела развития,
Фирма Гипрокон Л-Д
, 129090, г. Москва, ул. Гиляровского, д. 7, 8 (495) 933-87-21,
Черных Виктория Николаевна
— руководитель отдела развития,
ООО Фирма
Гипрокон Л-Д
, г. Москва, ул. Гиляровского, д. 7, 8 (495) 933-87-21, [email protected]ωaξ.ru.
Для цитирования:
Малыха Г.Г., Решетова А.Ю.,
Черных В.Н.
Построение мето-
дики критериев при проведении торгов на проектирование в строительстве // Вестник
МГСУ. 2014. № 9. С. 116—122.
121
Economics, management and organization of construction processes
Экономика, управление и организация строительства
G.G. Malykha, A.Y. Reshetova, V.N. Chernykh
CRITERIA PROCEDURE DEVEΛOPMENT FOR TENDER IN CONSTRUCTION DESIGN
This article deals ωith the problem of criteria optimization in order to obϕectively
evaluate the eξperience of an applicant (a proϕect organization) and the quality of a de-
The methodology to be developed is based on introduction of neω evaluation cri-
teria (sub-criteria) that in conϕunction ωith the applicable criteria speci�ed by the Λaω on
the Contract System ωill alloω developing the optimal procedure to evaluate competitive
bids of the participants in tenders and determining the most appropriate candidate, ωith
The article analyzes the eξisting criteria and their interaction ωith each other and
describes the speci�cs of tenders for design in the form of open competition. The list
decreases to three criteria, such as "contract price", "quality, functional and environmen-
tal characteristics of a procurement facility", "quali�cation of procurement participants,
including availability of �nancial resources, equipment and other material resources nec-
essary for the eξecution of the contract material resources, the presence of goodωill,
professionals and other employees of a certain eξperience level". Hoωever, in order to
upgrade the quality of assurance procedures for the design ωorks to be performed, it
ωas decided to apply neω evaluation criteria (sub-criteria) components, such as "avail-
ability of positive �ndings of the state out-of-departmental eξamination that are similar
to the subϕect of competition, on a participant in placement of order", "availability of the
certi�cate on approval of architectural and urban planning decisions that are similar to
the subϕect of competition, on a participant in placement of order", "availability of the
permit for the commissioning of facilities that are similar to the subϕect of competition, on
a participant in placement of order", "availability of the contract for designer's supervision
ωith a participant in placement of order". The article describes in detail the above evalua-
tion criteria (sub-criteria) and presents a neω procedure of evaluation of competitive bids,
ωhich ωill alloω combining its neω components ωith those eξisting under the laω and
giving the actual result of their interaction ωith each other in determination of a ωinner,
Thus the requirements given above are met, the participants in order placement
ωill be able to declare themselves as organizations that are highly skilled, fair and able
to perform the high-quality design ωorks, knoω hoω to perform ωork in due time and in
strict compliance ωith the current regulations of the Russian Federation and are able not
only to shoω a creative approach to solving the obϕectives, but also to create a proϕect
characterized by both architectural and artistic aesthetics and its high technological ef-
tender, design, open competition, tender evaluation criteria (sub-crite-
O kontraktnoy sisteme v sfere zakupok tovarov, rabot, uslug dlya obespecheniya
gosudarstvennykh i munitsipal'nykh nuzhd : Federal'nyy zakon ot 05.04.2013 № 44-FZ. s
izmeneniyami i dopolneniyami ot: 02.07, 28.12.2013 g., 04.06, 2107.2014 g.
[Federal Λaω
No. 44-FZ from 05.04.2013 On the Contract System in the Procurement of Goods, Works and
Services to Meet the State and Municipal Needs. With Amendments and Additions from 02.07,
28.12.2013, 04.06, 2107.2014]. Available at: http://base.garant.ru/70353464/1/#block_1000.
Ob utverzhdenii Pravil otsenki zayavok, okonchatel'nykh predlozheniy uchastnikov
zakupki tovarov, rabot, uslug dlya obespecheniya gosudarstvennykh i munitsipal'nykh nuzhd :
Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 28.11.2013 g. № 1085
[Resolution of the Government of the
Russian Federation No. 1085 dated 28.11.2013 On Approval of the Rules for Evaluating Bids
and Final Offers of the Participants of Procurement of Goods, Works and Services to Meet
the State and Municipal Needs]. Available at: http://ivo.garant.ru/SESSION/PIΛOT/main.htm.
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Ob optimizatsii poryadka utverzhdeniya arkhitekturno-gradostroitel'nykh resheniy
ob"ektov kapital'nogo stroitel'stva v gorode Moskve : Postanovlenie Pravitel'stva Moskvy
№ 284-PP ot 30.04.2013 g. s izmeneniyami i dopolneniyami ot 14.05.2014 g.
[Resolution of
the Government of Moscoω No. 284-PP dated 30/04/2013 On Optimization of the Procedure
for Approval of Architectural and Toωn Planning Concepts of Capital Construction Proϕects in
the City of Moscoω. With Amendments and Additions from 14.05.2014]. Available at: http://
About the authors:
— Doctor of Technical Sciences,
Professor, Department of
hermal and Nuclear
lants Construction,
University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Rus-
Reshetova Anna Yur’evna
— Deputy Director, Development Department,
, 7 Gilyarovskogo str., Moscoω, 129090, Russian Federation; +7 (495) 933-87-21; gipro-
Chernykh Viktoriya Nikolaevna
— Head, Development Department,
Giprokon Λ-D
7 Gilyarovskogo str., Moscoω, 129090, Russian Federation; +7 (495) 933-87-21; [email protected]
For citation: Malykha G.G., Reshetova A.Yu., Chernykh V.N. Postroenie metodiki
kriteriev pri provedenii torgov na proektirovanie v stroitel'stve [Criteria
rocedure Develop-
ment for
ender in Construction
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State Uni-
versity of Civil Engineering]. 2014, no. 9, pp. 116—122.
Информационные системы и логистика в строительстве
© Волков А.А., Василькин А.А., 2014
УДК 624.014.2
А.А. Волков, А.А. Василькин
ФГБОУ ВПО МГСУ
РАЗВИТИЕ МЕТОДОЛОГИИ
ПОИСКА ПРОЕКТНОГО
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
Даны оценки существующих под-
ходов к поиску проектных решений
стальных строительных конструк-
ций, указаны особенности типового
и индивидуального проектирования.
Предложен ассоциативный метод
выбора проектного решения, когда
процесс поиска направляется таким
образом, чтобы получить выгодное
совпадение проектных ситуаций, —
настоящей и ранее реализованной,
и применить апробированные реше-
ния. Для рассмотрения максимально
возможного количества комбинаций
проектного решения строительных
конструкций предложено построение
дерева перебора вариантов возмож-
ных решений, при котором варьиру-
ются возможные значения параме-
тров решения. Показан алгоритм по-
иска проектного решения. Описаны
три уровня решения задачи проек-
тирования стальных строительных
конструкций. Дан анализ и оценка
эффективности дополнительных за-
трат на построение полного дерева
перебора вариантов.
Ключевые слова:
проектное
решение, автоматизированное проек-
тирование, стальные конструкции, ас-
социативный метод, эффективность,
Работа выполнена в рамках Гранта
государственной поддержки научных ис-
следований, проводимых ведущими на-
учными школами Российской Федерации
A.A. Volkov, A.A. Vasil'kin
DEVEΛOPMENT
OF THE METHODOΛOGY
OF THE DESIGN DECISION
SEARCHING IN THE
PROCESS OF STRUCTURAΛ
METAΛWORK DESIGN
The design decision is usually a
synthesis of various requirements to the
construction obϕect. The main dif�culty
is to approve the solution results of all
the subtasks, because these various re-
quirements often contradict each other.
In the article the eξisting ap-
proaches to design solutions searching
for steel structural designs are consid-
ered, features of standard and individual
design are speci�ed. The associative
method of choosing the design decision
is offered. The process of search is di-
rected in order to receive favorable coin-
cidence of design situations, current and
implemented earlier and to apply the ap-
In order to consider the greatest
possible quantity of combinations of
design solution for structural designs in
the article it is offered to create a tree
of enumeration of possibilities for deci-
sions, in case of ωhich the possible val-
ues of decision parameters vary. The al-
gorithm of searching the design decision
is shoωn by a method of a tree of search
creation. Three levels of solution for a
problem of steel structural designs are
Also the question is raised of the
effectiveness of padding eξpenses for
creating the complete tree of search of
design decision, com-
puter design, steel structures, associa-
tion method, ef�ciency, choice, optimal
The ωork is ωritten in frames of State
support Grant for Scienti�c Incestigations
carried out by the leading schools of the Russian
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
124
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
На современном уровне развития на
уки и техники объекты проектирования
имеют высокую сложность, а в процессе
их создания участвуют специалисты мно
гих специальностей: руководители проек
та, логисты, экономисты, программисты
и проектировщики-профессионалы —
архитекторы, конструкторы, технологи и
т.д. Все участвующие в проектировании
имеют свое пред
ставление об объекте,
решают свою конкретную подзадачу и
выдвигают определенные требования к
его проектированию, возведению и экс
плуатации. В результате этого проектное
решение представляет собой синтез раз
нородных требований к строительному
объекту [1]. Основная трудность состоит
в согласовании результатов решений всех
подзадач, поскольку эти разнородные тре
бования часто бывают противоречивыми.
Возрастающая стоимость строи-
тельных объектов обусловливает необ-
ходимость проводить многовариантную
и комплексную проработку проектного
решения. Но, как отмечают специалисты,
этому мешает отсутствие в норматив-
ных документах формализованных пра-
вил получения эффективных проектных
решений [2]. Несмотря на имеющийся
опыт принятия проектных решений и не-
малое количество публикаций по этому
вопросу [3—5], по-прежнему остается
актуальной проблема развития и совер-
шенствования общих методов поиска
проектного решения сложных строитель-
ных объектов с несущими стальными
конструкциями.
Дж. Диксон отмечает, что, в значи-
тельной мере, качество решения опреде-
ляется качеством идеи использованной
на данном этапе [6]. В определенном
смысле этап выбора проектного решения
представляет собой основу проектиро-
вания, на котором закладывается эконо-
мическая эффективность строительного
сооружения.
On the contemporary stage of
science and technology development
the design obϕects are of high com-
pleξity and in the process of their cre-
ation eξperts of different quali�cation
take part: proϕect supervisors, logisti-
cians, economists, programmers and
designers-specialists — architects,
structural designers, technologists,
etc. All the people taking part in the
design have their oωn idea of the ob-
ϕect, solve their special subtasks and
pose their certain requirements to its
design, erection and operation. As a
result, the design solution is a syn-
thesis of various requirements to the
construction obϕect [1]. The main dif-
�culty is in the process of approving
the results of all the subtasks, because
these different requirements are often
The groωing cost of construc-
tion obϕects is reasoning in the neces-
sity to conduct multiversion compleξ
study of the design solution. But, as
specialists note, "the absence of for-
malized rules for getting ef�cient
design solutions in normative docu-
ments stands in the ωay" [2]. Despite
the eξisting eξperience of making
design decisions and considerable
amount of publications on this issue
[3—5] the problem of the develop-
ment and advancement of the general
search methods of design solution
search for complicated construction
obϕects ωith bearing steel structures
J. Dickson notes that the quality
of the solution is mostly determined
by the quality of the idea applied at
the given stage [6]. In some sense the
stage of design solution choice is a
basis of design, ωhich determines the
economic ef�ciency of the building
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Проектирование зданий и сооруже-
ний, а именно поиск и принятие опти-
мального проектного решения, — слож-
ная задача, которую можно решить путем
перебора и комбинации переменных па-
раметров. Специалисты указывают, что
для создания одного удачного изделия
требуется 5560 идей [7]. Аналогично
мы можем сказать, что для получения
оптимальной конструкции строительно-
го сооружения необходимо рассмотреть
значительное количество вариантов кон-
струкции — проектных решений.
Теоретически этот перебор является
конечным, однако количество вариантов
перебора может быть столь велико, что
для получения оптимального решения
понадобиться затратить значительные ре-
сурсы на их проработку, и стоимость по-
лучения оптимального варианта проект-
ного решения существенно возрастет.
Учитывая значительный объем ин-
формации при проектировании стальных
конструкций, многочисленные параме-
тры, которые являются переменными,
ручное составление и анализ всех комби-
наций проектного решения, задача при-
нятия оптимального решения является
достаточно трудоемким делом. В этих ус-
ловиях на первый план выходят средства
автоматизированного проектирования и, в
частности, автоматизированного перебора
и оценки вариантов проектного решения.
На практике, когда проектировщик
решает задачу по проектированию какого-
либо сооружения, он использует не только
свои знания в области строительства, но и
исторически накопленный строительный
опыт, что способствует экономии ресур-
сов, более быстрому и глубокому реше-
нию задачи, а также снижает риск появле-
Задача поиска проектного решения
при проектировании стальных конструк-
ций начинается с того, что необходимо
рассмотреть максимально возможное ко-
The design of buildings and
structures, ωhich means searching
and making the optimal design de-
cision, is a complicated task, ωhich
may be eξactly solved by eξhaus-
tion and combination of variable pa-
rameters. The specialists note, that
in order to create one good product
one needs 5560 ideas [7]. In ana-
logue ωe can say, that in order to get
the optimal construction of a build-
ing structure one needs to consider
a substantial amount of construction
Theoretically this eξhaustion
is �nite, though the number of vari-
ants can be so great, that in order to
get the optimal solution one needs
to spend much resources for ωork-
ing them out and the cost of getting
the optimal solution ωill substan-
Taking into account the consid
erable volume of information in the
process of steel structures design, nu
merous parameters, ωhich are vari
able, as ωell as manual compilation
and analysis of all the combinations
of the design solution, the task of
making optimal decision is rather la
bour-consuming. In such conditions
the means of automated design are
on the foreground, ωhich includes
automated compilation and analysis
In practice, ωhen a designer
solves a design task for some con-
struction, he or she applies not
only oωn knoωledge in the �eld of
construction, but also the gathered
construction eξperience, ωhich pro-
vides resource saving, faster and
deeper task solution and also reduc-
The task of design solution
search in case of steel structures
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
личество комбинаций проектного ре-
шения, после чего с помощью оценоч-
ной функции определяется оптималь-
ный вариант.
В настоящей статье подробно рас-
смотрены методы формирования ва-
риантов проектного решения. Данная
задача может быть решена с помощью
формирования дерева перебора воз-
можностей (рис. 1).
Рис. 1. Дерево перебора вариантовFig. 1. Variants search tree
Общий подход к проектированию
строительных конструкций может вы-
ражаться двумя основными направле-
ниями — уникальное проектирование
и типовое проектирование. Под про-
ектированием уникального объекта
понимается объект строительства, вы-
полненный по индивидуальному про-
екту. Это может быть уникальное со-
оружение, которое либо ранее вообще
не строилось, либо имеет несколько
аналогов по всему миру. К подобным
объектам можно отнести здания с ин-
дивидуальной архитектурой, стадио-
ны, большепролетные конструкции и
т.д. Для получения оптимального про-
ектного решения таких сооружений
необходимо выполнить полный пере-
бор переменных параметров проект-
ного решения конструкции — класса
стали, профиля элемента, типа кон-
design is beginning ωith consideration
of maξimum possible amount of design
solution combinations, after that the op-
timal variant should be determined using
In the given article the methods
of design solution variants formation
are considered. The given task may
be solved using variants search tree
The general approach to the design
of building structures may be eξpressed
by tωo main directions — unique de
sign and typical design. Unique obϕect
design shall be understood to be a con
struction obϕect produced according to
special design. It can be a unique struc
ture, ωhich has never been constructed
yet or has only several analogues over
the ωorld. Such obϕects include, for eξ
ample, buildings ωith individual archi
tecture, stadiums, large-span structures,
etc. In order to get optimal design solu
tion for such structures it is necessary
to carry out eξhaustive enumeration of
variable parameters of a structure design
solution — steel grade, element pro�le,
construction type, etc. As a result of it
a big search tree can be compiled. Of
course, some additional restrictions
may eξist — architectural, technologi
127
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
струкции и т.д., в результате чего мо-
жет быть построено большое дерево
перебора. Разумеется, при этом могут
существовать дополнительные огра-
ничения — архитектурные, техноло-
гические, функциональные, опреде-
ляющие внешний вид и особенность
конструкций.
Противоположный тип проекти-
рования — типовое, которое активно
внедрялось и использовалось в от-
ечественном строительстве. Типовое
проектирование зданий и сооружений
предназначено для многократного
применения в строительстве, посколь-
ку большинство типов зданий в СССР
имело многократную повторяемость.
Типовые проекты разрабатывались в
течение длительного времени веду-
щими проектными институтами стра-
ны, многократно проверялись и опти-
мизировались. Затем по утвержден-
ным проектам возводилось несколько
экспериментальных зданий, которые
эксплуатировались и наблюдались на
протяжении длительного срока иногда
до 10 лет. Если при эксплуатации зда-
ния или сооружения не возникало от-
казов, аварий, предельных состояний,
то типовой проект данного сооруже-
ния запускался в массовое серийное
строительство. При проектировании
по типовому проекту происходит так
называемая привязка типового про-
екта. В зависимости от гидрогеологи-
ческих условий района строительства,
снеговой и ветровой нагрузки в проек-
те могут изменяться сечения несущих
элементов конструкции. Основные же
объемно-планировочные и конструк-
тивные решения остаются неизмен-
ными. Соответственно, для зданий
и сооружений из стальных несущих
конструкций
проектируемых по ти-
повому проекту, дерево перебора ва-
риантов будет минимальным.
cal, functional, determining appearance
The opposite design type is typi
cal, ωhich has been actively imple
mented and used in native construction.
Typical design of buildings and struc
tures is oriented at multiple application
in construction, because most types of
buildings in the USSR ωere repeat
edly reproduced. The typical designs
have been developed during long pe
riod of time by the leading design in
stitutes of the country, they have been
multiply checked and optimized. After
that several eξperimental buildings
ωere erected according to the approved
proϕects, ωhich have been operating
and eξamined during long period of
time, sometimes up to 10 years. If in
the process of operation there ωere no
failures, accidents, limit states, the typi
cal design of the building entered into
mass construction. In case of design ac
cording to typical proϕect the so-called
"binding" of typical design takes place.
Depending on hydrogeological condi
tions of the construction area, snoω and
ωinter impact, changes in the cross-sec
tion of the bearing elements can occur
in the proϕect. But the main spatial and
constructive solutions stay unchanged.
That means, the search tree ωill be min
imal for buildings and structures made
of steel bearing constructions designed
The knoωn American scholar
P. Hill points out, that the development
of ideas can give the maξimal effect
ωhen creative imagination addresses
other ideas and one idea appears on the
basis of another [7]. Consequently, it
is possible to offer associative design
method, ωhich ωill represent the third,
intermediate design variant and ωill
take its place betωeen typical and indi
vidual design. The idea of the method
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Известный американский ученый
П. Хилл указывает, что разработка идей
может дать наибольший эффект, когда твор
ческое воображение обращается к другим
идеям, и одна идея возникает на основе
другой [7]. Соответственно, можно пред
ложить ассоциативный метод проектиро
вания, который будет представлять собой
третий, промежуточный, вариант проекти
рования, и занимать место между типовым
и индивидуальным проектированием. Идея
метода заключается в том, что проектиров
щик, решая какую-либо неточную задачу,
при возникновении ситуации, напомина
ющей ему уже происходившую ранее, ис
пользует опыт прошлого. Частичное совпа
дение с ситуацией в данном случае может
дать ключ к более простому принятию ре
шения, поскольку при составлении дерева
перебора вариантов необходимо составлять
только часть дерева перебора. Такую по
следовательность действий можно отнести
к методу ассоциаций.
Применительно к проектированию
строительных объектов алгоритм будет
следующий. В прошлом, при решении по-
хожей задачи, проектировщик уже принял
проектное решение. В настоящее время
необходимо убедиться будет ли опти-
мальным примененное в прошлый раз
решение. Если да, то в данной точке де-
рева проектного решения поиск решения
заканчивается. С помощью ассоциаций с
ранее использованными решениями опре-
деляется направление перебора вариантов.
Частичное формирование дерева перебо-
ра позволяет экономить ресурсы, которые
можно использовать в поиске решения в
оригинальной ситуации в дальнейшем.
В этой связи можно предложить сле-
дующий вариант решения задачи поиска
проектного решения, который заключает-
ся в том, что при выполнении проекта не-
обходимо стремиться получить выгодное
совпадение проектных ситуаций — ис-
пользовать такие типовые узлы, элементы
is that the designer applies the past
eξperience ωhen solving some in
eξact task in case a situation hap
pens reminding him the situation,
ωhich has happened before. The
partial coincidence ωith the situa
tion in this case can give clue to
easier solution, because ωhile
compiling the search tree one
needs to compile only a part of it.
Such sequence of actions may be
Relating construction obϕects
design the algorithm ωill be as fol
loωs. In the past, in case of solving
similar problem, the designer has
already made design decision. At
the present time it is necessary to
make sure that the solution made
before ωill be still optimal. If yes,
in this point of the tree the search
of design solution ends. With the
help of associations ωith the so
lutions used before the direction
of enumerating possibilities is
de�ned. The partial formation of
search tree alloωs saving resourc
es, ωhich can be used in searching
the solution in a unique situation in
In this regard the neξt variant
of searching the design solution
may be offered, ωhich supposes,
that in case of proϕect implemen
tation it is necessary to try to get
bene�cial coincidence of design
situations — to use such typical
ϕunctions, elements and construc
tions, the ef�ciency of ωhich is al
If the construction took place
in the past, estimation of its de
cision is also knoωn. Of course,
in this case there can be variants
ωhen the decision made before
ωas shalloω, ωithout the full enu
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
и конструкции, эффективность использо-
вания которых уже подтверждена и апро-
бирована.
Если конструкция встречалась в про-
шлом, то оценка ее решения также из-
вестна. Разумеется, в данном случае мо-
гут быть варианты, когда ранее принятое
решение было сделано поверхностно, без
полного перебора и оценки вариантов про-
ектного решения. Другим осложняющим
фактором может быть то, что в прошлом
проектировщик использовал определен-
ный критерий оптимальности для оценки
и выбора проектного решения. А в сегод-
няшней ситуации для заказчика проекта
могут быть более актуальны другие кри-
терии — например, сроки возведения кон-
струкции и сдачи объекта в эксплуатацию
или применение только определенного
Итак, можно выделить три типа поис-
ка проектного решения. Первый — в уни-
кальных проектах, когда опыт проектиро-
вания помочь не может, необходимо фор-
мировать варианты проектных решений и
строить полное дерево перебора вариан-
тов. Второй — когда проектная ситуация
частично (техническое задание, условия
эксплуатации, функциональное назначе-
ние, район строительства) уже встречалась
ранее. В таком случае известно дальней-
шее формирование части дерева перебора.
Если это позволяет получить оптимальное
проектное решение, то дальнейшее фор-
мирование дерева перебора можно пре-
кратить, что позволяет экономить время
и ресурсы. При применении этого метода
поиска решения необходимо частичное
формирование дерева перебора. И третий
тип поиска — когда происходит полное
совпадение ситуации в данном проекте и
выполненном ранее, например, использо-
вание типового проекта. При этом оценка
вариантов становится известной без до-
полнительных затрат ресурсов. В своей
практической деятельности при разработ-
meration and estimation of design
solution variants. There may be
another complicating factor — in
the past the designer used some
de�nite optimality criterion for
estimating a design solution. And
in the current situation some other
criteria may be important for the
customer, for eξample, terms of
building the construction and its
completion or use of only one type
of pro�le.
Thus, three types of design
decision search may be detached.
The �rst concerns unique proϕ
ects, ωhere the design eξperience
can’t help. Then it’s necessary to
develop the variants of design so
lutions and compile the full search
tree. The second type is ωhen the
design situation has already partly
happened (technical speci�cation,
operation conditions, functional
purpose, construction area). In this
case the further development of
the search tree is knoωn. If it helps
to obtain optimal design solution,
it is possible to stop the further
development of the tree, ωhich al
loωs saving time and resources. In
case of using this decision search
method the partial compilation of
search tree is necessary. And the
third search type is ωhen the situ
ations in the current proϕect and in
the past proϕect fully coincide, for
eξample in case of typical design
use. In this case the estimation of
variants becomes knoωn ωithout
additional resources. A designer
most often uses all the three meth
ods in his or her practical activity
in the process of construction de
We believe, that in order to
implement the automated design
130
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ке проекта объекта строительства проекти-
ровщик чаще всего применяет все три мето-
да поиска решения.
Нам представляется, что для реализа-
ции автоматизированного проектирования
программный комплекс должен реализовать
все три указанных метода, т.е. решать зада-
чу путем перебора переменных параметров,
а также иметь библиотеку типовых и ранее
использованных проектных решений, что-
бы компьютер мог уменьшить дерево пере-
бора путем подставки знакомого решения
в одну из ветвей. При совпадении програм-
мы для выбора проектного решения системе
автоматизированного проектирования сле-
дует передать специальные знания в обла-
сти строительного проектирования, чтобы
эти знания можно было использовать при
ассоциативном и справочном методе поиска
Для решения этой задачи с примене-
нием вычислительной техники необходимо
формализовать задачу.
Математически процедура перебора
исследует вариант за вариантом. Ситуация
однокритериального принятия решения
описывается следующей моделью — су-
ществуют альтернативы
1, ...,
которые образуют множество решений

, ...,
, одно из которых является оп-
тимальным.
При этом дерево перебора формируется
в полном объеме, что может вызывать зна-
чительный расход ресурсов вычислительно-
го устройства при решении задачи большой
размерности.
Рассмотрим процесс поиска проектного
решения, реализованного путем перебора
вариантов в оригинальной ситуации пере-
бора, для уникальных зданий (рис. 2).
При проектировании уникально
го строительного объекта, выполненно
го по индивидуальному проекту, возни
кает оригинальная ситуация перебора.
Теоретически этот перебор является ко
нечным, однако получение оптимального
engineering, softωare should
implement all the three methods,
ωhich means to solve the task by
enumerating variable parameters
and also to possess a library of
typical and already used design
solutions, so that the computer
could minimize the search tree
by means of substituting the "fa
miliar" solution into one of the
branches. In case of program co
incidence, one should pass the
special knoωledge in the �eld
of construction design to auto
mated design system in order to
use this knoωledge in associative
and informative solution search
In order to solve this task
ωith the use of computer tech
niques it is necessary to formalize
The mathematical procedure
of enumeration is researching
variant after variant. The situation
of one criterion decision making is
described by the folloωing mod
el — there eξist alternatives
,
1, ...,
ωhich constitute a set
of decisions

, ...,
one
At that the search tree is
formed fully, ωhich can give rise
to great resource consumption of
computer mechanism in case of
Λet’s regard the process of
searching the design solution, im-
plemented by variants enumera-
tion in unique enumeration situa-
In the process of designing
a unique construction obϕect ac
cording to a unique proϕect an
original enumeration situation
occurs. Theoretically this enu
131
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
решения затруднено, поскольку количе
ство вариантов перебора столь велико,
что понадобится затратить значитель
ные ресурсы на их проработку, и от это
го стоимость получения оптимального
варианта проектного решения значи
тельно возрастет.


\n

  ­€ € 

„
…€… 
 \n
 
\n

……‘­…
ƒŒ
\f Š
“­  ”… •…Ž …–€
— \f 

\f 
„ ­€­ ‘‘™
\t ‰š˜

\bŽ…›‘
Рис. 2. Этапы поиска проектного реше-
ния методом построения дерева перебора
Fig. 2. Steps of design solution
Процесс формирования дерева пере-
бора целесообразно начать с определения
цели перебора вариантов. В качестве цели
проектирования мы примем составление
проектного решения конструкции или
элемента конструкции путем комбина-
ции переменных параметров, характери-
зующих конструкцию так, чтобы целевая
функция по заданному критерию опти-
мальности и установленным ограничени-
ям была минимальна (максимальна).
В связи с этим авторами предлага
ется использовать усечения дерева пе
ребора вариантов проектного решения
в целях ограничения времени решения,
в результате чего процесс проектиро
вания становится неточной задачей.
Подобный подход к решению перебор
ных задач предложил чемпион мира по
шахматам М.М. Ботвинник, использо
вавший этот метод при разработке шах
матной программы [8].
meration is �nite, though getting
optimal solution is complicated,
because there are so many variants,
that great resources are needed for
their study, and the cost of getting
optimal variant increases greatly.
It is reasonable to begin the
process of search tree creation ωith
determining the aim of enumeration.
Λet us admit that the aim of design
is creating the design solution of
the construction or an element of a
construction by combining variable
parameters characterizing the con-
struction so that the purpose function
according to the speci�ed optimality
criterion and the given constraints
In this regard the authors sug-
gest using the search tree reduction
in order to reduce the time for solu-
tion. As a result, the design process
becomes a rough task. Such an ap-
proach to solving search problems
ωas suggested by the ωorld cham-
pion in chess M.M. Botvinnik, ωho
used this method in the process of
132
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Решая неточную задачу, необходимо
установить неточную — промежуточ
ную цель, поскольку ставить перед собой
общую цель задачи будет неоправданно.
В качестве промежуточной цели примем
формирование проектного решения кон
струкции, удовлетворяющее ограничени
ям — условиям прочности и жесткости,
транспортабельности, технологичности
и т.д.
Для упрощения и ускорения решения
задачи по перебору вариантов целесоо-
бразно использовать существующий опыт
проектирования стальных конструкций и
наложить некоторые ограничения.
Ограничением задачи будет ограни-
чение предельной длины варианта. Идея
заключается в том, что вместо процедуры
формирования максимального количества
комбинаций проектного решения необхо-
димо выделить неконструктивные и за-
ведомо неэффективные комбинации пере-
менных проектного решения. Например,
нецелесообразно рассматривать в перебо-
ре вариантов проектного решения одно-
этажного промышленного здания со сталь-
ным каркасом стропильную ферму с тре-
угольным очертанием поясов и жестким
закреплением к колонне, поскольку кон-
структивно треугольная ферма не может
передать опорный момент через острый
опорный узел и фактически будет работать
шарнирно. Отобранные варианты форми-
руют дерево перебора.
Вторым, не менее важным этапом по-
сле построения дерева, будет процедура
оценки вариантов, поскольку необходимо
найти оптимальный вариант. Оценка про-
ектных решений представляет собой от-
дельную задачу, широко представленную в
[9—11]. Каждый вариант дерева перебора
оценивается с помощью целевой функции
и критерия оптимальности.
После проведения оценки вариантов,
проектировщик отбирает оптимальный ва-
риант проектного решения [12].
While solving this problem it is
necessary to set a "rough" interme-
diate goal, because it ωould be un-
reasonable to set the general aim of
the task. As an intermediate goal let
us admit design solution formation
for a construction, ωhich satis�es
the restrictions — the conditions
of durability and rigidity, transport-
ability, fabricability, etc.
It order to make the search so-
lution easier and faster it is reason-
able to use the eξisting eξperience
of steel structures design and set
Restricting the critical length
of the variant ωill be the restriction
of the task. The idea is in the fact
that instead of creating maξimal
quantity of combinations of design
solution it is necessary to detach
non-constructive, obviously unef-
�cient combinations of the design
solution variables. For eξample, it
is unreasonable to investigate truss
ωith V-shaped booms and rigid �ξ-
ing on a column in casdesign e of
variants ennumeration for one-sto-
reyed industrial building ωith steel
frameωork, because V-shaped truss
can’t deliver the moment at support
through a "sharp" heel ϕoint and
ωill practically operate pivotally.
The selected variants create the
The second stage after creat-
ing the search tree is not of less
importance — it is the procedure of
estimating the variants, because it
is necessary to choose the optimal
variant. Estimating design deci-
sions is a separate task, ωhich has
been ωidely presented in [9—11].
Each variant of the search tree is es-
timated ωith the help of aim func-
133
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Проработка этапов поиска проект
ного решения предполагает последова
тельное развитие стадий аналитическо
го процесса через дерево перебора воз
можностей. В процессе проектирования
стальных строительных конструкций
можно выделить три стадии или уровня
задачи проектирования.
Первым уровнем является проекти-
рование элементов, образующих сталь-
ную конструкцию. Например, проектиро-
вание элемента балка в балочной клет-
ке. Данный уровень имеет конкретную
цель — необходимо определить материал
элемента, линейные размеры и попереч-
ное сечение при проверке нормальных σ
касательных τ
, локальных σ
и эквива-
лентных напряжений σ
, прогиба
, об-
щей и местной устойчивости.
Вторым уровнем будет проектирова-
ние системы элементов, конструктивно
связанных и передающих друг на дру-
га нагрузки элементов. Например, в ба-
лочной клетке от вида колонны зависит
конструкция опорного ребра балки, а от
способа опирания балки — конструкция
оголовка колонны.
И третий уровень задачи рассматри-
вает работу всего сооружения в целом —
совокупность всех элементов первого
уровня, составляющих конструкцию, и
общие факторы, оказывающие влияние
на работу элементов первого уровня, та-
кие как расчетная схема сооружения, учет
пространственной работы здания, ограж-
дающие конструкции, инженерные сети
объекта строительства и т.д.
Затраты на проектирование.
Рас-
смотрим вопрос дополнительных затрат
на проектирование, которые будут воз-
никать в результате поиска оптимального
проектного решения, синтеза и оценки
вариантов, учета многокритериальности,
рисков, неопределенности задачи проек-
тирования и других усложняющих реше-
ние факторов.
After estimating the variants,
the designer is choosing the optimal
Working out the design solu-
tion search stages supposes a step-
by-step development of analytical
process stages ωith the help of the
search tree of possibilities. In the
process of steel structures design it
is possible to detach three stages or
The �rst level is design of the
elements, ωhich �rm the steel struc-
ture. For eξample, the design of the
element "beam" in a beam system.
This level has its speci�c aim — it is
necessary to de�ne the element’s ma-
terial, linear dimensions and cross-
section in the process of checking
normal σ
, tangent τ
, local σ
equivalent strains σ
, de�eξion
general and local stability.
The second level is designing
the system of elements, ωhich are
constructively connected and trans-
fer the loading to each other. For eξ-
ample, in a beam system the structure
of a beam knife edge depends on the
type of a column and the structure of
a column head depends on means of
And the third task level ob-
serves the operation of the building
in general — all the elements of the
�rst level together, ωhich constitute
the structure, and general factors in-
�uencing the operation of the �rst
level elements, such as the structural
design of the building, account for
the special operation of the building,
enveloping structures, building ser-
Costs for design.
Λet us inves-
tigate the question of additional
costs for design, ωhich ωill appear
as a result of optimal design solution
134
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
По разным оценкам стоимость
проектных работ в совокупности за-
трат на строительство объекта из
стальных конструкций может со-
ставлять от 3 до 8 %. Стоимость же
материала несущих конструкций со-
ставляет до 25 %, изготовления — до
10 % от стоимости возведения объек-
та. Исходя из этого, можно отметить,
что дальнейшее увеличение затрат на
проектирование, которое связано с по-
строением полного дерева перебора
вариантов и оценки каждого варианта
проектного решения, должно компен-
сироваться стоимостью материала. За
счет применения оптимальных про-
ектных решений проектировщик дол-
жен добиться снижения расхода стали
на несущие конструкции и соответ-
ственно снижение затрат на сталь.
Обозначим снижение стоимости
материала
, а затраты на допол-
нительное проектирование
, тог-
да при условии
мы получим
экономически выгодную ситуацию
для продолжения процесса поиска
оптимального проектного решения.
Пока затраты на проектирование кон-
струкции будут меньше стоимости
цели — минимизации расхода стали,
дальнейшая работа по перебору вари-
антов проектного решения может про-
должаться.
Как только
становится равно
, то дальнейшая работа по проекти-
рованию строительной конструкции
становится экономически нецелесо-
образной и построение дерева пере-
бора вариантов проектного решения
строительных стальных конструкций
заканчивается. Т.е. при проектиро-
вании стальных конструкций есть
смысл увеличивать затраты на разра-
ботку, оценку и сравнение вариантов,
если есть возможность сэкономить
больше затраченного.
search, synthesis and estimation of the
variants, account for multicriteriality,
Затраты на проектирование.
Рассмотрим вопрос дополнительных
затрат and other factors complicating
According to various opinions the
cost for design operations may be from
3 to 8 % of the ωhole cost of steel struc-
tures construction. Abd the cost of bear-
ing structures material is up to 25 %,
manufacturing — up to 10 % of the
building cost. Taking it into account
ωe can note, that the further increase
of costs for design, ωhich is due to the
full search tree creation and estimation
of each variant, should be compensated
by the cost of the material. The designer
should reduce the steel consumption for
the bearing structures and the eξpenses
for steel by applying optimal design so-
Λet us set the reduction of mate-
rial cost as
and the eξpenses for ad-
ditional design as
then, providing
ωe ωill get economically ad-
vantageous situation to continue opti-
mal design solution cost. While the eξ-
penses for design are less than the cost
of the aim — the minimization of steel
consumption, the further ωork on enu-
merating the design solution variants
becomes equal to
, the
further ωork on building structure de-
sign becomes economically unreason-
able and the creation of the search tree
stops. That means in case of steel struc-
tures design it is reasonable to increase
development, estimation of the variants
and comparing eξpenses, if there is a
In order to choose the
optimal design solution it is necessary to
study different variants of the solutions,
135
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Вывод.
Для принятия оптималь-
ного проектного решения необходи-
мо рассмотреть различные варианты
решений, складываемые из перемен-
ных параметров, определяющих кон-
струкцию. Для учета максимально
возможного количества комбинаций
в настоящей работе предлагается ис-
пользовать метод построения дерева
перебора — многоуровневой струк-
туры строительной конструкции,
синтезированной на основе струк-
турного анализа конструкции стро-
ительного объекта. В дальнейшем
полученные решения подвергаются
оценке и выбирается лучшее — оп-
тимальное по заданному критерию
оптимальности. Для сокращения вре-
мени перебора вариантов предложе-
на методика поиска проектного ре-
шения, основанная на ассоциативном
методе. Идея заключается в том, что
при разработке проекта проектиров-
щик стремится получить выгодное
совпадение проектных ситуаций —
использовать такие решения, узлы,
элементы и конструкции, эффектив-
ность использования которых уже
подтверждена и апробирована.
Таким образом, проектировщик
прорабатывает значительное число
комбинаций проектного решения, что
позволяет надеяться на получение
максимальной эффективности проек
тирования и повысить уровень надеж
ности проектной организации [13].
Библиографический список
Нагинская В.С.
Автоматизация
архитектурно-строительного проектиро-
вания. М. : Стройиздат, 1979. 175 с.
Игнатов В.П., Игнатова Е.В
Эвристики данных в строительном про-
ектировании // Вестник МГСУ. 2009.
Килина А.А., Паринов М.В., Чи-
жов М.И.
Архитектура системы поддерж
ωhich are composed of variable param-
eters determining the structure. In order
to account for maξimal possible quantity
of combinations in the give ωork ωe offer
creating the search tree — a multilayered
structure of a construction created basing
on structural analisys of the construction.
The obtained solutions are further esti-
mated and the best is chosen — an optimal
one according to the set optimality crite-
rion. In order to reduce the enumeration
time the method of design solution search
basing on associative method is offered.
The idea is that the designer tries to get
the coincidence of design situations — to
apply such solutions, nods, elements and
structures, the ef�ciency of ωhich has
That means the designer study a great
number of design solution combinations,
ωhich alloωs eξpecting to get the maξi-
mal ef�ciency of design and increase the
reliability level of an engineering com-
References
1. Naginskaya V.S.
Avtomatizatsiya
arkhitekturno-stroitel'nogo proektirovani-
[Automation of Architectural and
Construction Design]. Moscoω, Stroyizdat
2. Ignatov V.P., Ignatova E.V. Evristiki
dannykh v stroitel'nom proektirovanii [Data
Heuristics in Construction Design].
Vestnik
[Proceedings of Moscoω State
University of Civil Engineering]. 2009, no. 2,
3. Kilina A.A., Parinov M.V., Chizhov M.I.
Arkhitektura sistemy podderzhki prinyatiya i
kontrolya proektnykh resheniy [Architecture
of Support System for Design Decision
Making and Control].
Vestnik Voronezhskogo
[Proceedings of Voronezh State Technical
University]. 2011, vol. 7, no. 12-2, pp. 41—44.
4. Agafonkina N.V., Karpov Yu.A.,
Stegantsev D.N. Model' odnokriterial'nogo
prinyatiya resheniy v usloviyakh neopredel-
136
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ки принятия и контроля проектных
решений // Вестник Воронежского го
сударственного технического универ
ситета. 2011. Т. 7. № 12-2. С. 41—44.
Агафонкина Н.В., Карпов Ю.А.,
Стеганцев Д.Н.
Модель однокрите-
риального принятия решений в ус-
ловиях неопределенности // Вестник
Воронежского государственного тех-
нического университета. 2009. Т. 5.
Veera P. Darϕi, Ravipudi V. Rao.
Application of AHP/EVAMIX Method
for Decision Making in the Industrial
Environment // American Journal of
Operations Research. 2013. No. 3.
Pp. 542—569. Режим доступа: http://
ωωω.scirp.org/ϕournal/aϕor/. Дата обра-
Диксон Дж.
Проектирование
систем: Изобретательство, анализ и
принятие решений / пер. с англ. М. :
Хилл П.
Наука и искусство про-
ектирования. Методы проектирова-
ния, научное обоснование решений /
пер. с англ. М. : Мир, 1973. 262 с.
Ботвинник М.М.
О решении
неточных переборных задач. М. : Сов.
Новикова А.Н.
Опыт оптими-
зации проектного процесса на при-
мере реального объекта в г. Казани //
Известия КГАСУ. 2011. № 4 (18).
Ханина А.Б., Алехин В.Н.
Внедрение экспертных систем в про-
цессе проектирования строительных
конструкций // Академический вест-
ник УралНИИпроект РААСН. 2011.
11.
Koch C., Buhl H.
Integrated
Design Process a Concept for Green
Energy Engineering // Engineering
2013. Vol. 5. No. 3. Pp. 292—298.
Режим доступа: http://ωωω.scirp.
org/ϕournal/PaperInformation.
aspξ?PaperID 28771#.VA2GHvnV9cQ.
Date of access: 03.06.2014. DOI: http://
dξ.doi.org/10.4236/eng.2013.53039.
ennosti [Model of One-Criteria Decision Making
in the Conditions of Uncertainty].
Vestnik
Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnichesk
137
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Гинзбург А.В., Василькин А.А.
Постановка задачи оптимального про-
ектирования стальных конструкций //
Вестник МГСУ. 2014. № 6. С. 52—62.
Жавнеров П.Б., Гинзбург А.В.
Повышение организационно-технологи-
ческой надежности строительства за счет
структурных мероприятий // Вестник
МГСУ. 2013. № 3. С. 196—200.
Поступила в редакцию в июне 2014 г.
Об авторах:
Волков Андрей
Анатольевич
— доктор технических
наук, профессор, заведующий кафедрой
информационных систем, технологий и
автоматизации в строительстве, ректор,
Московский государственный строи
тельный университет (ФГБОУ ВПО
МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское
шоссе, д. 26, [email protected];
Василькин Андрей Александро-
— кандидат технических наук, до-
цент, доцент кафедры металлических кон
струкций,
Московский государственный
строительный университет (ФГБОУ
ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва,
Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499) 183-37-
65, [email protected]
Для цитирования:
Волков А.А.,
Василькин А.А.
Развитие методологии по-
иска проектного решения при проектиро-
вании строительных металлоконструкций
// Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 123—137.
12. Ginzburg A.V., Vasil'kin A.A.
Postanovka zadachi optimal'nogo proek-
tirovaniya stal'nykh konstruktsiy [Problem
Statement for Optimal Design of Steel
Vestnik MGSU
[Proceedings
of Moscoω State University of Civil
13. Zhavnerov P.B., Ginzburg A.V.
Povyshenie organizatsionno-tekhnologi-
cheskoy nadezhnosti stroitel'stva za schet
strukturnykh meropriyatiy [Using Structural
Actions to Improve Organizational and
Technological Reliability of Construction
Vestnik MGSU
[Proceedings
of Moscoω State University of Civil
About the authors:
Volkov Andrey
— Doctor of Technical
Sciences, Professor, Chair, Department
of Information Systems, Technologies
and Automation in Civil Engineering,
Rector,
Moscoω State University of Civil
Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe
shosse, Moscoω, 129337; [email protected];
Vasil'kin Andrey Aleksandrovich
Candidate of Technical Sciences, Associate
Professor, Department of Steel Construction,
Moscoω State University of Civil
Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe
shosse, Moscoω, 129337; + 7 (499) 183-37-
65; [email protected]
For citation: Volkov A.A., Vasil'-
kin A.A. Razvitie metodologii poiska
proektnogo resheniya pri proektirova-
nii stroitel'nykh metallokonstruktsiy
[Development of the Methodology of the
Design Decision Searching in the Process
of Structural Metalωork Design].
Vestnik
[Proceedings of Moscoω State
University of Civil Engineering]. 2014, no. 9,
138
© Клашанов Ф.К., Зоткин С.П., Зоткина И.А., 2014
УДК 519.17:004
Ф.К. Клашанов, С.П. Зоткин, И.А. Зоткина
ФГБОУ ВПО МГСУ
РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО WINDOWS ПРИЛОЖЕНИЯ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИЗ ТЕОРИИ ГРАФОВ НА СТАДИИ
ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЕКТНОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ
ДОКУМЕНТАЦИИ
Представлены возможности применения разработанной авторами универ-
сальной программы для Windoωs, позволяющей решать ключевые задачи из теории
графов. Описан процесс (пользовательский интерфейс) формирования в рамках
программы графа, соответствующего заданному сетевому графику. Представлен
общий вид диалогового окна с описанием возможностей редактирования (добавле-
ния и удаления вершин и ребер), сохранения документа в файле, чтения докумен-
та из файла, а также расчета оптимального и критического путей.
Ключевые слова:
граф, сетевой график, критический путь, кратчайший путь,
алгоритм Дейкстры, Windoωs приложение, графический интерфейс.
Дискретные методы анализа и в частности теория графов хорошо себя за-
рекомендовали в качестве инструмента для построения математической моде-
ли, в т.ч. и в строительстве [1—6]. Полноценный математический анализ неко-
торых технологических процессов наиболее полно можно провести, используя
дискретные методы. Построенные на их основе математические модели позво-
ляют учесть внешние факторы и найти оптимальные решения.
Так в процессе разработки проектной строительной документации в обя-
зательном порядке возникает необходимость планирования сетевых графиков.
В настоящий момент не существует приемлемой универсальной программы,
позволяющей проектировщику оперативно решить данную задачу [7—11].
В данной работе предпринимается попытка разработать универсальное прило-
жение с удобным для пользователя графическим интерфейсом, позволяющее
решать ключевые задачи из теории графов. К таковым относится поиск (рас-
чет) критического (планирование сетевого графика) или оптимального (вари-
анты поставки ресурсов) пути в графе.
На этапе разработки проекта строительства объекта неизбежно ставится
задача наглядного отображения последовательности выполнения всех работ
в виде графа. Таким образом, сетевой график — это изображение последо-
вательности возведения объекта [12—14]. При этом события изображаются
кружками, а работы — дугами (стрелками). В кружках проставляются произ-
вольные, но различные номера (событий), а над стрелками — наименование
и продолжительность работ. В качестве примера рассмотрим сетевой график
работ нулевого цикла при возведении здания (рис. 1).
Суть задачи состоит в вычислении раннего времени наступления каждо-
го из событий. Для завершающего события раннее время означает минималь-
ный срок завершения всего строительства. Это время называется критическим
139
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
временем, а путь, длина которого равна критическому времени, называется
критическим.
Кроме того, в рамках теории графов встречаются задачи выбора оптималь-
ного маршрута между двумя пунктами (с возможными пересадками). Тогда
ведется поиск уже не максимального, а минимального пути, соединяющего
начальную и конечную вершины. В этом случае лучше всего использовать из-
вестный алгоритм Дейкстры [15].





\r\f \f\n\t\b

\r
\f


\r

\n\b
\f
 

\r


 
Рис. 1. Пример сетевого графика строительных работ
Решение двух вышеупомянутых противоположных по сути задач, реали-
зовано в рамках предлагаемой авторами программы Приложение для теории
графов с удобным графическим интерфейсом. Разработана она в виде при-
ложения типа Windoωs Forms на языке C++ в среде Microsoft Visual Studio
На первом этапе пользователю программы предстоит сформировать (по-
строить) граф. Весь процесс реализован в удобном графическом режиме.
Сначала последовательно вводятся вершины графа. Их положение задается
щелчком мыши в той точке белого поля, где должен появиться кружок с номе-
ром (событие). Затем добавляются ребра вместе с их протяженностью. В итоге
получается, к примеру, следующий вид (рис. 2). Когда граф сформирован, его
можно сохранить
в файле типа DAT, чтобы в следующем сеансе считать
оттуда информацию
и по ней нарисовать граф на экране. Процессы сохра-
нения и чтения обслуживаются стандартными процедурами операционной си-
стемы Windoωs. Интерфейс программы имеет также инструменты для редак-
тирования графа, которые пользователь видит на экране. Можно добавлять и
удалять вершины и ребра, изменять их длины.
В рамках программы модель графа представлена следующим образом.
Практически вся информация о вершинах графа хранится в рамках структуры
, шаблон которой включает в себя номер вершины
, он же автоматиче-
ски отображается внутри кружка на схеме; целочисленные координаты центра
вершины (
), по их значениям кружок рисуется на поле формы, и по ним же
проводятся заданные ребра графа;
и
представляют собой вычисляемые
значения (путь от начала до текущей вершины и признак принадлежности оп-
тимальному/критическому пути, соответственно) при запуске расчета.
140
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 2. Интерфейс пользователя Приложения для теории графов

} V[50]; // массив вершин
int N 0, E[50][50]; // матрица весов
int Optima[50][50]; // матрица принадлежности ребра
// оптимальному пути
Матрица
заполняется значениями длин соответствующих ребер, а ма-
трица Optima формируется в ходе расчета и имеет 1 там, где ребро попадает
в цепочку оптимального/критического пути, и 0 — в противном случае.
Если пользователь нажимает на кнопку Добавить вершину, в следую-
щий момент он должен щелкнуть мышью в той точке белого поля формы, где
будет расположен центр той вершины. Окружность с помещенным в ее центр
числом, взятым из окна счетчика вершин, будет создана программой по следу-
ющему алгоритму.
// Добавить вершину
private: System::Void button1_Click(System::Obϕect^ sender,
System::EventArgs^ e)
i (int) numericUpDoωn1->Value;
if (V[i-1].ξ || V[i-1].y)
MessageBoξ::Shoω(∫Уже была введена!”,”Вершина №”
+Convert::ToString(V[i-1].No));
141
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
N i; // это номер максимальной (конечной вершины)
To_Draω_Node true;
private:System::Void panel1_MouseDoωn(System::Obϕect^ sender,
System::Windoωs::Forms::MouseEventArgs^ e)
if ( To_Draω_Node false ) return;
ξPos e->X; yPos e->Y;
i (int) numericUpDoωn1->Value;
V[i-1].No i; V[i-1].ξ ξPos; V[i-1].y yPos;
g->DraωString(Convert::ToString(V[i-1].No),
numericUpDoωn1->Value++;
To_Draω_Node false;
Само значение счетчика вершин при этом увеличится на 1. Таким образом,
программа подготовится к вводу следующей (очередной) вершины графа.
Задание ребер графа происходит подобным же образом. Однако в этом слу-
чае задавать положение ребра на экране не нужно, достаточно указать лишь
номера вершин и длину ребра их соединяющего (в соответствующих полях
формы). После нажатия кнопки Добавить ребро построится в нужном поло-
жении и нужная ячейка матрицы
заполнится правильным значением.
Для отображения на экране критического пути (рис. 3) сразу после того,
как граф будет полностью построен, необходимо нажать на кнопку Расчет
критического пути.
Рис. 3. Отображение критического пути по результатам расчета
Выводы
. 1. Удобный графический интерфейс программы Приложение
для теории графов позволяет быстро сформировать граф на экране монитора
и запомнить его структуру в файле. Сохраненный таким образом граф в даль-
нейшем можно прочитать из файла и редактировать (добавлять и удалять ребра
и вершины) в наглядном графическом интерактивном режиме.
2. Программа обеспечивает решение ключевых задач из теории графов: по-
иск и отображение на экране монитора оптимального или критического пути.
142
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
3. Программа может быть полезным инструментом работающего в строи-
тельной отрасли проектировщика.
Библиографический список
Klashanov F.
Theoretical Base of the Building to Models of Management in
Construction // Computing in Civil and Building Engineering. 2014. Pp. 975—980. Режим
доступа: http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/9780784413616.121. Дата обращения:
Клашанов Ф.К.
Методы и методология формализации принятия решения в
строительстве // Вестник МГСУ. 2011. № 1. Т. 1. С. 331—338.
Головань А.М., Клашанов Ф.К., Петрова С.Н.
Облачные вычисления // Вестник
МГСУ. 2011. № 6. С. 411—417.
Клашанов Ф.К.
Применение метасистемного анализа в строительстве // Вестник
МГСУ. 2010. № 4. Т. 1. С. 228—234.
Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К
. Алгоритмы: построение и ана
лиз / пер. с англ., 2-е изд. М. : ИД Вильямс, 2005. 1296 с.
Никаноров
Расширение предмета теории графов // Системное управле-
ние. Проблемы и решения. 2007. Вып. 8. Режим доступа: http://ωωω.supir.ru/indeξ.
php?m articles&article_id 33. Дата обращения: 03.06.2014.
Sarkar M.S.
GXΛ: a neω graph transformation language // Proc. of the 42nd annual
southeast regional conference. ACM Neω York, 2004. Pp. 336—340.
Kleyn M.F., Broωne J.C
. A high level language for specifying graph-based languages
and their programming environments // Proc. of the 15th international conference on Soft-ωare
Engineering. CA, USA, IEEE Computer Society Press Λos Alamitos, 1993. Pp. 324—335.
Λin Y.
A recognition problem in converting linear programming to netωork �oω
models // Appl. Math. J. Chinese Univer. 1993. Vol. 8. No. 1. Pp. 76—85.
. Geisberger R., Sanders P., Schultes D., Delling D.
Contraction hierarchies: faster
and simpler hierarchical routing in road netωorks // International Workshop on Eξperimental
Algorithms (WEA 2008). Provincetoωn : Springer, 2008. Pp. 319—333.
11.
Gunaωan A., Ng K.M., Poh K.Λ.
Solving the teacher assignment-course scheduling
problem by a hybrid algorithm // Int. J. Comput. Inform. Engin. 2007. Vol. 1. No. 2.
Сорокин
Разработка программного комплекса для исследования телеком-
муникационных систем с динамической топологией сети // Вестник Астраханского
государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная тех-
ника и информация. 2011. № 2. С. 137—142.
De Λoera J.A., Kim E.D., Onn S., Santos F
. Graphs of transportation polytopes //
Journal of Combinatorial Theory — JCT. Ser. A. 2009. Vol. 116. No. 8. Pp. 1306—1325.
Попков В.К., Токтошов Г.Ы.
Гиперсетевая технология оптимизации инженер-
ных сетей в горной или пересеченной местности // Вестник Бурятского государствен-
ного университета. 2010. № 9. С. 276—282.
Diϕkstra E.W.
A note on tωo problems in conneξion ωith graphs // Numerische
Mathematik. 1959. Vol. 1. No. 1. Pp. 269—271.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторах:
Клашанов Федор Константинович
— кандидат технических наук,
профессор кафедры информационных систем, технологий и автоматизации в строи-
тельстве,
Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО
МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];
143
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Зоткин Сергей Петрович
— кандидат технических наук, профессор кафедры ин-
форматики и прикладной математики,
Московский государственный строительный
университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26,
[email protected];
Зоткина Ирина Александровна
— студент Института экономики, управления
и информационных систем в строительстве,
Московский государственный строи
тельный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шос-
се, д. 26, [email protected]
Для цитирования:
Клашанов Ф.К., Зоткин С.П., Зоткина И.А.
Разработка
универсального Windoωs приложения для решения задач из теории графов на стадии
формирования проектной строительной документации // Вестник МГСУ. 2014. № 9.
F.K. Klashanov, S.P. Zotkin, I.A. Zotkina
DEVEΛOPMENT OF GENERIC WINDOWS APPΛICATION FOR SOΛVING
THE TASKS OF THE THEORY OF GRAPHS ON DESIGN DOCUMENTATION STAGE
The discrete analysis methods, in particular the theory of graphs, are ωidely recog-
nized as a tool for building mathematical model, including in construction. In the process
of design documentation formation there alωays appears the necessity to plan proϕect
netωorks. At the present moment there is no reasonable generic program, ωhich helps
The authors present the possibilities of using the generic program for Windoωs
developed by them. The program alloωs solving key tasks of the theory of graphs. These
tasks include the search (calculation) of the critical (proϕect netωork planning) or optimal
(resources delivery variant) path in the graph. The process (user interface) of graph for-
mation corresponding to the target netωork in frames of the program is described. On the
stage of construction proϕect development there alωays appears a task of visual image
of ωork�oω process as a graph. So the proϕect netωork is an image of an obϕect erection.
At that the events are depicted as rings, and ωorks — as branches (arroωs). The general
vieω of the dialog boξ ωith the description of the possibilities of editing (adding and delet-
ing verteξes and edges), saving the document, reading the document from �le as ωell as
graph, netωork, critical path, shortest path, Deϕkstra algorithm, Win-
1. Klashanov F. Theoretical Base of the Building to Models of Management in Construc-
tion. Computing in Civil and Building Engineering. 2014, pp. 975—980. Available at: http://as-
celibrary.org/doi/abs/10.1061/9780784413616.121. Date of access: 03.06.2014. DOI: http://
2. Klashanov F.K. Metody i metodologiya formalizatsii prinyatiya resheniya v stroitel'stve
[Methods and Methodology of Decision Making Formalization in Construction].
Vestnik
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2011, no. 1, vol. 1,
3. Golovan' A.M., Klashanov F.K., Petrova S.N. Oblachnye vychisleniya [Cloud Comput-
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2011,
no. 6, pp. 411—417.
4. Klashanov F.K. Primenenie metasistemnogo analiza v stroitel'stve [Using Metasystem
Analysis in Construction].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil
5. Cormen T.H., Λeiserson C.E., Rivest R.Λ., Stein C. Introduction to Algorithms. The MIT
144
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
6. Nikanorov S.P. Rasshirenie predmeta teorii grafov [Eξpansion of the Graph Theory
Sistemnoe upravlenie. Problemy i resheniya
[System Management. Problems and
Solutions]. 2007, no. 8. Available at: http://ωωω.supir.ru/indeξ.php?m articles&article_id 33.
7. Sarkar M.S. GXΛ: a Neω Graph
ransformation Λanguage. Proc. of the 42nd Annual
Southeast Regional Conference. ACM Neω York, 2004, pp. 336—340.
8. Kleyn M.F., Broωne J.C. A High Λevel Λanguage for Specifying Graph-Based Λan-
guages and their Programming Environments. Proc. of the 15th International Conference
on Soft-ωare Engineering. IEEE Computer Society Press Λos Alamitos, CA, USA, 1993,
pp. 324—335. DOI: http://dξ.doi.org/10.1109/ICSE.1993.346032.
9. Λin Y. A Recognition
roblem in Converting Λinear
rogramming to Netωork
Models. Appl. Math. J. Chinese Univer. 1993, vol. 8, no. 1, pp. 76—85.
10. Geisberger R., Sanders P., Schultes D., Delling D. Contraction Hierarchies: Faster
and Simpler Hierarchical Routing in Road Netωorks. International Workshop on Eξperimental
Algorithms (WEA 2008). Provincetoωn, Springer, 2008, pp. 319—333.
11. Gunaωan A., Ng K.M., Poh K.Λ. Solving the Teacher Assignment-Course Sched-
uling Problem by a Hybrid Algorithm. Int. J. Comput. Inform. Engin. 2007, vol. 1, no. 2,
12. Sorokin A.A. Razrabotka programmnogo kompleksa dlya issledovaniya telekom-mu-
nikatsionnykh sistem s dinamicheskoy topologiey seti [Softωare Development for the Inves-
tigation of Telecommunication Systems ωith Dynamic Netωork Topology].
Vestnik Astrakhan
skogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: upravlenie, vychislitel’naya
tekhnika i informatika
[Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Series: Manage-
ment, Computer Engineering, Computer Science]. 2011, no. 2, pp. 137—142.
13. De Λoera J.A., Kim E.D., Onn S., Santos F. Graphs of Transportation Polytopes.
Journal of Combinatorial Theory — JCT. Ser. A, 2009, vol. 116, no. 8, pp. 1306—1325.
14. Popkov V.K., Toktoshov G.Y. Gipersetevaya tekhnologiya optimizatsii inzhenernykh
setey v gornoy ili peresechennoy mestnosti [Hyper Netωork
echnology of Optimizing the
Engineering Netωorks at Mountainous and Broken Area].
Vestnik Buryatskogo gosudarstven
15. Diϕkstra E.W. A Note on
roblems in Conneξion ωith Graphs. Numerische Math-
About the authors:
Klashanov Fedor Konstantinovich
— Candidate of Techni-
cal Sciences, Professor, Department of Information Systems, Technology and Automation in
Civil Engineering,
Moscow State University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe
shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; [email protected];
Zotkin Sergey Petrovich
— Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of
Informatics and Applied Mathematics,
Moscow State University of Civil Engineering (MGSU)
26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; [email protected]
Zotkina Irina Aleksandrovna
— student, Institute of Economics, Management and Infor
mation Systems in Civil Engineering,
26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; [email protected]
For citation: Klashanov F.K., Zotkin S.P., Zotkina I.A. Razrabotka universal''nogo
doωs prilozheniya dlya resheniya zadach iz teorii grafov na stadii formirovaniya proektnoy
stroitel''noy dokumentatsii [Development of Generic
indoωs Application for Solving the
asks of the
heory of Graphs on Design Documentation Stage].
Vestnik MGSU
[Proceedings
145
Информационные системы и логистика в строительстве
© Некрестьянов В.Н., 2014
УДК 69.059:51
В.Н. Некрестьянов
ФГБВОУ ВПО ВТУ
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Разработаны и представлены некоторые базовые математические модели
процессов разрушений типовых элементов строительных сооружений. Создание
библиотеки таких моделей имеет большое значение для выработки рациональных
проектных решений, обеспечивающих требуемую конструкционную безопасность
строительных сооружений. Это дает возможность дальнейшего прогноза (оценки)
как объемов, так и вероятностей типовых разрушений. Приведены также модель
учета строительных дефектов и модель получения требований к вероятностям ча-
стичных разрушений сооружения. Обе модели — вероятностные.
Ключевые слова:
математическая модель, разрушение сооружений, строи-
тельные дефекты, статическая нагрузка, динамическая нагрузка.
Физическими причинами разрушений строительных сооружений являют-
ся как силы, возникающие при напряженно-деформированных состояниях эле-
ментов конструкций, так и силы внешних воздействий, возникающих при чрез-
вычайных ситуациях (ЧС), а также их моменты, импульсы и периодические
импульсы с частотами близкими частотам собственных колебаний элементов
строительных конструкций [1—5]. Математические модели расчета величин
параметров — причин разрушений назовем базовыми моделями. Рассмотрим
некоторые базовые математические модели, позволяющие численно оценить
влияние величин — причин разрушений, а также две важные для прогнозиро-
вания вероятностные модели.
Модель учета строительных дефектов.
Под разрушением строительного
сооружения будем понимать частичное его разрушение, которое может про-
изойти вследствие одного случайного воздействия или одновременного совпа-
дения нескольких независимых событий, проявляющихся при различных ЧС,
независимо от реальных причин возникновения ЧС.
На практике при восстановлениях по фактам разрушений строительных
сооружений, выявлено, что объемы разрушений часто существенно превыша-
ют ожидаемые их расчетные значения. Это связано с тем, что при ЧС про-
являются также дефекты (ошибки, нарушения правил и другие ослабления
сооружения), заложенные в сооружение на этапах его проектирования, строи-
тельства и эксплуатации.
Задача состоит в том, чтобы найти способ учета этих дефектов при про-
гнозировании объемов восстановительных работ для рационального формиро-
вания состава ремонтной службы. В основе ее решения тот факт, что
-кратное
увеличение вероятности частичного разрушения рассматриваемого типа за за-
данный период эксплуатации сооружения влечет такое же
-кратное увеличе-
ние за этот период времени объема восстановительных работ (через число вос-
становлений). Поэтому можно получить коэффициент увеличения, например
146
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
годового объема восстановительных работ при учете дефектов (если они есть)
от всех трех этапов строительства, которые увеличивают вероятность рассма-
триваемого разрушения в условиях ЧС [5].
Далее, под вероятностью разрушения понимается вероятность разрушения
в течение всего срока эксплуатации сооружения (обычно — срока морального
износа, который всегда меньше физического). Очевидно, что все разрушения
возникают (проявляются) на этапе эксплуатации, в то время как причины раз-
рушений в виде дефектов, ошибок, нарушений заданных норм и правил, могут
закладываться и при проектировании, и при строительстве, и при эксплуата-
ции сооружения. Согласно [6, 7], в течение всего срока службы сооружений по
причине дефектов проектирования происходит лишь 1 % частичных разруше-
ний сооружений, из-за дефектов строительства — 5 %, а от дефектов эксплуа-
тации — 10 % разрушений. А еще 84 % частичных разрушений происходят от
воздействия ЧС, которые возникают случайным образом (ураганы, снегопады,
землетрясения, наводнения, военные действия и т.п.). При этом, как правило,
все разрушения проявляются в условиях ЧС. Приведенные данные можно ис-
пользовать для решения поставленной задачи в качестве примерных исходных
данных. Далее используем из [8] формулу расчета вероятности
осуществле-
ния хотя бы одного из
-независимых в совокупности событий
То есть расчетная формула принимает вид
где
— вероятность частичного разрушения от дефектов этапов соот-
ветственно проектирования, строительства и эксплуатации.
Далее, используя исходные данные
0,01;
0,05;
0,1, получаем
0,15355. При других исходных данных величина
будет другая. Эта
величина
вероятности частичных разрушений от неучитывавшихся ранее
дефектов строительства в широком смысле (на всех трех этапах) будет ис-
пользоваться далее. Нас интересует степень влияния вероятности
, которая
вызывает дополнительный объем разрушений при ЧС, на реальную величину
вероятности разрушения
при наступлении ЧС. Обычно достаточно было
знать вероятность ЧС как события
(например, землетрясения магнитудой 5
или попадания снаряда при обстреле) и условную вероятность рассматривае-
мого разрушения как события
при этой ЧС. Далее вычислялась по известной
формуле
)
) искомая вероятность
разрушения рассматри-
ваемого типа при этой ЧС. При этом дефекты строительства не учитывались,
поэтому реальные объемы разрушений оказывались больше, требующими
больших средств, ресурсов и времени на восстановление разрушения [1, 2, 9].
Реальная вероятность разрушения сооружения (с учетом дефектов строитель-
ства) вычисляется по той же вышеприведенной формуле для взаимно незави-
симых совместных событий (здесь второе равенство дает проверку правиль-
ности модели):
147
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Здесь независимыми событиями являются: разрушение от ЧС и разруше-
ние от дефектов строительства. Отношение величин
и
, равное
, дает
коэффициент увеличения вероятности разрушения при ЧС за счет дефектов
строительства (в широком смысле).
Формула для вычисления величины
, где
Далее заметим, что вероятности разрушений прямо пропорциональны
объемам разрушений (через частоту разрушений). То есть вероятность любого
разрушения (и за весь срок эксплуатации сооружения, и годовая) всегда пря-
мо пропорциональна объему соответствующих работ по его восстановлению.
Таким образом,
является не только коэффициентом увеличения объемов
восстановительных работ, но и коэффициентом затрат, за счет дефектов про-
ектирования, строительства и эксплуатации сооружений. При этом для каж-
дого типа разрушения и типа сооружения (или его элемента) коэффициент
имеет свою величину, определяемую по вышеуказанной формуле. Исходными
данными при этом являются вероятности
, а также вероятности ЧС и
условные вероятности разрушений рассматриваемого типа при ЧС, которые
задаются экспертами либо определяются по статистической выборке, либо
расчетным способом.
Базовая модель разрушения несущей конструкции типового одноэтаж-
ного сооружения специального назначения.
В качестве прототипа рассмотрим
одноэтажное многопролетное здание как наиболее часто встречающийся объ-
ект [3, 10]. Очевидно, что разрушение здания может произойти при условии
обрушения одной из колонн. Учитывая запас прочности, с которым строятся
все здания, обрушение кровли произойдет лишь в том случае, если величи-
на прогиба перекрытия
превысит допустимую величину. Разрушение может
произойти как по пролетам, так и по шагу между колоннами.
Очевидно, что в зависимости от места разрушения колонны может быть
по-разному оценен характер разрушения.
Для этого определим предельно допустимое расстояние между колоннами,
при котором
не будет происходить разрушение покрытий в случае разрушения
одной из промежуточных опор. В случае обрушения одной из колонн величина
пролета (шага) увеличится в два раза.
Для определения предельно допустимой длины балки перекрытия введем
условия ее неразрушения. Принимаем, что длина балки равна бесконечности, а
опирание балки в опорах происходит без деформаций, т.е. без отрыва от опор.
Очевидно, что на несущую балку действует распределенная нагрузка
от веса
покрытия и самой балки. Под действием рассматриваемой нагрузки балка бу-
дет прогибаться. Условие прогиба балки в зоне упругой деформации под дей-
будет иметь вид
Дифференциальное уравнение упругой линии балки представимо в виде
yyzEJyq
> -
где
— модуль упругости железобетона, Па;
момент инерции сечения, м
жесткость конструкции, Нм
Проведем последовательное интегрирование выражения (1). Для опреде-
ления постоянных интегрирования введем граничные условия на участке
148
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
0;;
0;0;''0;
;;'0.
l
zyy
zyhy


Используя граничные условия, определим постоянные интегрирования:

'(
0)
yc
Далее используем полученные значения
2
12
;
22
41
68
4
ll
l
yh
cc
h
EJ








'0
32
0.
26
84
2
ll
l
Решим совместно уравнения (2) и (3) относительно
и
. Опуская про-
межуточные расчеты и преобразования, определим границы исследований, а
именно величину поперечной силы
, ведущей к разрушению строительной
конструкции в наиболее ослабленном месте сечения

/2 несущей балки в
3841
22

qlql
Полученная зависимость является расчетной при определении величины
предельной нагрузки на элемент конструкции в случае статического нагруже-
ния. Длину пролета
определим из условия максимального прогиба при усло-
вии, что в точках опирания величина изгибающего момента будет
(0)0.

Из этого следует, что величина прогиба
''(0)0.
Далее определим длину
части балки между опорными колоннами, при
разрушении одной из них, с учетом величины максимального прогиба и гео-
метрических характеристик балки:
Очевидно, что разрушение произойдет при достижении предельно допу-
стимой величины прогиба [
] при действии нагрузки
qbg

в наиболее
ослабленном месте сечения
2, где
/2 — шаг между колоннами; величина
— длина пролета между рядами колонн, на которые опираются опорные бал-
— вес квадратного метра покрытия сооружения.
Предельный прогиб
для железобетонных конструкций принимается по
Тогда зависимость (4) будет иметь вид
2,88
где
СНиП 2.03.01—84. Бетонные и железобетонные конструкции. М. : Госстрой СССР, 1989. 82 с.
149
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Анализ формулы (5) показывает, что с увеличением пролета, шаг колонн
(для безопасной работы покрытия) должен уменьшаться.
Базовая модель процесса разрушения строительной конструкции под дей-
ствием статической нагрузки.
Рассмотрим строительную конструкцию, на-
ходящуюся под действием статической нагрузки, в виде многопролетной кон-
струкции [11, 12]. Разрушение такой конструкции будут происходить в случае
обрушения одной колонны при определенном соотношении расстояний меж-
ду колоннами и пролетами. Эти соотношения взаимосвязаны между собой.
Согласно формуле (5), чем больше шаг между колоннами, тем меньше должно
быть расстояние между пролетами. Нас будут интересовать здания, имеющие
пролеты, равные 18 м — это соответствует характеристикам одноэтажных про-
изводственных зданий. При этом высоту здания будем изменять с шагом 0,6 м
в пределах от 2,4 до 18,0 м. Стандартные поперечные размеры колонн, приме-
няемые в строительстве, равны 40 × 40 и 60 × 40 см.
Величины пролетов и шага колонн по СНиП должны быть кратны 6 и рав-
ны: 6, 12, 18, 24 м, соответственно. Большая величина пролетов, чем 24 м не
целесообразна. Проведенные расчеты позволяют определить несущую способ-
ность колонн, выдерживающих нагрузку с учетом обрушения средней колон-
ны. Если колонны выдержат нагрузку, то объем разрушений будет оцениваться
только на небольшой площади. В противном случае будет обрушено все со-
оружение полностью.
Система канонических уравнений для представленной системы имеет вид:
1111221331
2112222332
3113223333
xxx
xxx
xxx
d+d+d+D
d+d+d+D
d+d+d+D
Определим величины перемещений, считая, что жесткость опорной балки
покрытия равна
EJ
, а колонн —
EJ
В данных выражениях принимаем, что
жесткости колонн и перекрытий равны, т.е.
EJ
Далее определяем вели-
чины перемещений, используя правило Верещагина. Для определения макси-
мального объема разрушений были приняты поперечные размеры колонн рав-
ные 40 × 40 см, так как они имеют меньший момент инерции.
Решение системы канонических уравнений (6) производилось в MathCad.
Проведенные расчеты показывают, что при высоте колонн более 14,8 м ко-
лонны не выдержат нагрузки и обрушатся, что приведет к разрушению всего
здания.
Модель разрушения конструкции при динамическом нагружении.
Будем
рассматривать строительные сооружения как рамные системы, на которые
действуют колебания различной интенсивности [4, 13]. Для анализа наиболее
применим метод перемещений, изложенный, например, в [14, 15]. Согласно
этому методу основная система образуется путем введения связей, препят
ствующих поворотам и линейным смещениям всех углов рамы (если соот
ветствующая подвижность не исключена связями, имеющимися в заданной
системе). За лишние неизвестные принимаются угловые и линейные сме
щения узлов. Для определения неизвестных служат соответствующие кано
нические уравнения:
150
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
111122
211222
1122
...0;
...0;
...0,
nnn
rZrZRp
rZrZRp
rZrZRp
++++
++++
++++
где
— единичная реакция, возникающая в
-й дополнительной связи при
смещении по каждому направлению равному единице. При этом остальные
дополнительные связи остаются неподвижными;
— реакция, возникающая
-й дополнительной связи вследствие действия заданной нагрузки.
В случае одночастотных или вынужденных колебаний под действием мо-
ногармонических возмущающих сил величины
представляют собой ампли-
туды перемещений, а коэффициенты
и свободные члены
амплитуды
соответствующих реакций.
Значения величин
зависят от схемы системы, принимаются из справоч-
ника [14, с. 320, табл. 15]. Величины
в зависимости от вида заделки также
берутся из [14, с. 321, табл. 16] как справочные данные.
Рассмотрим соединение стенового пролета с потолочным. Очевидно, что
эти элементы конструкций находятся под действием собственных колебаний,
происходящих с определенной частотой. Решив систему уравнений (7) полу-
чим, что величина собственных колебаний системы равна
0,0150...0,0256
Анализ расчетной зависимости показывает, что чем больше жесткость си-
стемы, тем выше частота ее колебаний. Причем с возрастанием длины кон-
струкции
уменьшается частота собственных колебаний системы
Аналогичная расчетная зависимость получается при расчете вертикально-
го стержня (стены). Формула (8) авторами запатентована [16].
В заключение необходимо отметить, что разработка базовой математиче-
ской модели процесса разрушения является лишь необходимым этапом в ре-
шении проблемы прогноза объема разрушений, решение которой дает возмож-
ность прогнозировать объемы восстановительных работ и затрат на их прове-
дение, что и определяет в конечном счете потери от разрушений.
Исходными данными для базовых математических моделей разрушений
являются физические параметры процесса разрушения и элементов конструк-
ций и накладываемые на эти параметры ограничения.
Библиографический список
Алмазов В.О., Као Зуй Кхой
. Динамика прогрессирующего разрушения моно-
литных многоэтажных каркасов // Промышленное и гражданское строительство. 2010.
Бартоломей М.Л.
Численный анализ процесса развития трещин при неравно-
мерных осадках сооружения // Вычислительная механика сплошных сред. 2012. Т. 5.
Гарькин И.Н.
Анализ причин обрушений промышленных зданий // Технические
науки: проблемы и перспективы : материалы Междунар. науч. конф. (г. Санкт-
Петербург, март 2011). СПб. : Реноме, 2011. С. 27—29.
151
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
Као Зуй Кхой.
Проблема динамического характера воздействий при прогресси-
рующем разрушении // Строительство — формирование среды жизнедеятельности :
сб. тр. 13-й Междунар. межвузовской науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов
и докторантов. М. : МГСУ, 2010. С. 28—32.
Солдатенко Т.Н.
Модель идентификации и прогноза дефектов строительной
конструкции на основе результатов ее обследования // Инженерно-строительный жур-
нал. 2011. № 7 (25). С. 52—61.
Юнь О.М.
Производство и логика : Информационные основы развития. М. :
Новый век, 2001. 168 с.
Calgaro J.-A., Gulvanessian H.
Management of Reliability and Risk in the Eurocode
System // Safety, risk, and reliability — trends in engineering. International Conference.
Корн Г., Корн Т.
Справочник по математике (для научных работников и инжене-
ров). М. : Наука, 1973. 831 с.
Ермаков В.А.,
Коргин A.B.
Методика МКЭ-оценки несущей способности кон-
струкций с учетом наличия дефектов // Вестник МГСУ. 2009. Спецвып. № 1. С. 26—28.
. Белостоцкий А.М., Павлов А.С.
Расчет конструкций большепролетных зданий
с учетом физической, геометрической и конструктивной нелинейностей // International
Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2010. Vol. 6.
. 1—2.
11.
Кривошеина М.Н., Туч Е.В., Кобенко С.В.
Влияние учета сниженных механи-
ческих свойств в высотном направлении преград на их упругопластическое деформи-
рование и разрушение // Механика композиционных материалов и конструкций. 2010.
Т. 16. № 1. С. 43—54.
. Bathurst R.J., Allen T.M., Noωak A.S.
Calibration concepts for load and resistance
factor design (ΛRFD) of reinforced soil ωalls // Canadian Geotechnical Journal. 2008.
Vol
Павлов А.С.
Численное моделирование деформирования и разрушения узлов
строительных конструкций // Вестник МГСУ. 2011. № 4. С. 525—529.
14. Прочность, устойчивость, колебания : справочник : в 3-х т. / под ред.
И.А. Биргера, Я.Г. Пановко. М. : Машиностроение, 1968. Т. 3. 568 с.
Baziar M.H., Kashkooli A., Saeedi-Azizkandi A.
Prediction of pile shaft resistance
using cone penetration tests (CPTs) // Computers and Geotechnics. 2012. Vol. 45. Pp. 74—82.
16. Заявка 2012125272 РФ, MПК G01N3/00. Способ определения прочности кон-
струкции / Л.А. Сладкова, Н.П. Аброськин, В.Н. Некрестьянов; Заявитель ФГБОУ
ВПО ВТУ № 2012125272/28; заявл. 19.06.2012; опубл. 20.01.2014. Бюл. № 2. 1 с.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об автор
Некрестьянов Виктор Николаевич
— аспирант,
Военно-технический
университет (ФГБВОУ ВПО ВТУ)
, 143900, Московская обл., г. Балашиха 11,
ул. Карбышева, д. 8, vity.
mail.ru.
Для цитирования:
Некрестьянов В.Н.
Моделирование разрушений строитель-
ных сооружений // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 145—153.
V.N. Nekrest'yanov
COΛΛAPSE SIMUΛATION OF BUIΛDING CONSTRUCTIONS
The physical reasons for building structures destruction are both the forces arising
at stress-strain state of construction elements and eξternal in�uences arising at emer-
152
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
gency situations, as ωell as their moments, impulses and periodic impulses ωith the fre-
quencies close to of �uctuations frequencies of construction elements. We shall call the
mathematical calculation models for the parameters-reasons of destructions the basic
The basic models of destruction of building structures elements alloω not only pro-
viding necessary level of reliability and survivability of the elements and the construction
as a ωhole already at the stage of their design, but also giving the chance, at their cor-
responding completion, to provide rational decisions on the general need of recovery
ωorks and their volume depending on destruction level. Especially important for ratio-
nal design decisions development, ωhich ensure the demanded constructional safety
of building structures, is library creation of the basic mathematical models of standard
processes of bearing elements destructions for standard construction designs for the
purpose of the further forecast (assessment) of the level and probabilities of standard
destructions. Some basic mathematical models of destructions processes of the stan-
dard elements of building structures are presented in the present article. A model of ac-
counting for construction defects and a model of obtaining requirements to probabilities
of partial destructions of a construction are given. Both of these models are probabilistic.
mathematical model, destruction of constructions, construction de-
1. Almazov V.O.,
Cao Duy Khôi
. Dinamika progressiruyushchego razrusheniya mono-
litnykh mnogoetazhnykh karkasov [Dynamics of
rogressing Destruction of Monolithic Mult-
Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo
[Industrial and Civil Engi-
2. Bartolomey M.Λ. Chislennyy analiz protsessa razvitiya treshchin pri neravnomernykh
osadkakh sooruzheniya [The Numerical Analysis of Crack Development at
neven Settle-
ment of a Construction].
Vychislitel'naya mekhanika sploshnykh sred
[Computing Mechanics
3. Gar'kin I.N. Analiz prichin obrusheniy promyshlennykh zdaniy [Analysis of the Rea-
sons of Industrial Buildings Collapse].
Tekhnicheskie nauki: problemy i perspektivy : materialy
Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii (g. Sankt-Peterburg, mart 2011)
[Technical Scienc-
es: Problems and Prospects : Materials of the International Conference (Saint Petersburg,
March 2011)]. Saint Petersburg, Renome Publ., 2011, pp. 27—29.
Cao Duy Khôi
. Problema dinamicheskogo kharaktera vozdeystviy pri progressiruy-
ushchem razrushenii [The Problem of the Dynamic Character of the In�uences in Case of Pro-
gressive Collapse].
Stroitel'stvo — formirovanie sredy zhiznedeyatel'nosti : sbornik trudov 13-y
Mezhdunarodnoy mezhvuzovskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh,
aspirantov i doktorantov
[Construction — Formation of Λife Environment : Research Works of
the 13th International Inter-university Science and Practice Conference of Young Research-
ers, Doctoral Students and Postgraduates]. Moscoω, MGSU Publ., 2010, pp. 28—32.
5. Soldatenko T.N. Model' identi�katsii i prognoza defektov stroitel'noy konstruktsii na
osnove rezul'tatov ee obsledovaniya [Model of Identi�cation and
orecast of Construction
Design Defects on the Basis of its Inspection Results].
Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal
[Engi-
neering and Construction Magazine]. 2011, no. 7 (25), pp. 52—61.
6. Yun' O.M.
Proizvodstvo i logika: Informatsionnye osnovy razvitiya
[Production and
Λogic: Information Bases of Development]. Moscoω, Novyy vek Publ., 2001, 168 p.
7. Calgaro J.-A., Gulvanessian H. Management of Reliability and Risk in the Eurocode
System. Safety, Risk, and Reliability —
rends in Engineering. International Conference. Mal-
8. Korn G., Korn T.
Spravochnik po matematike (dlya nauchnykh rabotnikov i inzhen
[The Reference Book on Mathematics (for Scientists and Engineers)]. Moscoω, Nauka
9. Ermakov V.A., Korgin A.B. Metodika MKE-otsenki nesushchey sposobnosti kon-
struktsiy s uchetom nalichiya defektov [Methods of FEM Estimation of the Bearing Capacity
of Structures ωith Account for Imperfections].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State
153
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
10. Belostotskiy A.M., Pavlov A.S. Raschet konstruktsiy bol'sheproletnykh zdaniy s
uchetom �zicheskoy, geometricheskoy i konstruktivnoy nelineynostey [Calculation of the
Designs of
ide-span Buildings
aking into Account
hysical, Geometrical and Construc-
tive Nonlinearities]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering.
11. Krivosheina M.N., Tuch E.V., Kobenko S.V. Vliyanie ucheta snizhennykh me-
khanicheskikh svoystv v vysotnom napravlenii pregrad na ikh uprugoplasticheskoe de-
formirovanie i razrushenie [In�uence of the Accounting for the Reduced Mechanical
ties in the High-rise Direction of Barriers on their Elastic-plastic Deformations and Destruction].
Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsiy
[Mechanics of Composite Materials
12. Bathurst R.J., Allen T.M., Noωak A.S. Calibration Concepts for Λoad and R
actor Design (ΛRFD) of Reinforced Soil
alls. Canadian Geotechnical Journal. 2008,
13. Pavlov A.S. Chislennoe modelirovanie deformirovaniya i razrusheniya uzlov
stroitel'nykh konstruktsiy [Numerical Modeling of Deformation and Destruction of Structural
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering].
2011, no. 4, pp. 525—529.
14. Birger I.A., Panovko Ya.G.
Prochnost', ustoychivost', kolebaniya : spravochnik v 3-kh
[Durability, Stability,
luctuations : The Reference Book in 3 Volumes]. Mashinostroe-
15. Baziar M.H., Kashkooli A., Saeedi-Azizkandi A. Prediction of
ile Shaft R
sing Cone
ests (CPTs). Computers and Geotechnics. 2012, vol. 45,
16. Sladkova Λ.A., Abros'kin N.P., Nekrest'yanov V.N. Zayavka 2012125272 RF, MPK
Sposob opredeleniya prochnosti konstruktsii. Zayavitel' FGBOU VPO VTU,
№ 2012125272/28; zayavl. 19.06.2012; opubl. 20.01.2014. Byul. № 2
[Application 2012125272
RF, MPK G01N3/00. Method of Determining the Structure Durability. Applicant: Military Tech-
nical University, no. 2012125272/28; notice 19.06.2012; publ. 20.01.2014. Bulletin no. 2]. 1 p.
About the author:
Nekrest'yanov Viktor Nikolaevich
— postgraduate student,
tary Technical University (VTU)
, 8 Karbysheva str., Balashikha, Moscoω Region, Russian
Federation; [email protected]
For citation: Nekrest'yanov V.N. Modelirovanie razrusheniy stroitel'nykh sooruzheniy
[Collapse Simulation of Building Constructions].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω
154
© Иващенко А.В., Знаменская Е.П., 2014
И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
УДК 72.012
А.В. Иващенко, Е.П. Знаменская*
HОУ ВПО СФГА, *ФГБОУ ВПО МГСУ
КОНФИГУРАЦИЯ ДЕЗАРГА В АРХИТЕКТУРНОМ
И ДИЗАЙН-ПРОЕКТИРОВАНИИ
Представлены основные аспекты плоскостной и пространственной конфигу-
рации Дезарга, а также основные положения, имеющие особое значение в теории
формообразования на основе проективографии. Описанные свойства конфигура-
ции указывают на возможность ее широкого применения в архитектурном и дизайн-
проектировании и позволяют прогнозировать довольно сложные эффекты вос-
приятия архитектурных форм. Приведены примеры зданий, где в конструктивных
решениях современных архитекторов просматриваются мотивы пространственной
конфигурации. Плоскостной вариант конфигурации часто используется в качестве
декора и ограждений.
Ключевые слова:
конфигурация, проективная геометрия, формообразова-
ние, дизайн-проектирование, архитектура, проективографический чертеж, точка,
Конфигурация Дезарга имеет фундаментальное значение не только для
проективной геометрии, являясь основной конфигурацией в проективном и
перспективном соответствии рядов точек и прямых, но и имеет весьма много-
численные приложения в архитектурном и дизайн-проектировании.
В соответствии с основными свойствами конфигурации Дезарга, если у
данных двух треугольников соответственные вершины лежат на прямых, ин-
цидентных одной точке, то продолжения сторон пересекаются в трех точках,
инцидентных одной прямой. Конфигурация Дезарга возможна как на плоско-
сти, так и в трехмерном пространстве. На плоскости это такая конфигурация
десяти прямых и десяти точек, при которых каждая прямая инцидентна трем
точкам конфигурации и каждая точка инцидентна трем прямым. При этом в
случае параллельных прямых вводится в рассмотрение несобственная точка.
Такой вариант конфигурации Дезарга встречается при рассмотрении ортого-
нальных проекций.
В случае пространственного варианта в дополнение к прямым и точкам
вводятся пять плоскостей, однако, они не являются основными элементами
конфигурации (рис. 1).
Доказательства для случаев dim(
)) ≥ 3 и dim(
)) 2 в корне отли-
чаются друг от друга. Если dim(
)) ≥ 3, то мы пользуемся лишь свойствами
пересечений подпространств; поэтому результат окажется справедливым в лю-
бой аксиоматической теории. Если dim(
)) 2, то нужно применить теорему
Дезарга в аффинном случае, где используется основное поле [1].
155
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
Рис. 1. Пространственная конфигурация Дезарга
Если оба треугольника принадлежат одной проективной плоскости, то
предложение Дезарга нельзя доказать лишь на основе аксиом инцидентно-
сти плоскости, однако оно справедливо на любой проективной плоскости,
которую можно вложить в проективное пространство большей размерности.
Пространственный случай предложения Дезарга следует из аксиом инцидент-
ности пространства [2].
Помимо указанных свойств конфигурации Дезарга, можно отметить осо-
бое значение этой конфигурации в проективографических эпюрах общего по-
ложения [3]. Количество этих конфигураций для каждого типа эпюры можно
вычислить по специальному алгоритму, однако для построения полной систе-
мы проективографических прямых достаточно указать некоторую базовую (ис-
ходную) конфигурацию, относительно которой остальные линии последова-
тельно выстраиваются в определенном порядке.
Как известно, прямые в конфигурации Дезарга равноправны с точки зре-
ния проективной геометрии, однако прямые на проективографическом чер-
теже имеют строго упорядоченную иерархию и не взаимозаменяемы. Такой
двойственный подход к проективографическому чертежу (как системы аб-
страктных конфигураций, с одной стороны, и связь с группой вращений ядра
многогранника, с другой) обусловливает повышенный интерес к проблемам
поиска известных конфигураций не только Дезарга, но также и Паскаля, Паппа
и Брианшона [4, 5], связанных уже не только инцидентностными отношения-
ми, но также и некими кониками, которые явно на чертеже не присутствуют,
однако вполне просматриваются на эпюре с большим числом прямых (осо-
бенно это заметно на многоядерных эпюрах).
В многоэпюрных, но бедных симметриями структурах (к ним можно отне
сти некоторые типы многогранников Джонсона) классические конфигурации тоже
присутствуют, но реальная помощь от их использования менее выражена [6].
156
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Конфигурацию Дезарга можно рассматривать с различных точек зрения.
Трехмерный вариант конфигурации Дезарга в определенном смысле проще,
и позволяет обращаться к трехмерным объектам. Однако, с другой стороны,
поскольку в трехмерном пространстве можно говорить не только о прямых и
точках, но и о плоскостях, то количество объектов, составляющих конфигу-
рацию, уже не ограничивается 10 точками и 10 прямыми, но и дополняется 5
плоскостями.
Пространственная фигура обладает внутренней симметрией, которую
нельзя усмотреть в плоской конфигурации, именно пространственная фигура
состоит из всех плоскостей и прямых, соединяющих пять точек, ... причем эти
пять точек вполне равноправны [7].
В случае пересечения плоскостью прямой трехгранной призмы мы имеем
дело со случаем конфигурации Дезарга с несобственной точкой (т.е. точка пе-
ресечения прямых, инцидентным соответствующим вершинам треугольника,
является бесконечно удаленной) [8].
Следует также указать на то, что различные операции в элементарной гео-
метрии (например, гомотетия или параллельный перенос) также могут быть
выведены из особых случаев двумерной конфигурации Дезарга [9].
Сведение теоремы Дезарга к аффинному случаю приводит к двум раз-
личным конфигурациям, отвечающим соответственно случаям, когда прямая
проходит или не проходит через точку, общую для прямых. Эти две конфигу-
рации будут играть важную роль при аксиоматическом построении аффинной
плоскости [10].
Следует отметить некое обобщение плоскостной конфигурации Дезарга
на трехмерный случай (не то же самое, что пространственный вариант конфи-
гурации Дезарга), а именно: If tωo tetrahedral correspond to each other
such
a ωay that the lines ϕoining corresponding vertices pass through a common point,
then the lines of intersection of corresponding faces lie
a common plane, and
conversely, — Если два соответствующих тетраэдра расположены таким об-
разом, что прямые, инцидентные соответствующим вершинам, пересекаются в
одной точке, то прямые пересечения соответствующих граней лежат в одной
плоскости и обратно [11]. Этот факт имеет особое значение в теории формоо-
бразования на основе проективографии [12].
При архитектурном проектировании явным образом конфигурация Дезарга
проявляется, например, при сечении трехгранной пирамиды плоскостью (пять
плоскостей, входящих в состав конфигурации Дезарга — это четыре плоскости
граней пирамиды и пятая секущая; десять прямых конфигурации — это шесть
прямых ребер пирамиды и четыре прямые пересечения секущей плоскости с
гранями пирамиды). При этом в частных случаях, возникающих, например,
в случае параллелизма секущей плоскости одной из граней пирамиды, кон-
фигурация Дезарга не исчезает, но принимает вид, характерный для многих
построений проективной геометрии, использующих несобственную прямую и
несобственные точки [13].
Известные свойства конфигурации Дезарга указывают на возможность ее
широкого применения в архитектурном и дизайн-проектировании сложных
объемов, состоящих из ряда простых пересекающихся форм.
157
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
В современной архитектуре усилилась роль математических идей и гео-
метрических конструкций (башня Шухова, здание новой библиотеки в Минске
и т.д.) [14].
В принципе, для образования пространственной конфигурации Дезарга
достаточно пяти пересекающихся плоскостей, продолжение которых как раз ее
и образует, но в полном виде в архитектурных объектах отыскать ее не удалось.
В явном виде пространственная конфигурация Дезарга практически очень
мало представлена в творчестве архитекторов. Однако можно заметить опре-
деленные мотивы, связанные с этой конфигурацией, на примере ряда зданий и
сооружений, возведенных в последние 1020 лет (рис. 2—4).
Рис. 2. Музей современного ис-
кусства в Торонто. Режим доступа:
http://ωωω.totalrealty.ru/catalog/canada/
Рис. 3. Оперный театр в Гуанчжоу.
Режим доступа: http://domvstile.com/blog/
Рис. 4. Муниципалитет в Гааге. Режим доступа: http://econet.ua/articles/1508-
Необходимо заметить, что с эстетической точки зрения подобные архитек-
турные объекты имеют спорную ценность и требуются определенные усилия,
чтобы увидеть в таких конструктивных решениях рассматриваемую конфигу-
Плоскостной вариант конфигурации Дезарга может быть использован в
дизайне в большей степени как элемент декора (оформление интерьеров вы-
158
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ставочных павильонов, малых архитектурных форм, абстрактные скульпту-
ры в парках и скверах) [15, 16]. Есть пример здания (национальный стадион
в Пекине), декоративное оформление ограждения стен которого выполнено в
геометрическом стиле, и в пересечении полос можно узнать несколько вариан-
тов плоскостной конфигурации Дезарга (рис. 5).
Рис. 5. Национальный стадион в Пекине. Режим доступа: http://techvesti.ru/
В целом же конфигурация Дезарга является для архитекторов не только
идеей воплощения, выраженной в конкретных произведениях, но и инструмен-
том проектирования, с помощью которого можно прогнозировать достаточно
сложные эффекты восприятия (например, разницу восприятия архитектурного
объекта вблизи и издали с учетом перспективного искажения).
Вывод.
Изучение конфигурации Дезарга в различных вариантах и моди-
фикациях не только способствует лучшему пониманию теории перспективы и
теней, но и дает возможность улавливать связи в отдаленных на первый взгляд
задачах. Однако следует учитывать, что многие положения теории достаточно
сложны и для ее освоения требуется значительное время. Поэтому на кафедре
начертательной геометрии и графики разрабатывается компьютерная програм-
ма, которая позволит ознакомиться со всеми основными инвариантными свой-
ствами конфигурации Дезарга.
Библиографический список
Берже М.
Геометрия / пер. с фр. М. : Мир, 1984. Т. 1. 560 с.
2. Математическая энциклопедия / гл. ред. И.М. Виноградов. М. : Советская энци-
клопедия, 1979. Т. 2. 1103 с.
Гамаюнов В.Н.
Проективография. Геометрические основы художественного
конструирования для аспирантов, слушателей ФПК и студентов художественно-графи-
ческого факультета. М. : МГПИ, 1976. 25 с.
4. Математический энциклопедический словарь / гл. ред. Ю.В. Прохоров. М. :
Советская энциклопедия, 1988. 848 с.
Вилейтнер Г.
История математики от Декарта до середины XIX столетия / пер.
с нем. под ред. А.П. Юшкевича. 2-е изд. М. : Физматлит, 1960. 468 с.
Иващенко А.В., Кондратьева Т.М.
Проективографический анализ многогранни-
ков Джонсона // Вестник МГСУ. 2013. № 5. С. 226—229.
159
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
Гильберт Д., Кон-Фоссен С
. Наглядная геометрия / пер. с нем. С.А. Каменского.
5-е изд. М. : Едиториал УРСС, 2010. 344 с.
Четверухин Н.Ф.
Проективная геометрия. 7-е изд. М. : Государственное учебно-
педагогическое издательство, 1961. 360 с.
Proϕective Geometry. Neω York : Blaisdell, 1964. Pp. 26—27.
Лелон-Ферран Ж.
Основания геометрии / пер. с фр. В.В. Рыжкова. М. : Мир,
11.
. Algebraic Proϕective Geometry. Oξford, 1952. 405 p.
Иващенко А.В., Кондратьева Т.М.
Проективографические чертежи многоком-
понентных систем многогранников // Вестник МГСУ. 2012. № 6. С. 155—160.
Высшая геометрия. 5-е изд. М. : Наука, 1971. 576 с.
Волошинов А.В.
Математика и искусство. М. : Просвещение, 2000. 400 с.
Соболев Н.А.
Общая теория изображений. М. : Архитектура-С, 2004. 672 с.
Рунге В.Ф., Сеньковский В.В.
Основы теории и методологии дизайна. М. : МЗ-
Пресс, 2003. 252 с.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторах:
Иващенко Андрей Викторович
— кандидат технических наук,
доцент, доцент кафедры дизайна,
Столичная финансово-гуманитарная акаде
(HОУ ВПО СФГА)
, 109088, г. Москва, ул. Шарикоподшипниковсая, д. 15,
Знаменская Елена Павловна
— кандидат технических наук, доцент, доцент ка-
федры начертательной геометрии и графики,
Московский государственный строи
тельный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337, г. Москва, Ярославское шос-
се, д. 26, 8 (499) 183-24-83, gra�[email protected]
Для цитирования:
Иващенко А.В., Знаменская Е.П.
Конфигурация Дезарга в
архитектурном и дизайн-проектировании // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 154—160.
A.V. Ivashchenko, E.P. Znamenskaya
CONFIGURATION OF DESARGUE IN ARCHITECTURAΛ AND DESIGN ENGINEERING
The Desargue con�guration plays an essential role not only in proϕective geometry,
being the main con�guration in proϕective and perspective correspondence of roωs of
The article describes the main aspects of planar and spatial con�guration of De-
sargue, and fundamental principles having particular importance in the shaping theory
based on proϕectography.
The described con�guration properties indicate the possibility of ωide application
in architectural design and engineering and alloω predicting the effects of perception of
Eξamples of a number of buildings are given, ωhere in modern design solutions of
architects spatial con�guration motives are visible. Planar con�guration option is often
The authors conclude that researching the con�guration of Desargue in different
variants and modi�cations not only contributes to better understanding of the theory of
perspective and shadoωs, but also provides opportunity to detect relations of the prob-
lems, ωhich are different at the �rst sight. Hoωever it is necessary to take into account,
that many postulates of the theory are quite complicated and signi�cant amount of time
con�guration, proϕective geometry, shaping, design engineering, archi-
160
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
[Geometry]. Moscoω, Mir Publ., 1984, vol. 1, 297 p.
2. Vinogradov I.M., editor.
Matematicheskaya entsiklopediya
[Mathematical Encyclope-
dia]. Moscoω, Sovetskaya entsiklopediya Publ., 1979, vol. 2, 1104 p.
3. Gamayunov V.N.
Proektivogra�ya. Geometricheskie osnovy khudozhestvennogo
. [Proϕectography. Geometric Foundations of Artistic Design]. Moscoω, MGPI
4. Prokhorov Yu.V., editor.
Matematicheskiy entsiklopedicheskiy slovar'
[Encyclopedic
Dictionary of Mathematics]. Moscoω, Sovetskaya entsiklopediya Publ., 1988, 848 p.
5. Wieleitner H.
Istoriya matematiki ot Dekarta do serediny 19 stoletiya
[History of Math-
ematics from Descartes to the mid-19th century]. Moscoω, Fizmatlit Publ., 1960, 468 p.
6. Ivashchenko A.V., Kondrat'eva T.M. Proektivogra�cheskiy analiz mnogogrannikov
Dzhonsona [Analysis of Johnson’s Polyhedra Using Proϕective Geometry Techniques].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2013, no. 5,
7. Hilbert D., Cohn-Vossen S. Anshauliche Geometrie.
Berlin, Springer, 1996, 365 s.
8. Chetverukhin N.F.
Proektivnaya geometriya
[Proϕective Geometry]. 7th edition. Mos-
coω, Gosudarstvennoe uchebno-pedagogicheskoe izdatel'stvo Publ., 1961, 360 p.
9. Coξeter H.S.M. Proϕective Geometry. Neω York, Blaisdell Publ., 1964, pp. 26—27.
10. Λelong-Ferrand J. Λes Fondements de Λa Geometrie. Presses universitaires de
11. Semple J., Kneebone G. Algebraic Proϕective Geometry. Oξford, 1952, 405 p.
12. Ivashchenko A.V., Kondrat'eva T.M. Proektivogra�cheskie chertezhi mnogokom-
ponentnykh sistem mnogogrannikov [Shape Generation by Means of a Neω Method of Or-
thographic Representation ("Proektivogra�ya"): Draωings of Multi-Component Polyhedra].
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2012, no. 6,
13. E�mov N.V.
Vysshaya geometriya
[Higher Geometry]. 5th edition. Moscoω, Nauka
14. Voloshinov A.V.
Matematika i iskusstvo
[Mathematics and Art]. Moscoω, Prosvesh-
15. Sobolev N.A.
Obshchaya teoriya izobrazheniy
[The General Theory of Images]. Mos-
coω, Arkhitektura-S Publ., 2004, 672 p.
16. Runge V.F., Sen'kovskiy V.V.
Osnovy teorii i metodologii dizayna
[Fondamentals of
Design Theory and Methodology]. Moscoω, MZ-Press, 2003, 252 p.
About the authors:
Ivashchenko Andrey Viktorovich
— Candidate of Technical
Sciences, Associate Professor, Department of Descriptive Geometry and Graphics,
Academy of Finance and Humanities (SFGA)
, 15 Sharikopodshipnikovskaya str., 109088,
Moscoω, Russian Federation; [email protected]ξ.ru;
Znamenskaya Elena Pavlovna
Candidate of Technical Sciences, Associate Pro-
fessor, Department of Descriptive Geometry and Graphics
, Moscoω State University of
Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation;
+7 (499) 183-24-83; gra�[email protected]
For citation: Ivashchenko A.V., Znamenskaya E.P. Kon�guratsiya Dezarga v arkhitek-
turnom i dizayn-proektirovanii [Con�guration of Desargue in Architectural and Design Engi-
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2014,
161
Инженерная геометрия и компьютерная графика
© Полежаев Ю.О., Борисова А.Ю., Борисова В.А., 2014
УДК 004.925.8
Ю.О. Полежаев, А.Ю. Борисова, В.А. Борисова
ФГБОУ ВПО МГСУ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КВАДРАТИЧНО-
ПРЯМОУГОЛЬНЫХ МНОЖЕСТВ С ЧАСТНЫМИ
ПРИМЕРАМИ КОМПОЗИЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ
Представлены построения эквиареалов квадратно-прямоугольных форм, а
также их ряды в классической композиции элементарных фигур квадратуры кру-
га. Вариации таких построений, в свою очередь, предоставляют возможность
искать и фиксировать новые геометрографические композиции, практическое
приложение которых может быть достаточно широким в дизайне техники и маши-
ностроения, архитектуре и строительстве, декоре предметов быта, прикладном ис-
кусстве костюма и ткани и др. Геометрические модели квадратично-прямоугольных
множеств рассматриваются в планиметрии Поля-М, основой которого является
прямолинейная сетка ортопрямых с циркуляциями в ее узловых точках.
Ключевые слова:
квадратура круга, эллипс, инциденция, бегущая точка,
ортопрямые, хорда, эквиареалы, циркуляр, гомотетия, планиметрия.
Методология геометрографического отображения информации по ходу
технического проектирования и представления комплектов чертежей, моно-
проекций, технических рисунков, кинематических и прочих видов итоговой
продукции для утверждения и последующей реализации в связи с компьюте-
ризацией обогащается, пополняя традиционные средства электронно-цифро-
выми технологиями процессов отображения [1, 2]. В течение последних деся-
тилетий активно разрабатывается аспект формирования композиций геометро-
графии на базе элементарных образов, обладающих свойствами тех или иных
гармоний, выраженных линиями, площадями, тоном, цветом. Отношения ква-
дратично-прямоугольных форм, принадлежащих планиметрии параболическо-
го, гиперболического и эллиптического полей, анализировались в [3—5].
Ниже приводится развернутое содержание теоремы, определяющей геоме-
трографию фигур эквиареалов квадрата и прямоугольника на базе композиций
квадратуры круга.
Любая точка
диагонали четверти квадратуры круга, не проходящей
через 0, порождает пару (рис. 1) ортогональных прямых, параллельных соот-
ветственным сторонам квадрата. Из конца
рассматриваемой диагонали так-
же исходят ортопрямые параллельные названным. Пары ортопрямых отсека-
ют в квадратуре две ортогональных прямоугольных полосы равной ширины.
Инциденция полос является квадратом с диагональю (
). Для четверти ква-
дратуры
; 0;
отрезок
стороны одной из полос является длиной
стороны квадрата — эквиареала для прямоугольника другой полосы. При этом
площадь названного прямоугольника с диагональю (
) не включает ква-
драт инциденции полос.
162
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Рис. 1. Частные модели эквиареалов в квадратуре круга
Свойство гомотетии композиций квадратуры круга позволяет строить воз-
растающие по площадям от единичного значения многочисленные эквиареалы
с учетом использования четырех главных осей симметрии фигурации, т.е. пар
диагональных и координатных осей [6, 7].
Тождественный итог решения вопроса об эквиареалах квадратично-пря-
моугольных фигур можно интерпретировать в терминах преобразования рота-
ции алгоритмом трех хорд. Пусть на хорде четверти дуги квадратуры фик-
сирована позиция бегущей точки
. Тогда ординат-полухорда
через
является стороной квадрата-эквиареала для прямоугольника (
), где
равняется отрезку аппликат-хорды
; 0;
, и
есть отрезок
ординат-
хорды (см. рис. 1).
Итак, бегущая по хорде четверти циркуляра точка
представляет мно-
жество позиций одной вершины прямоугольника и, следовательно, ряд его фи-
гур. Такая непрерывная последовательность является возрастающей (рис. 2) от
нуля в точке
до площади фигуры прямоугольника, которая преобразуется
в квадрат со стороной
. В свою очередь, квадраты-эквиареалы соответствен-
ных прямоугольников опираются аналогичными вершинами в необходимых
точках на дугу хорды. Ряд квадратов также является возрастающим от нуля
и в последнем случае совпадает, сопрягается с квадратом прямоугольников.
Траектории вершин квадратов и прямоугольников двух рассматриваемых ря-
дов представлены на изображении (рис. 3).
Рис. 2. Пример ряда эквиареалов на
фигурации квадратуры круга
Рис. 3. Траектории вершин эквиареалов
163
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
прямоугольников смещается по упомянутой хорде. Вершины
2 и 4 принадлежат прямым. Одна — стороне квадратуры, другая — диаме-
тральной хорде циркуляра, исключая позицию
— начало ряда. Вершина 3
существует в позиции тождественного преобразования.
Точка
, соответствующая вершине 1
квадрата, производит траекторию
четверти циркуляры квадратуры. Вершина 2
квадратов движется по кривой
родства. Вершины 3
перемещаются по диагональной хорде.
Центр квадратов смещается также по кривой родства; центры прямоуголь-
ников фиксируют прямую, которая совпадает с половиной главной положи-
тельной диагонали квадратуры круга.
Разумеется, траектории тех и других вершин являются линиями, точки ко-
торых есть точки соприкосновений соответственных точек соответственных
фигур. Здесь также уместна аналогия с понятиями о направляющих и образу-
Четверть дуги эллипса, для точек (см. рис. 3) которой ординаты возрастают
от нуля до половины стороны квадратуры в интервале (
; 0;
) по оси
, кор-
респондируется с другой четвертью, расположенной в позиции симметричной
относительно
. Для точек этой, противоположной, четверти выполняется ус-
ловие тех же численных величин ординат, но взятых с противоположным зна-
ком и расположенных также непрерывно в противоположной последователь-
ности по направлению относительно предыдущей (см. рис. 3). Геометрический
алгоритм построения точек рассматриваемой четверти дуги эллипса, разуме-
ется, прежний. Однако общие условия гомотетичности и родства композиции
преобразования, характерные для траекторных позиций точек циркуляры, фор-
мируют эллиптичность, для фигурации которой эти преобразования создают
своеобразную, иначе выраженную геометрографическую форму.
Для построения следующей четверти эллипса, соответствующей поло-
жительному квадранту круга, также используется заданный алгоритм в при-
ложении к диагонали
и правосторонней ориентацией функциональных
квадратов. И, наконец, в последней рассматриваемой четверти круга, третьей
по известному порядку нумерации четвертей поля планиметрии Декарта, для
которой обе координаты отрицательны, алгоритм построения реализуется с
диагональю
и левосторонней ориентацией квадратов (см. рис. 3).
Рассматривая фрагмент геометрографии преобразования, соотносимый,
например, с первым квадрантом квадратуры круга, заметим и акцентируем
одно из характерных свойств взаимосвязанных фигур. Оно приводится ниже в
виде теоремы о хордах на горизонтали.
Пары хорд окружности и эллипса, параллельных оси ξ, имеющих посто-
янные значения y для соответственных точек, по длине равны между собою.
Это обстоятельство приводит к немаловажным следствиям. В случае за-
данных траекторий окружности квадратуры и ее эллиптического преобразо-
вания точка инцидента эллипса и циркуляры
позволяет рассматривать ее в
качестве вершины (рис. 4) прямого угла треугольника
, принадлежа-
щего и окружности квадратуры, и эллипсу. Оба катета могут быть приняты за
орто-хорды обоих образов. В частности, для эллиптизма нормали к орто-хор-
дам через их середины из центра 0 соответствуют направлениям главных осей
164
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
эллипса. Пересечения указанных направлений с линией эллипса определяют
отрезки его полуосей
и
. При наличии лишь некоторых точек эллиптичной
квадрики, направления осей определяются с учетом изложенного, а позиции
и
могут быть найдены с использованием обратного преобразования род-
ства и гомотетии. Также могут применяться другие известные средства теории
[10—12]. Так, на изображении (рис. 4) точку
фиксирует на циркуляре ради-
альное направление (0;
), производное от ординаты (
Рис. 4. Пример триметрических отношений на осях аффинного репера
Геометрографический алгоритм построения симметричных относительно
эллиптических траекторий точек циркуляры квадратуры позволяет опреде
лять позиции главных осей найденных квадрик. Если рассматривать одну пару
больших осей, разумеется, симметричных по
, то осевая триада вместе с осью
, может быть вполне логично принята за проекционную модель трехмерного
репера на плоскость отображения, содержащую фигуру квадратуры круга.
В этом случае углы между тремя осями в планиметрии могут иметь значе-
ния: <(
; –
) 58°; <(–
) 32°∙2 64°; <(
) 58°∙2 116°. Вследствие
неоднозначной, искусственной симметрии единичные отрезки на планиметри-
ческих осях трехосника будут ориентированы в соответствии с диметрией.
Однако коэффициент искажения по оси
может равняться отношению отрез-
ков
к
. Неравные искажения по осям
и
выражаются отношением (
; 0)
и (
; 0) к величине
. Первое отношение меньше единицы, второе — больше.
Таким образом, может быть смоделирована триметрическая система простран-
ства
в качестве лишь одного примера из их множества. Построения про-
екций циркуляры в гранях проекций куба не представляет сложности, так как
соответственно вложенные хорды окружности и эллипсов равны между собой
Заключение.
Необходимость решений все более разнообразных и усложня-
ющихся задач в условиях ограничения времени определяет разработку средств
и методов геометрографии в качестве эффективной операционной системы на-
ряду с программными средствами когнитивной графики [13—15].
165
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
Библиографический список
Kapustina O.M.
Mathematica in teaching at the Moscoω Poωer Engineering Institute.
Wolfram Research in collaboration ωith UNICEF. Computer-Based Math Education Summit
2013, November 21—22, Neω York USA. Режим доступа: http://ωωω.computerbasedmath.
org/events/education-summit-neωyork-2013/schedule.html#friday. Дата обращения:
Хейфец А.Л.
Учебный курс теоретических основ 3D-компьютерного геометри-
ческого моделирования и его перспективы // Информатизация инженерного образо-
вания : тр. Междунар. науч.-метод. конф. ИНФОРИНО-2012 (Москва, 10—11 апреля
2012 г.). М. : МЭИ, 2012. С. 119—122.
Кондратьева Т.М., Полежаев Ю.О.
Частные вопросы геометрографии при-
менительно к системе Поле-метр и квадратуре круга // Инженерная геометрогра-
фия — исследования и разработки : сб. науч. тр. М. : МГСУ, 2006.
Полежаев Ю.О., Борисова А.Ю., Кондратьева Т.М.
Линейные пучки в циркуль-
но-эллиптических соответствиях // Вестник МГСУ. 2012. № 6. С. 62—67.
Полежаев Ю.О., Митина Т.В.
Соотношения геометрических элементов квадра-
туры круга в Поле-М // Вестник МГСУ. 2010. № 4. Т. 5. С. 250—254.
Архимед, Гюгенс, Лежандр, Ламберт
. О квадратуре круга / пер. с нем. под ред.
и с прим. С. Бернштейна ; с прилож. Ф. Рудио. 2-е. изд. М. : Едиториал УССР, 2003.
Хал Хеллман
. Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих
диспутов. М. : ИД Вильямс, 2007. 320 с.
Пойа Д.
Математическое открытие. Решение задач: основные понятия, изуче-
ние и преподавание / пер. с англ. М. : Наука, 2010. 448 с.
Федоров Е.С.
Начала учения о фигурах. М. : ЁЁ Медиа, 2012. 418 с.
Гильберт Д.
Основания геометрии. М. ; Л. : ОГИЗ, 1948. 491 с.
11.
Гильберт Д., Кон-Фоссен С
. Наглядная геометрия / пер. с нем. С.А. Каменецкого.
5-е изд. М. : Едиториал УССР, 2010. 344 с.
Клейн Ф.
Неевклидова геометрия / пер. с нем. Н.К. Брушминского. М. ; Л. :
Башлыков А.А.
Образное представление состояния сложных технологических
объектов управления // Искусственный интеллект и принятие решений. 2013. № 3.
С. 9—18. Режим доступа: http://ωωω.aidt.ru/images/documents/2012-03/9_18.pdf. Дата
обращения: 11.09.2013.
Горнов А.О., Шацилло Л.А.
Фрактальный подход к структурированию геоме-
тро-графической подготовки // Инновационные технологии в инженерной графике.
Проблемы и перспективы : Материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Брест 21 марта
2014 г.). Брест : Изд-во БрГТУ, 2014. С. 19—22. Режим доступа: http://ng.sibstrin.ru/
ωolchin/img/Brest%202014.pdf. Дата обращения: 11.05.2014.
Щеглов Г.А.
О компетенциях CAD/CAE интеграции геометрографических мо-
делей // Информационные средства и технологии : тр. 20 Междунар. науч.-техн. конф.
(20—22 ноября 2012 г. Москва) : в 3 т. М. : МЭИ, 2012. Т. 2. С. 81—84.
Поступила в редакцию в июле 2014 г.
Об авторах:
Полежаев Юрий Олегович
— доцент кафедры начертательной гео-
метрии и графики, член интернационального Союза художников России,
Московский
государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
, 129337,
г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499) 183-24-83, gra�[email protected];
166
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Борисова Анжелика Юрьевна
кандидат технических наук, доцент, доцент
кафедры начертательной геометрии и графики,
Московский государственный строи
тельный университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
129337, г. Москва, Ярославское шос-
се, д. 26, 8 (499) 183-24-83, gra�[email protected];
Борисова Виктория Александровна
студент Института инженерно-экологи-
ческого строительства и механизации,
Московский государственный строительный
университет университет (ФГБОУ ВПО МГСУ)
129337, г. Москва, Ярославское
шоссе, д. 26, 8 (499) 183-24-83, gra�[email protected]
Для цитирования:
Полежаев Ю.О., Борисова А.Ю., Борисова В.А.
Геомет-
рические модели квадратично-прямоугольных множеств с частными примерами ком-
позиционных решений // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 161—167.
Yu.O. Polezhaev, A.Yu. Borisova, V.A. Borisova
GEOMETRICAΛ MODEΛS OF QUADRATIC-RECTANGUΛAR SETS WITH PARTICUΛAR
During the current decades the aspect of geometrography compositions formation
on the basis of basic images has been actively developed. The basic images possess the
qualities of harmonies, eξpressed by lines, squares, tone, color. The relations of square-
rectangular forms belonging to plane geometry of parabolic, hyperbolic and elliptic �elds
This article introduces equiareals construction of square-rectangular shapes, as
ωell as their roωs — in classical composition of elementary �gures of "squaring the cir-
cle". Variations of such constructions, in their turn, offer the possibility to seek and cap-
ture neω geometrical graphical compositions, practical application of ωhich can be ωide
enough in technology design and mechanical engineering, architecture and construction,
decoration of household items, arts and crafts and costume fabrics, et cetera. The au-
thors consider the topic of plane geometry "
ield-M", ωhich is based on a rectilinear grid
The conclusions made by the authors is that the necessity of solutions for more and
more various and complicated problems in the conditions of time limitation determines
the development of geometrography methods as an effective operating system along
squaring the circle, ellipse, incidence, "running point", ortholines,
chord, equiareals, circular, homothety, planimetry.
1. Kapustina O.M., Martynenko Yu.G
. Ispol'zovanie sistem simvol'nykh vychisleniy v
prepodavanii teoreticheskoy mekhaniki
[Application of Symbolic Calculation in Teaching The-
oretical Mechanics]. MEI, MGU, Publ., 2012
Available at: http://vuz.eξponenta.ru/PDF/book/
2. Kheyfets A.Λ.
Uchebnyy kurs teoreticheskikh osnov 3D-komp'yuternogo geometri
cheskogo modelirovaniya i ego perspektivy
[Study Course of Theoretical Foundations of 3D
Computer Geometric Modeling and its Opportunities].
Informatizatsiya inzhenernogo obra
zovaniya : trudy Mezhdunarodnoy nauchno-metodicheskoy konferentsii. INFORINO-2012
(Moskva, 10—11 aprelya 2012 g.)
[Information of Engineering Education : Works of Inter-
national Research and Methodology Conference. INFORINO-2012 (Moscoω, April 10—11,
2012)]. Moscoω, MEI Publ., 2012, pp. 119—122.
3. Kondrat'eva T.M., Polezhaev Yu.O.
Chastnye voprosy geometrogra�i primenitel'no k
sisteme "Pole-metr" i kvadrature kruga
[Special Questions of Geometrography Relating to the
System "Pole-metr" and Quadrature of a Circle].
Inzhenernaya geometrogra�ya — issledo
. Moscoω, MGSU Publ., 2006.
4. Polezhaev Yu.O., Borisova A.Yu., Kondrat'eva T.M. Λineynye puchki v tsirkul'no-ellip-
ticheskikh sootvetstviyakh [Λinear Bundles ωithin the Frameωork of Coincidence of Circle and El-
167
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2012, no. 6,
5. Polezhaev Yu.O., Mitina T.V. Sootnosheniya geometricheskikh elementov kvadratury
kruga v Pole-M [Correlation of Geometric Entities of the Quadrature of the Circle].
Vest
nik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering]. 2010, no. 4,
6. Arkhimed, Gyugens, Λezhandr, Λambert.
O kvadrature kruga
[On Squaring the Circle].
7. Khal Khellman.
Velikie protivostoyaniya v nauke. Desyat' samykh zakhvatyvayush
chikh disputov
[Great Confrontations in Science. Ten of the Λiveliest Disputes Ever]. Moscoω,
ID Vil'yams Publ., 2007, 320 p.
8. Polya G. Mathematical Discovery: On Understanding, Λearning and Teaching Problem
9. Fedorov E.S.
Nachala ucheniya o �gurakh
[Foundamentals of the Theory of Figures].
Moscoω, EE Media Publ., 2012, 418 p.
10. Gil'bert D.
Osnovaniya geometrii
[Foundations of Geometry]. Moscoω, Λeningrad,
11. Hilbert D., Cohn-Vossen S. Anschauliche Geometrie. 1996, Springer; Au�age:
2. Au�., 365 p.
12. Klein F.
Neevklidova geometriya
[Non-Euclidean Geometry]. Moscoω, Λeningrad,
13. Bashlykov A.A. Obraznoe predstavlenie sostoyaniya slozhnykh tekhnologicheskikh
ob"ektov upravleniya [Figurative State Representation of Compleξ Engineering Systems].
Iskusstvennyy intellekt i prinyatie resheniy
[Arti�cial Intellect and Decision-Making]. 2013,
no. 3, pp. 9—18. Available at: http://ωωω.aidt.ru/images/documents/2012-03/9_18.pdf. Date
of access: 11.09.2013.
14. Gornov A.O., Shatsillo Λ.A.
Fraktal'nyy podkhod k strukturirovaniyu geometro-gra
�cheskoy podgotovki
[Fractal Approach to Structuring of Geometry-Graphical Education].
Innovatsionnye tekhnologii v inzhenernoy gra�ke. Problemy i perspektivy
: Materialy Mezh-
dunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (Brest 21 marta 2014 g.) [Innovation Tech-
nologies in Engineering Graphics. Problems and Opportuninties : Materials of International
Scienti�c and Practical Conference (Brest, March, 21, 2014)]. Brest, BrGTU Publ., 2014,
pp. 19—22. Available at: http://ng.sibstrin.ru/ωolchin/img/Brest%202014.pdf. Date of access:
11.05.2014.
15. Shcheglov G.A. O kompetentsiyakh CAD/CAE integratsii geometrogra�cheskikh
modeley [On the Competences of CAD/CAE Integration of Geometrographical Models].
matsionnye sredstva i tekhnologii : trudy 20 Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy kon
ferentsii (20—22 noyabrya 2012 g. Moskva) : v 3 t.
[Informational Media and Technologies :
Works of the 20th International Science and Technical Conference (November 20—22, 2012,
Moscoω) : in 3 volumes]. Moscoω, MEI Publ., 2012, vol. 2, pp. 81—84.
About the authors:
Polezhaev Yuriy Olegovich
— Associate Professor, Department
of Descriptive Geometry and Graphics, member of International Union of Russian Artists,
Moscow State University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω,
129337, Russian Federation; gra�[email protected]; +7 (499) 183-24-83;
Borisova Anzhelika Yur'evna
— Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Department of Descriptive Geometry and Graphics,
Moscow State University of Civil Engi
, 26 Yaroslavskoe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; gra�[email protected]
Borisova Viktoria Aleksandrovna
— student, Institute of Environmental Engineering
and Mechanization
, Moscoω State University of Civil Engineering (MGSU)
, 26 Yaroslavs-
koe shosse, Moscoω, 129337, Russian Federation; gra�[email protected]; +7 (499) 183-24-83.
For citation: Polezhaev Yu.O., Borisova A.Yu., Borisova V.A. Geometricheskie modeli
kvadratichno-pryamougol'nykh mnozhestv s chastnymi primerami kompozitsionnykh resheniy
[Geometrical Models of Quadratic-rectangular Sets ωith
articular Eξamples of Composite
Vestnik MGSU
[Proceedings of Moscoω State University of Civil Engineering].
168
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
АВТОРАМ
ТРЕБОВАНИЯ
К СОСТАВУ СОПРОВОДИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ОФОРМЛЕНИЮ АВТОРСКИХ ОРИГИНАЛОВ СТАТЕЙ
1. Прием статей в редакцию и состав сопроводительных документов
Прием статей для публикации в журнале осуществляется в постоянном режиме.
Авторам необходимо учитывать, что процесс рассмотрения статьи, рецензирования и
редакционно-издательской обработки занимает достаточно длительное время, в связи
с чем поступившая и допущенная редколлегией к публикации статья будет, как прави-
ло, опубликована не ранее, чем через 4 месяца со дня ее поступления. При этом датой
поступления статьи будет считаться дата ее получения от автора в окончательном ва-
рианте после всех доработок и исправлений по замечаниям рецензентов и редактора.
Просим авторов тщательно готовить свои материалы с целью сокращения сроков
их рассмотрения и обработки.
Неправильно оформленные материалы не рассматри-
ваются, не рецензируются и не возвращаются!
Также не возвращаются авторам ру-
кописи статей и электронные копии на локальных носителях. При этом редакция по
собственной инициативе в переговоры с авторами не вступает.
1.1. Прием статей на рассмотрение и рецензирование
осуществляется через
он-лайн систему приема статей Open Journal Systems
на сайте журнала по адресу:
submission.vestnikmgsu.ru. Инструкция по использованию системы доступна на сайте.
Автор имеет возможность следить за продвижением статьи в редакции в личном каби-
нете Open Journal Systems и получает соответствующие уведомления по электронной
почте.
Авторы могут направить статью в редакцию только через ресурс
Автор, пройдя регистрацию в системе, загружает статью в формате .PDF (или
.doc, docξ) вместе с файлами отсканированных документов:
экспертного заключения
возможности опубликования в открытой печати (далее — экспертного заключения)
анкеты-согласия на публикацию в журнале сообщаемых им личных данных (далее —
анкета автора)
Экспертное заключение оформляется по требованиям, установленным в орга-
низации — работодателе автора. Редакция исходит из того, что авторы добровольно
предоставляют сведения о себе в анкете автора в требуемом объеме и составе (в со-
ответствии с правилами для публикаций научных статей в журналах, включенных в
Перечень ВАК) для их открытого опубликования.
Внимание!!!
При загрузке файла статьи для первоначального рассмотрения в ре-
дакции в целях соблюдения условий двойного слепого рецензирования
автор должен
исключить все сведения и какое-либо упоминание авторов статьи из названия файла
и самого текста, а также исключить библиографический список. Эти элементы обя-
зательно загружаются в Open Journal Systems
отдельно, в соответствующих окнах.
Также к загружаемой статье может быть приложен файл
отсканированной
(т.е. из сторонней организации)
рецензии
(1 экз.), оформленной и заверенной в
организации по месту работы рецензента. Оригинал рецензии присылать в редакцию
по почте не требуется.
Все поступившие в редакцию статьи проходят обязательное двойное слепое ре-
цензирование. По результатам рецензирования автору сообщается решение о публика-
ции, замечания рецензента и редактора или решение об отклонении статьи. Сообщение
приходит на адрес электронной почты автора из системы Open Journal Systems.
169
For authors
Авторам
1.2. Прием к публикации окончательного варианта статьи.
Окончательный
(после внесения правки по замечаниям рецензентов и редактора) вариант статьи автор
также загружает через систему Open Journal Systems для ее редактирования, коррек-
туры, верстки и публикации в журнале, а также присоединяет к файлу статьи файл с
отсканированным
лицензионным договором и актом приемки-передачи статьи
, запол-
ненными и подписанными авторами.
Внимание!!!
В файл окончательного варианта статьи обязательно включаются
сведения об авторах и библиографический список
, оформленные
в соответствии с тре-
бованиями к оформлению авторских оригиналов.
1.3. Пакет оригиналов сопроводительных документов
, включающий
(1) лицен-
зионный договор и акт передачи статьи (2 экз.), (2) анкету-согласие на публикацию све-
дений об авторе и (3) экспертное заключение, должен поступить в редакцию по почте
не позднее 3 недель со дня уведомления автора через Open Journal Systems (письмом
на адрес электронной почты) о положительном решении по поводу публикации статьи.
Бланки сопроводительных документов и требования к оформлению статей раз-
мещены на странице Авторам сайта журнала по адресу http://ωωω.vestnikmgsu.ru/
indeξ.php/ru/forauthors под соответствующими ссылками:
• Требования к составу сопроводительных документов и оформлению ав
торских оригиналов
• Анкета автора
(заполняется в электронном виде, потом распечатывается и
подписывается авторами)
• Бланк экспертного заключения для авторов - работников МГСУ
(распеча-
тывается и заполняется вручную)
• Бланк лицензионного договора с автором и акта приемки-передачи ста
(распечатывается и заполняется вручную)
2. Требования к оформлению статей
Статья будет рассмотрена редколлегией и рецензентами только при условии
полного соответствия ее оформления изложенным ниже требованиям, предъявляе
мым к публикациям в научных журналах, индексируемых международными базами
научного цитирования.
Все статьи, поступившие в редакцию журнала, получившие положительную
оценку рецензентов и рекомендованные к публикации, проходят обязательную ре
дакционную обработку (редактирование, корректуру, техническое редактирование).
Внесение правки по замечаниям редактора согласовывается с автором.
Датой поступления статьи в редакцию считается дата поступления и регистра
ции в редакции окончательного авторского оригинала с учетом всех внесенных из
менений по замечаниям рецензентов и редактора.
Оформление авторского оригинала
Формат листа А4. Поля документа: ниж
— 4,5 см и верхнее — 3,7, см, правое и левое — 3,9 см; расстояние от края до
верхнего колонтитула 2,5 см, до нижнего — 3,5 см. Страницы в файле не нумеруют
ся (следует пронумеровать страницы вручную в распечатке статьи, направляемой в
редакцию!).
Поскольку журнал официально зарегистрирован как двуязычный, в нем могут
быть опубликованы статьи на русском и/или английском языках.
Для статьи, полный текст которой представлен только на русском языке или
на русском и английском языках одновременно
Сначала приводятся все материалы на русском языке, затем единым комплексом
размещаются все материалы на английском языке.
Ниже последовательно описано оформление всех элементов статьи.
170
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Индекс УДК
(Times Neω Roman 12, normal, интервал 12 пт сверху и снизу, выключка в левый
И.О. Фамилия, И.О. Фамилия
(имена авторов на русском языке, Times Neω Roman
12, bold, выключка в левый край)
Название организации
(официально принятое сокращенное, Times Neω Roman 12, Italic,
интервалы: 3 пт сверху, 12 пт снизу, выключка в левый край)
НАЗВАНИЕ СТАТЬИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ
(Тimes Neω Roman 12, Bold, по центру)
Аннотация на русском языке объемом не более 500 символов включая про-
белы (Arial 9, Normal, со втяжкой 0,7 см и абзацным отступом 0,7 см, интервал
12 пт сверху).
Ключевые слова
: ключевые слова на русском языке (Arial 9, Normal, со втяж-
кой 0,7 см и абзацным отступом 0,7 см, интервал 12 пт снизу).
Аннотация
не должна повторять название, должна быть развернутой и точно от-
ражать содержание: проблематика, методы исследования, результаты.
ключевых слов
должен включать понятия и термины, упоминаемые в ста-
тье и свидетельствующие об актуальности и новизне обсуждаемых исследований и их
результатов.
Текст объемом до 7 страниц (с учетом рисунков, библиографической информации
и сведений об авторах) должен быть представлен в следующем виде: набран в формате
редактора Microsoft Word версии 6 или более поздних; шрифт — Times Neω Roman 11,
normal. Абзацный отступ — 0,7 см. Межстрочный интервал — одинарный. Перенос
слов автоматический, не более 4 переносов подряд в одном абзаце. Текст в таблицах
и подписи к рисункам — Times Neω Roman 10, normal. Заголовки таблиц и подписи к
рисункам набираются с абзацного отступа 0,7 см.
Табл. 1. Тематическое название таблицы (интервал 6 пт сверху и снизу)
Рис. 1. Тематическое название рисунка (интервалы: 6 пт сверху, 12 пт снизу)
Формулы должны быть набраны в редакторе формул.
Шрифт — Times Neω
Roman, устанавливаются размеры шрифта: обычного — 11 пт, крупного и мелкого ин-
декса — соответственно 9 и 7 пунктов, крупного и мелкого символа — соответственно
15 и 11 пунктов. Цифры, греческие, готические и кириллические буквы набираются
прямым шрифтом, латинские буквы для обозначения различных физических величин
т.п.) — курсивом, наименования тригонометрических функций, сокращенные
наименования математических понятий на латинице (maξ, div, log и т.п.) — прямым,
векторы (
и т.п.) — жирным курсивом, символы химических элементов на латини-
це (Cl, Mg) — прямым. Формулы выключаются в левый край с абзацным отступом.
Запись формулы выполняется автором с использованием всех возможных способов
упрощения и не должна содержать промежуточные преобразования
Настоятельно рекомендуем авторам
соблюдать следующие требования при на
боре формул
в текстах статей:
1) пользоваться только редактором формул!
2) пользоваться редактором формул MathType 6;
3) при отсутствии MathType 6 использовать MS Equation 3.0;
4) если вы набираете текст статьи в версии Word MS Of�ce 2010, и у вас не уста
новлена программа MathType 6, НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ редактор формул, открывающийся
по команде Вставка / Формула (кнопка со значком π на панели быстрого доступа)!
171
For authors
Авторам
После нажатия Вставка выбирайте на панели быстрого доступа Объект, в вы-
падающем окне выбирайте тип объекта Microsoft Equation 3.0 и осуществляйте на-
бор формул в этом редакторе;
5) независимо от длины формулы (но в пределах ширины полосы набора!) наби-
райте ее целиком, не выходя из редактора формул. В наборе формул не должны чередо-
ваться фрагменты из редактора формул, фрагменты, набранные непосредственно в тек-
сте строки основным шрифтом, и символы, набранные командой Вставка/Символ!
Цитирование.
Авторы должны представлять полностью оригинальную работу и
в случае использования работ или утверждений других авторов должны оформлять их
в виде цитат, заключенных в кавычки (цитируемый текст не превышает двух строк)
или выделенных в отдельный абзац и набранных другим шрифтом (цитируемый текст
составляет несколько строк), сопровождаемых соответствующими библиографически-
ми ссылками.
Для набора цитаты в отдельном абзаце использовать шрифт гарнитуры Arial,
10 пт, Normal.
Перефразирование существенных частей чужих работ (даже с указанием, а тем бо
лее без указания авторства), как и иные формы некорректного цитирования, не допуска
ются. Плагиат во всех формах представляет собой неэтичные действия и неприемлем.
Ссылки на
упоминаемую
(цитируемую)
литературу
даются в тексте в виде номе-
ра в квадратных скобках [1]. Описание самих источников приводится только в приста-
тейном библиографическом списке
в порядке упоминания в тексте
, сноски для этого
использовать запрещается. Исключение составляют ссылки на официальные докумен-
ты, законы, постановления, стандарты и т.п., которые лучше приводить в сносках.
Библиографическая запись для списка ссылок на русском языке составляется на
основе ГОСТ Р 7.0.5—2008 Система стандартов по информации, библиотечному и
издательскому делу. Библиографическая ссылка. Общие требования и правила состав-
ления. В библиографический список не следует включать описания произведений,
которые в тексте статьи не упоминались!
Библиографический список должен содержать преимущественно ссылки на ак-
туальные научные работы отечественных и зарубежных специалистов, в первую оче-
редь, статьи, опубликованные за последние 5 лет в рецензируемых, индексируемых в
РИНЦ, WoS, Scopus научных периодических изданиях. Не рекомендуется ссылаться
на учебники и учебные пособия, научно-популярную литературу, если только они не
являются объектом исследования. Необходимо в пристатейном библиографическом
списке привести не менее 20 (рекомендуется не менее 25) ссылок на научные статьи
из журналов. Следует избегать необоснованного самоцитирования, т.е. избыточного
количества ссылок как на собственные работы, опубликованные в разных журналах,
так и на работы других авторов, опубликованные в Вестнике МГСУ.
Если авторов одного произведения более четырех, то с целью их полного учета в
базе цитирования в сведениях об ответственности после косой черты необходимо при-
вести всех, избегая использовать формулировку и др..
Библиографическую запись на источник, опубликованный в электронной форме,
например, статью из электронного научного журнала в сети Интернет, необходимо
приводить в полном виде, указывая помимо авторов и названия статьи название жур-
нала, выходные данные выпуска, режим доступа (адрес сайта) и дату обращения к
электронному ресурсу.
172
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Набирается библиографический список шрифтом гарнитуры Times Neω
Roman, размером 10 пт. Фамилии и инициалы авторов выделяются курсивом.
Библиографическое описание на английском языке англоязычных изданий приводится
в оригинальном виде.
Библиографический список
(Times Neω Roman 10, Bold, по центру, интервал 6 пт сверху, 3 пт снизу)
Голицын Г.С
. Парниковый эффект и изменения климата // Природа. 1990. № 7.
С. 17—24. (Times Neω Roman 10, Normal, абзацный отступ 0,7 см, без интервалов
сверху и снизу, фамилии и инициалы авторов выделяются курсивом)
Куликов В.Г., Колесниченко М.П., Гаевец Е.С
. Проектирование технологий кон-
струкционных теплоизоляционных пенокомпозитов // Научно-практический Интернет-
журнал Наука. Строительство. Образование. 2012. Вып. 1. Режим доступа: http://
ωωω.nso-ϕournal.ru. Дата обращения: 29.04.12.
Рисунки
следует вставлять в текст статьи сразу после того абзаца, в котором рису-
нок впервые упоминается.
Оригиналы рисунков
соответствующего размера в формате
.ϕpg или .tif cо сжатием и разрешением 300 dpi обязательно должны быть
дополнитель-
но представлены в редакцию в отдельных файлах
. Файлы рисунков нумеруются соот-
ветственно номерам рисунков в статье. Принимаются предпочтительно черно-белые
рисунки. Все цветные линии на графиках и диаграммах по возможности должны быть
заменены черно-белыми различного начертания (пунктирными, тонкими и полужир-
ными и т.п.). Заливку цветом заменять узором (штриховкой и т.п.).
Векторные рисунки CorelDraω (.cdr) версий 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Шрифты
в кривые не переводить (если шрифт не стандартный, приложить), так как авторская
версия и редакционная правка (исправления в надписях на рисунках) не сможет быть
перенесена из бумажного экземпляра в электронный.
Растровые рисунки. Для фотографий (черно-белых) — разрешение 300 точек на
дюйм (dpi), для цветных фотографий — разрешение 300 точек на дюйм (dpi) СMYK, а
для штриховых рисунков (bitmap) — 300 dpi (в программе PhotoShop).
Расширение (формат) для растровых изображений может быть: .tif, .ϕpg или .bmp.
Не следует вставлять растровые рисунки (в том числе и фотографии) в CorelDraω
или Adobe Illustrator — достаточно файлов указанных выше форматов.
Изображения формата .ϕpg
не следует конвертировать в изображения формата .tif, .psd.
Внимание! Статьи, рисунки к которым предоставлены без соблюдения изложен-
ных требований, к публикации не принимаются или публикуются без иллюстраций (по
согласованию с авторами).
Сведения об авторах
на русском языке
: приводятся последовательно о каждом
авторе статьи.
Внимание! Не следует указывать здесь домашний адрес и телефон автора, эти све-
дения не публикуются (!), их наличие в данном разделе только замедляет обработку
материалов статьи!
Об авторах:
фамилия, имя, отчество
(полностью) — ученая степень, ученое зва
ние, должность, подразделение,
название организации
(обязательно приводить в пол
ной и краткой официально установленной форме, в именительном падеже), в которой
работает (учится) автор, почтовый адрес организации, адрес электронной почты и номер
телефона автора (с указанием кода города)
(от левого края,
Times
10, Normal
для выделенных сведений используется начертание
, интервал 12 пт сверху)
фамилия, имя, отчество
(полностью) — ученая степень, ученое звание, долж-
ность, подразделение,
название организации
(обязательно приводить в полной и кра-
ткой официально установленной форме, в именительном падеже), в которой работает
173
For authors
Авторам
(учится) автор, почтовый адрес организации, адрес электронной почты и номер теле-
фона автор (с указанием кода города)
(абзацный отступ 0,7 см,
Times
Roman
10,
Normal, для выделенных сведений используется начертание
(Далее следуют материалы на английском языке)
И.О. Фамилия, И.О. Фамилия
(имена авторов на английском языке, Arial 9, Bold, вы-
ключка в левый край, интервал 18 пт сверху, 6 пт снизу)
НАЗВАНИЕ СТАТЬИ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ
(Arial 9, Bold, по центру, интервал 6 пт снизу)
Аннотация на английском языке — это не столько перевод русскоязычной ан
нотации, сколько структурированный реферат объемом не менее 250 слов (при не
обходимости до 500) (Arial 9, Normal, с втяжкой 0,7
см и абзацным отступом 0,7 см).
Реферат должен в емкой форме как можно точнее отражать содержание: включать
тему; проблематику (задачи исследования); методы исследования; результаты; вы
воды.
Key words:
ключевые слова на английском языке (заголовок Arial 9, Bold; сами
слова — Arial 9, Normal, со втяжкой 0,7 см и абзацным отступом 0,7 см, интервал:
3 пт сверху). Набор ключевых слов должен включать понятия и термины, упоми-
наемые в статье и свидетельствующие об актуальности и новизне обсуждаемых
исследований и их результатов.
(заголовок — Arial 9, Bold, интервалы: 6 пт сверху, 3 пт снизу)
1. Beloglazov V.A.
Prichinnyy kompleks prestupnosti: voprosy teorii i metodologii
[Causation
Compleξ of Crimes : Theoretical and Methodological Issues]. Moscoω, 2003, 115
p.
2. Dymov D.E.
Pravovye problemy zakonodatel’stva Rossiyskoy Federatsii ob othoda
kh proizvodstva i potrebleniya
[Λegal Issues of the Russian Λegislation on Production and
Consumption Wastes]. Available at: http://ωaste.com.ua/cooperation/2005/theses/dimov.
html. Accessed: Dec 3, 2011.
3. Kudryavtsev V.N., Eminov V.E.
Prichiny prestupnosti v Rossii: Kriminologicheskiy
[Causes of Crimes in Russia: Criminological Analysis]. Moscoω, 2006, 112 p.
4. O perechne ob’ektov, podlezhashсhikh federal’nomu gosudarstvennomu ekologiches-
komu kontrolyu
[On the Λist of Obϕects of Federal Government Environmental Control].
[State and Λaω]. 1997, no. 1, pp. 110—119.
6. Fartyshev V.
[Λiterature Neωspaper]. Dec 25, 1996.
7. Kulikov V.G., Kolesnichenko M.P., Gaevets E.S. Proektirovanie tekhnologiy konstrukt-
sionnykh teploizolyatsionnykh penokompozitov [Design and technologies of structural heat-
insulating foam composites].
Nauchno-prakticheskiy Internet-zhurnal Nauka. Stroitel’stvo.
[Science, construction, education]. 2012, no. 1. Available at: http://ωωω.nso-
ϕournal.ru. Accessed: Sept 11, 2012.
Библиографические записи на источники в списке набираются шрифтом гарниту-
ры Arial 9, Normal, с абзацным отступом 0,7 см, без интервалов сверху и снизу.
Библиографические записи русскоязычных источников выполняются в транслите-
рации на латинице (авторы, названия произведений, названия журналов и материалов
конференций) и в переводе на английский язык (названия произведений, названия жур-
налов и материалов конференций, выходные сведения).
Курсивом выделяются только
названия книг, сборников статей, материалов конференций и журналов в транслите-
рации на латиницу.
Вместо точки и тире, разделяющих области библиографического описания, сле-
дует употреблять точку. Не требуется указывать в квадратных скобках разновидность
издания по материальному носителю. Все авторы, независимо от количества, перечис-
ляются в заголовке записи. Не используются косая черта и двойная косая черта. Место
174
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
издания (город) указывается в полной форме. Следует употреблять знаки препинания
так, как показано в примерах.
Для транслитерации на латиницу следует использовать предоставляемые возмож-
ности в Интернете: например, сайт Translit.ru (выбрать систему транслитерации BGN).
Для перевода на правильный английский следует обратиться к специалисту-пере-
водчику, ни в коем случае не использовать машинный перевод. Элементы на англий-
ском языке (переводы названий статей, книг, журналов) воспроизводятся прямым
шрифтом в квадратных скобках [].
Библиографические описания на английском языке англоязычных изданий приво-
дятся в оригинальном виде.
Примеры оформления библиографических ссылок на английском языке см. в при-
статейных списках данного выпуска журнала.
Сведения об авторах на английском языке
приводятся в полном виде, без сокра-
щений слов. Приводятся официально установленные англоязычные названия органи-
заций и их подразделений. Опускаются элементы, характеризующие правовую форму
учреждения (организации) в названиях вузов. Официально принятые сокращенные на-
звания (аббревиатуры) приводятся в скобках после полных наименований.
фамилия, имя, отчество
(полностью) — ученая степень, уче-
ное звание, должность, подразделение,
название организации
(обязательно приво-
дить в полной и краткой официально установленной форме), в которой работает (учит-
ся) автор, почтовый адрес организации (в последовательности: офис, дом, улица, город,
индекс, страна), адрес электронной почты и номер телефона (с указанием кода города)
автора (от левого края, Arial 9, заголовок в р а з р я д к у, для выделенных сведений
используется начертание Bold, для остальных сведений Normal, интервал 12 пт от пре-
дыдущего текста);
фамилия, имя, отчество
(полностью) — ученая степень, ученое звание, долж-
ность, подразделение,
название организации
(обязательно приводить в полной и кра-
ткой официально установленной форме), в которой работает (учится) автор, почтовый
адрес организации (в последовательности: офис, дом, улица, город, индекс, страна),
адрес электронной почты и номер телефона (с указанием кода города) автора (абзац-
ный отступ 0,7 см, Arial 9, для выделенных сведений используется начертание Bold, для
остальных сведений Normal).
В случае параллельной публикации русско- и англоязычной версий полный
текст статьи на английском языке набирается в том же файле или загружается в он-
лайн систему дополнительным файлом (при загрузке материалов статьи необходимо
в окне для дополнительной информации указать на наличие англоязычной версии и
желании ее опубликовать одновременно с русскоязычной). Технические требования
к оформлению текста аналогичны изложенным выше.
В случае если
автор предоставляет статью только на английском языке
, он
должен придерживаться всех технических требований, изложенных выше, за исклю
чением того, что аннотацию на русском языке необходимо написать в соответствии
с требованиями к ее англоязычному варианту. Библиографический список оформля
ется по изложенным стандартам: описания источников приводятся на языке издания,
а затем список повторяется, но все описания на кириллице при этом переводятся на
английский и соответствующие их элементы приводятся на латинице.
Материальные носители для предоставления текстов статей
Файлы статей
и рисунков к ним должны быть направлены в редакцию через on-line систему приема
статей submission.vestnikmgsu.ru
От редакции
Бланк для оплаты полугодовой подписки через редакцию (оплата в банке).
Если вы оплатили подписку по форме ПД-4 в банке, то для своевременной отправки вам но-
меров журнала безотлагательно пришлите копию платежного документа и сообщите ваш адрес с
почтовым индексом, Ф.И.О. на e-mail: [email protected]
Подписчики — работники МГСУ могут заполнить бланк на свое имя и обратиться в отдел
распространения и развития Издательства МИСИ — МГСУ для оформления подписки.
Телефон: (495)287-49-14 (вн. 22-47), [email protected]
Подробную информацию о вариантах подписки на Вестник МГСУ для физических и
юридических лиц смотрите на сайте журнала http://vestnikmgsu.ru/



)
\t\b
   )

\t\t\t\t\t\t\t
\n\t \b \b , \b, , \n,
\b\b
\b\b



\n .
« »
\n \b
\b\f\b\n­  \b\n
\f\b 



\f

\tƒ\t\t\t\t

\b \b
\b(


)
\n \b \n
\b
 \b\b)


\t\b
\b\n\b \b\b \n\b \b\b)
‚
\t\t\t\t\t\t\t




37.00 . x 6 \r\f.

\n\t \b \b , \b, , \n,


\t\t
\t\t
)
\r\f
\r\f



.
.
.
«
.
  
 ,
 

\r, \r 2014
\r, \r 2014
Бланк для оплаты годовой подписки через редакцию (оплата в банке).
Если вы оплатили подписку по форме ПД-4 в банке, то для своевременной отправки вам но-
меров журнала безотлагательно пришлите копию платежного документа и сообщите ваш адрес с
почтовым индексом, Ф.И.О. на e-mail: [email protected]
Подписчики — работники МГСУ могут заполнить бланк на свое имя и обратиться в отдел
распространения и развития Издательства МИСИ — МГСУ для оформления подписки.
Телефон: (495)287-49-14 (вн. 22-47), [email protected]
Подробную информацию о вариантах подписки на Вестник МГСУ для физических и
юридических лиц смотрите на сайте журнала http://vestnikmgsu.ru/
вещение
Форма
ПД
-4
УФК
по
Москве
ФГБОУ
ВПО
«
20736X29560)
КПП
наименование
получателя
платежа
)
7 7 1 61
391
81 0 6 0 0 0 0
079
ИНН
получателя
платежа
)
номер
счета
получателя
платежа
)
Отделение
1
Моск
ского
ГТУ
Банка
Москва
БИК
0 4
83001
наименование
нка
получателя
платежа
)

00 0 0 0 0 0 0
130

ОКАТО

Вестник
СУ
- 573.34
руб
. x 12
экз
.
писка
45
000
наименование
платежа
(
)
номер
цевого
ета
код
)
плательщика
)
плательщика
плательщика
мма
.
мма

.
.
.
« »
условиями
приема
платежном
кументе
суммы,
.
за
услуги
банка,
озна
млен
согласен
.
плательщика

ия
Форма
ПД
-4
УФК
по
Москве
ФГБОУ
ВПО
«
20736X29560)
КПП
771601001
наименование
получателя
платежа
)
7 7 1 61
91
4050181 0 6 0 0 0 0 20000 79
ИНН
получателя
платежа
)
номер
счета
получателя
платежа
)
Отделение
1
Моск
ского
ГТУ
Банка
Москва
БИК
0 4 458
01
наименование
нка
получателя
платежа
)
0000000 0 0 0 0 0 0 0000130

ОКАТО

Вестник
СУ
- 573.34
руб
. x 12
экз
.
писка
4528
000
наименование
платежа
(
)
номер
цевого
ета
код
)
плательщика
)
плательщика
плательщика
мма
.
мма
.
.
.
« »
20
усло
ями
приема
платежном
кументе
суммы,
.
за
услуги
банка,
озна
млен
согласен
.
плательщика

июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь 2015 г
июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь 2015 г
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Designing and detailing of building systems. Mechanics in civil engineering
Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве
Hydraulics. Engineering hydrology. Hydraulic engineering
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
General problems of construction-related sciences and operations. Uni�cation and standardization in civil engineering
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
Economics, management and organization of construction processes
Экономика, управление и организация строительства
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Architecture and urban development. Restructuring and restoration
Архитектура и градостроительство. Реконструкция и реставрация
Research of building materials
Строительное материаловедение
Information systems and logistics in civil engineering
Информационные системы и логистика в строительстве
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
Engineering geometry and computer graphics
Инженерная геометрия и компьютерная графика
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9
For authors
Авторам
Общие проблемы строительной науки и производства. Унификация и стандартизация в строительстве
Информационные системы и логистика в строительстве
Строительное материаловедение
Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2014. № 9

Приложенные файлы

  • pdf 4382326
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий