авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК

1930

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Серия:

Студент и наука

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО

ТЕОРИЯ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОДОРОГ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ, ЭКОЛОГИЯ, ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ, СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВОМ ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА Выпуск № 5, 2009 г.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 378: Редакционная коллегия Научного вестника ВГАСУ:

Главный редактор издания - д-р техн. наук, проф. И.С. Суровцев;

д-р техн. наук, проф. Ю.Ф. Устинов (зам. главного редактора);

д-р техн. наук, проф.

Е.М. Чернышов (зам. главного редактора);

д-р техн. наук, проф. Ю.М. Борисов (зам.

главного редактора);

канд. техн. наук, доц. В.В. Власов (отв. секретарь);

д-р техн. наук, проф.

А.М. Болдырев;

канд. арх-ры, проф. Ю.И. Кармазин;

д-р техн. наук, проф. В.Н. Мелькумов;

д-р экон. наук, проф. В.В. Гасилов;

д-р техн. наук, проф. Вл.П. Подольский;

д-р техн. наук, проф. Ю.Б. Потапов;

;

д-р техн. наук, проф. В.С. Сафронов;

д-р физ.-мат. наук, проф. П.А.

Головинский Редакционная коллегия серии:

Главный редактор серии - д-р техн. наук, проф. В.С. Сафронов;

д-р физ.-мат. наук, проф. А.В. Лобода (зам. главного редактора);

канд. техн. наук, доц.

Ю.И. Калинин;

канд. хим. наук, доц. О.В. Артамонова;

канд. техн. наук, доц. О.В.

Гладышева;

канд. физ-мат. наук, ст. преп. В.В. Черных;

канд. техн. наук, доц. Т.И.

Шелковникова;

доц. А.А. Арзуманов;

канд. филол. наук, доц. Н.Н. Лапынина;

канд. экон.

наук, доц. О.М. Белянцева;

руков. СБ Л.А. Корнеева (отв. секретарь);

А.В. Антипов, аспирант;

В.М. Флавианов, магистрант.

В серии «Студент и наука» Научного вестника ВГАСУ опубликованы результаты научных работ студентов, ставших победителями Всероссийского конкурса на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам. В серии освещены научные исследования студентов университета по проблемам естественных наук, нанотехнологий в строительстве, архитектуры и градостроительства, современных методов расчета строительных конструкций, зданий и сооружений, материаловедения и технологии эффективных строительных изделий и конструкций, перспективных технологий и способов организации строительства, инженерной геодезии, проектирования и строительства автомобильных дорог, систем жизнеобеспечения и пожарной безопасности, информационных систем и технологий, экономики и управления строительными предприятиями и организациями, лингвистики и культуры народов мира, а также организации учебного процесса.

Серия представляет интерес для научных работников, инженеров-строителей, аспирантов, магистрантов и студентов.

Адрес редакции:

394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, тел.:(4732) 71-54-30;

71-50- E-mail: unr@vgasu.vrn.ru ВГАСУ, Серия «Студент и наука»

СОДЕРЖАНИЕ Естественные науки Дмин А.М.

О различных способах аппроксимации при помощи метода наименьших квадратов………………………………………………………………………………. Комарова А.В.

Алгебры векторных полей и их интегрирование…………………………………… Лозинская М.Ю.

Межфазное поверхностное натяжение в системе ацетронитрил-водно-солевой раствор…………………………………………………………………………………. Нанотехнологии в строительстве Токарева Е.В.

Модифицирование строительного гипса наноструктурирующей добавкой на основе кремнийорганического соединения…………………………………………. Трунова В.П., Требунских В.К.., Извекова А.В.

Дериватографические исследования кристаллогидрата Na2SiO3 5 H2O и наноразмерных частиц системы SiO2 – H2O ……………………………………….. Архитектура и градостроительство Белова Д. А.

К вопросу сохранения и реконструкции культурного наследия малых старинных городов воронежской области………………………………………………………... Плужников А.В., Кухтин М.Ю.

История застройки и реконструкции Большой Дворянской улицы……………….. Теория расчета строительных конструкций, зданий и сооружений Воронова Т. Ю.

Предотвращение локальной неустойчивости двухпролетной тонкостенной балки.. Жарких В.С.

Сравнение конечно-элементных моделей конструкции промежуточной опоры путепровода…………………………………………………………………………….. Касьянов А. А.

Оптимизация компоновки мостовых пролетных строений длиной 18, 24 м……… Крысанов Д. Ю.

Оценка точности расчета с помощью конечно-элементного комплекса………….. Нгензи Ж.К.

К оценке точности расчетов прогибов и усилий в сечениях прямоугольной плиты по методу конечных элементов………………………………………………………. Попов И.И.

Исследование напряженно-деформированного состояния стального каркаса промздания с учетом статистической неоднородности основания………………… Попова Ю.А.

Оценка адекватности ряда расчетных моделей кольцевой плиты с различным очертанием конечных элементов…………………………………………………….. Сапелкин С.В.

Расчет и проектирование металлического каркаса здания троллейбусного парка в г. Волгограде с исследованием его динамических параметров……………………. Скитский С.П.

Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонной Научный Вестник ВГАСУ водопропускной трубы под насыпью автомобильной дороги……………………… Уполовнев С.А.

Исследование изменения динамических параметров сталежелезобетонного пролетного строения моста при поэтапном развитии поперечного сечения…….. Фам Динь Бать Расчет риска возникновения предельных состояний в несущих элементах металлического каркаса одноэтажного промздания……………………………….. Хвостов М.Г.

Зависимость условных деформаций начала образования микротрещин в мелкозернистом бетоне 28-дневного возраста от эксцентриситета приложения сжимающей силы……………………………………………………………………… Хункпону С.Е.

Напряженно-деформированное состояние кирпичной кладки вблизи оконного проема от действия внешних нагрузок и изменения температуры………………… Материаловедение и технология строительных изделий и конструкций Альбинская Ю.С…….

Свойства цементного камня с органоминеральным модификатором…………….. Аристов В.Д., Кирилова М.В.

Изучение реологических свойств модифицированного цементного теста………. Бакалова Е.А.

Изучение кинетики контактно-диффузийной сушки сырца керамического кирпича при различных вариантах процесса……………………………………….. Белкина С.В.

Неавтоклавный бетон на шлакощелочном вяжущем с опокой…………………… Бубнова М.Н.

Модифициронный неавтоклавный бетон на шлакощелочном вяжущем…………. Воронина Е.Ю.

Температурно-влажностные деформации и морозостойкость цементного поризованного бетона………………………………………………………………… Иванова Е.А.

Изучение режимов перемешивания пенобетонных смесей путем постановки активного многофакторного эксперимента…………………………………………. Казаков А.В.

К вопросу обеспечения морозостойкости высокопрочных модифицированных бетонов………………………………………………………………………………… Миляев И.В.

Оптимизация свойств модифицированного цементного камня……………………. Нилова М. А.

Теплоизоляционный пенобетон с карбонатным микронаполнителем – отходом химического производства…………………………………………………………… Селина М.В., Яценко Н.Г.

Исследование влияния технологических факторов на физико-механические свойства наполненных цементных систем………………………………………….. Сосин П.В., Овчинникова А.В.

Оценка состава, структуры и свойств отсевов дробления гранита шкурлатовского месторождения…………………………………………………….. Сосин П.В.

Исследование структуры и свойств модифицированного портландитового камня Тропынин В.Е.

Серия «Студент и наука»

Использование золошлаковых отходов воронежской ТЭЦ – 1 в производстве строительных материалов……………………………………………………………... Шершев П.А.

Структурообразование цементно-водных ситстем с добавками ПАВ…………….. Инженерная геодезия Барсуков К.Г.

Компьютерная обработка снимков, полученных цифровыми фотокамерами…….. Проектирование и строительство автодорог Бакланов Ю.В.

Особенности микроклимата в зоне прохождения автомобильной дороги……….. Доманов Д.И., Лобода И.В.

Тенденции поиска новых прогрессивных решений в монолитном мостостроении, проблемы и пути их решения………………………………………………………… Лихачев В.В., Баскаков М.П.

Перспективы развития деревянного мостостроения в России…………………….. Тропынин Е.Н.

Расчет ресурсов на зимнее содержание автодорог с использованием метеорологической информации…………………………………………………….. Строительные машины и механизмы Котенев А.В., Тепляков Е.А.

Разработка полуприцепного грейдера на базе погрузчика ТО-25………………… Середин А.В.

Критерий предупреждения усталостного разрушения элементов металлоконструкций грузоподъемных машин……………………………………… Середин А.В.

Модернизация бульдозерного рабочего оборудования к тягачу Т-35.01…………. Системы жизнеобеспечения, экология, пожарная и промышленная безопасность Боева А.Е., Удалов Д.А.

Анализ экспериментальных данных, полученных при физическом моделировании потокораспределения в городских системах газоснабжения……. Петухов М.В.

Исследование влияния геометрических параметров здания на его теплоэнергетические показания……………………………………………………… Попов И.И.

Методика расчета звукоизоляции двухслойных гипсокартонных перегородок с заполнением воздушного промежутка……………………………………………….. Чуйкин С.В.

Аварийная вентиляция химических производств………………………………….. Экономика и управление строительством Анисимов С.М.

Оценка потенциального спроса на проезд по платным автодорогам на основе маркетинговых исследований………………………………………………………… Елфимов С.В.

Особенности формирования рынка жилой недвижимости в г. Воронеже………… Курцева К., Никулина К.

Инновации – движущий фактор конкурентноспособности………………………… Лесная А.С.

Научный Вестник ВГАСУ Возможна ли «силиконовая долина» в России……………………………………… Орлова Н.С.

Перспективы развития железнодорожного транспорта Воронежской области….. Осипова А.С.

Особенности процесса ценообразования на рынке недвижимости………………. Шигина Н.С.

Влияние мирового финансового кризиса на строительную отрасль города Воронежа………………………………………………………………………………. Гуманитарные науки Антипенко Д.В.

Ранние повести Н. Гоголя и фольклорные традиции……………………………….. Гаркушенко Е.С.

Детский тайный язык – язык или жаргон?................................................................... До Тхи Хьен Цветовая палитра русского и вьетнамского языков……………………………….. Мотиенко С.В.

Нежинский период жизни Н.В.Гоголя……………………………………………….. Мурыгин Н. Д.

Основные понятия и структура теории межкультурной коммуникации………….. Мухина Ю.С.

Основные мотивы лирики А.В.Кольцова……………………………………………. Мущанова К.В.

Дружба Н.В.Гоголя и семьи Аксаковых……………………………………………... Салько А.В.

Пояса русского народного костюма XVIII—XIX веков…………………………….. Салько А.В., Финагеева Е.А.

Из истории русского костюма………………………………………………………. Санни Бакурегуи Абдулай Традиции речевого этикета в республике Бенин……………………………………. Свиридова М.С.

Правда литературного слова…………………………………………………………. Тимошко А.А.

Духовная жизнь Н.В.Гоголя………………………………………………………….. Финагеева Е.А.

Из истории русского костюма………………………………………………………… Организация учебного процесса Бобровский А. Ю.

Формирование профессиональной компетентности будущих специалистов технической сферы деятельности……………………………………………………. Боровлва К. Е.

Значимость использования компьютерных технологий для формирования профессиональной компетентности студента………………………………………. Буримов Д.Н.

Проектирование малого моста в графической системе AUTOCAD……………….. Дронов В.И.., Лобах Р.В., Веретенников А.В.

Методическое обеспечение занятий по теме: «Чертежи металлических конструкций»………………………………………………………………………….. Коровина О.Г., Соловьева Е.С.

Анализ выбора аппарата перспективы………………………………………………. Серия «Студент и наука»

Медведев С. В.

Влияние вспомогательных упражнений на динамику спортивных результатов студентов, занимающихся пауэрлифтингом……………………………………….. Неврюев М. М.

Бульдозерное оборудование с дополнительными стенками для увеличения призмы волочения…………………………………………………………………….. Оганнисян Н.Э.

Ковш экскаватора со съемными пластинами для уплотнения грунта………….. Папонов А.С.

Рабочее оборудование экскаватора…………………………………………………... Пахмелкин С.С.

Контроль силы, развиваемой самбистами первого и второго годов обучения, в положении основной фазы броска через спину…………………………………… Чернышов Д.И.

Рабочее оборудование бульдозера с расширенными функциональными возможностями………………………………………………………………………. Правила оформления статей в Научный Вестник ВГАСУ Авторский указатель Научный Вестник ВГАСУ ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ УДК 519. Дмин А.М., 651 гр.

О РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ АППРОКСИМАЦИИ ПРИ ПОМОЩИ МЕТОДА НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ Научный руководитель – проф. Лобода А.В.

В работе рассматриваются несколько возможных вариантов аппроксимации экспериментальных данных на основе метода наименьших квадратов (МНК).

Обсуждается математическая задача, возникшая при исследовании зависимости прочности бетона от четырех различных параметров режима его укладки. Требуется найти явный вид функциональной зависимости M f ( D, H, N, Q) по имеющемуся массиву экспериментальных данных.

Каждый из параметров D,H,N,Q принимал в экспериментах по три фиксированных значения, не зависящих от значений остальных факторов. Поэтому для упрощения расчетов производилось нормирование данных.

В связи с явно нелинейной зависимостью прочности M от изучаемых параметров (см.

рис. 1-3) начальные расчеты были проведены сразу для многочлена 2-го порядка. В этом случае аппроксимация функции от 4-х переменных сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) относительно 15 неизвестных коэффициентов регрессии вида (1):

M ( D, H, N, Q) A0 A1D... A4Q A5 D2 A6 DH... A13 NQ A14Q 2 (1) где Ai - i-ый коэффициент регрессии.

Для получения СЛАУ и нахождения неизвестных в среде Matlab была написана программа, реализующая простейший алгоритм, что придало исследованиям помимо упрощения и ускорения вычислений определенную гибкость при изменении условий расчета.

В целях повышения точности аппроксимации было предложено увеличить порядок приближающего полинома. В случае многочлена 3-го порядка (от тех же 4-х переменных) необходимо найти 35 коэффициентов, следовательно, решается СЛАУ с 35 неизвестными.

Однако при решении этой системы оказалось, что ее матрица вырождена (ранг равен 31) и нахождение однозначного решения невозможно.

Еще одна изученная модель аппроксимации связана с рациональными функциями, а именно с дробно-рациональной функцией второго порядка (2). Стандартное условие минимизации суммы квадратов отклонений S в этом случае было заменено (для упрощения выкладок) его «линеаризованым» вариантом, записываемым в виде (3).

A A1D... A4Q A5 D 2 A6 DH... A13 NQ A14Q P2 ( D, H, N, Q) M ( D, H, N, Q) 0 (2) R2 ( D, H, N, Q) 1 A15 D... A18Q A19 D 2 A20 DH... A27 NQ A28Q N S ( P2i ( Di, H i, Ni, Qi ) M i R2i ( Di, H i, Ni, Qi )) 2 min. (3) i где M i, Di, Hi, Ni, Qi - значение прочности и соответствующих факторов в i-ом опыте;

N – общее число опытов (81 в нашем случае).

Серия «Студент и наука»

Здесь вычисление 29 неизвестных коэффициентов уравнения регрессии произведено в среде Matlab по тому же алгоритму, что и в случае аппроксимации полиномом 2-ого порядка, а сам текст программы адаптирован для новых условий расчета.

Технические инженерные расчеты в большинстве случаев требуют упрощения без существенной потери точности. Принимая это во внимание, число коэффициентов в дробно рациональной формуле регрессии было уменьшено до 15 за счет исключения из нее коэффициентов, близких к 0. После упрощения в числителе формулы осталось 10 наиболее значимых коэффициентов, в знаменателе – 5. Отобранные таким образом 15 коэффициентов были пересчитаны заново по схеме, аналогичной предыдущим случаям.

Результаты аппроксимации представлены на Рис.1. – Рис.2. в виде проекций аппроксимирующих функций на 4 различные плоскости, и на Рис. 3. в виде проекции полинома 2-го порядка в трехмерное пространство M-Q-H.

а) б) Рис. 1. Результаты аппроксимации в плоскостях а) M-Q, б) M-N а) б) Рис. 2. Результаты аппроксимации в плоскостях а) M-H, б) M-D Научный Вестник ВГАСУ Рис. 3. Аппроксимация полиномом 2-го порядка в пространстве M-Q-H На Рис. 1. – Рис. 2. штриховой линии соответствует аппроксимация полиномом 2-го порядка, сплошной линии - дробно-рациональной функцией 2-го порядка, точечной линии – дробно-рациональной функцией 2-го порядка с ограниченным количеством коэффициентов;

крупными точками изображены экспериментальные данные.

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы:

1) наиболее точной из изученных является аппроксимация дробно-рациональной функцией 2-го порядка. Этим подтверждается целесообразность использования рациональных приближений в прикладных задачах;

2) в инженерных расчетах выбор уравнения регрессии в виде полинома 2-го порядка оказывается предпочтительнее по сравнению с дробно-рациональной функцией 2-го порядка с тем же самым (ограниченным) количеством коэффициентов;

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Лобов В.А. Моделирование систем: уч. пособие / В.А. Лобов;

Воронеж. гос. арх.-строит.

ун-т. – Воронеж, 2007. – 206 с.

Серия «Студент и наука»

УДК Комарова А.В., 621 гр.

АЛГЕБРЫ ВЕКТОРНЫХ ПОЛЕЙ И ИХ ИНТЕГРИРОВАНИЕ Научный руководитель – проф. Лобода А.В.

В связи с работами [1]-[3] возник вопрос об алгебрах Ли, соответствующих аффинно однородным индефинитным гиперповерхностям комплексного пространства С. Получение конкретных алгебр, отвечающих однородным поверхностям и построение по ним самих поверхностей связано со значительными трудностями. Одна из алгебр такого типа, а именно алгебра матриц с базисом обсуждается ниже.

15i 0 i 0 1 1 0 9 0 i 0 1 0, E2 0 00, E 8, E1 3 21i 21i 147i 21i 0 0 8 8 8 16 128 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 E4,E 0 5 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 Она получена как алгебра линейных векторных полей, касательных к некоторой неизвестной аффинно-однородной вещественной гиперповерхности.

Целью работы было получение явного уравнения Ф( z1, z 2, w) 0 этой индефинитной поверхности за счет интегрирования исходной алгебры. Каждый элемент обсуждаемой в работе алгебры - это линейное векторное поле вида:

E ( A1 z1 A2 z 2 p) ( B1 z1 B2 z 2 s) (az1 bz 2 cw) (1) z1 z 2 w При этом фактически приходится обсуждать лишь 4 базисных поля из-за тривиальности E поля F Ф E4 i 3z z1 w 15 F 1 F Ф 3 E 3 (iz 2 i ( z1 z 2 ) i) 16 z1 8 z 2 w 8 8 (2) 15 F 9 F Ф 21 E2 ( z 2 ) ( iz 1 iz 2 ) 16 z1 8 z 2 w 8 3 ф 57 F 15 F 1 21 E1 ( z1 ( z2 ) ( iz 1 iz 2 w) ) 128 z1 32 z 2 2 w 2 16 Научный Вестник ВГАСУ Решение задачи и нахождение уравнения Ф( z1, z 2, w) 0 проводится в несколько шагов.

На первом этапе систему основных соотношений Re( Ek (Ф)) / M 0, k 1,..., перепишем в вещественных координатах. Используя при этом законы дифференцирования F 1 F F F 1 F F ( i );

( i по комплексным переменным ), получаем z1 2 x1 y1 z 2 2 x2 y dF dF dF dH (128 x1 57) dx1 (64 x 2 60) dx 128 y1 dy 64 y 2 dy 168 x1 147 x 2 192 H 2 1 dF dF dF (16 x 2 15) dx 18 dx 16 y 2 dy 42 x1 42 x 2 1 2 (3) dF dF dF (16 x 15) 16 y 2 2 42 y 2 6 y1 dy1 dx1 dy dF 3 y dy1 Уравнения системы (3) будем решать поочередно, подставляя решения каждого из них в остающиеся уравнения системы. Способ решения отдельных уравнений системы путем сведения их к обыкновенным дифференциальным уравнениям известен (см.[4]). На завершающем этапе получим обыкновенное дифференциальное dQ уравнение первого порядка (128r 57) 28r 192Q 0 (4) dr решением которого является следующая функция 7 Q r C1 (128r 57) 2 (5) 16 В первоначальных координатах получим следующее уравнение поверхности:

7 5 35 2 35 v 3 y1 y 2 x1 y 22 x2 x2 16 2 18 96 512 2 C1 (128 x1 512 y 2 x2 x 2 7) 2 (6) 9 56 3 x 2 x 2 ( x1 4 y 22 ) 12 x 2 y 81 Видно, что это уравнение задает алгебраическую поверхность 6-го порядка.

Уравнение (6) является новым примером однородных поверхностей, относящимся к классу малоизученных индефинитных однородных многообразий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Лобода А.В. Об одном семействе алгебр Ли, связанных с однородными поверхностями / А.В. Лобода // Труды МИАН.--2006--Т.253.--С.111-126.

Серия «Студент и наука»

2. Данилов М.С. Аффинно-однородные вещественные гиперповерхности с индефинитной формой Леви // Труды участников школы-семинара по геометрии и анализу (Абрау Дюрсо), Ростов-Д.2008, С.25-26.

3. Лобода А.В. Действие аффинной подгруппы в комплексной касательной плоскости к однородной поверхности / А.В. Лобода // Воронежская зимняя матем. школа. Тез. Докл.- Воронеж, 2009.--С.106- 4. Тихонов А.Н. Дифференциальные уравнения. / А.Н. Тихонов, А.Б. Васильева, А.Г.

Свешников.--М.: Наука, 1985.--231 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 547.56:621.039. Лозинская М.Ю., 1212 гр.

МЕЖФАЗНОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ В СИСТЕМЕ АЦЕТОНИТРИЛ – ВОДНО-СОЛЕВОЙ РАСТВОР Научный руководитель – канд. хим. наук, асс. Хорохордина Е.А.

Наиболее изученной стадией анализа фенолов является разделение и детектирование в условиях высокоэффективной жидкостной хроматографии. Практические аспекты жидкостно-жидкостной экстракции фенолов также хорошо освещены в литературе [1-3].

Природе растворителя и характеру межфазных взаимодействий на границе раздела фаз жидкость – жидкость уделяется мало внимания. Вместе с тем, изучение поверхностного и межфазного натяжения в присутствии фенолов в рассматриваемых системах может объяснить механизм экстракции и установить факторы, позволяющие прогнозировать коэффициенты распределения фенолов при использовании смешанных экстрагентов.

Таким образом, возникает необходимость в исследовании закономерностей экстракции фенольных соединений моно- и бинарными экстрагентами из водно-солевых растворов для выявления влияния состава экстракционной системы и структуры фенола на эффективность выделения.

Цель работы – изучение межфазного натяжения в экстракционной системе, полученной из ацетонитрильного азеотропа и водно-солевого раствора в диапазоне температур 20-30С без и с добавкой в систему фенола.

На стадии пробоподготовки нами испытан как экстрагент азеотропный состав ацетонитрил – вода (0,84:0,16).

В работе применяли фенол квалификации «х.ч.» («Merck», Германия) и растворитель – ацетонитрил квалификации «о.с.ч. для ВЭЖХ» («Merck», Германия), воду дистиллированную, высаливатель – (NH4)2SO4 квалификации «х.ч.». Экспериментальные значения межфазного натяжения между азеотропом ацетонитрила и водно-солевым раствором рассчитывали по формуле Антонова:

мф. = 1-2 (1) где 1 – поверхностное натяжение водно-солевого раствора;

2 – поверхностное натяжение водно-органической фазы.

Поверхностное натяжение 1 и 2 были получены методом максимального давления в пузырьке воздуха на приборе Ребиндера по методике [4].

На основе полученных результатов были построены графики зависимости поверхностного и межфазного натяжения от температуры (см. рис. 1-3).

Применение неорганических солей, в нашем случае (NH4)2SO4 при экстракции фенолов из воды позволяет получать двухфазную систему: водно-солевой раствор – водно органическая фаза даже для таких полярных растворителей как метанол и ацетонитрил.

Серия «Студент и наука»

Рис. 1. Влияние температуры на поверхностное натяжение водно-солевой фазы:

1- без добавки в систему фенола;

2 – в присутствии в системе фенола (С=0,60 мг/л) Рис. 2. Влияние температуры на поверхностное натяжение водно-ацетонитрильной фазы:

1- без добавки в систему фенола;

2 – в присутствии в системе фенола Рис. 3. Влияние температуры на межфазное натяжение в системе водно-ацетонитрильной фазы – водно-солевой раствор:

1- без добавки в систему фенола;

2 – в присутствии в системе фенола Научный Вестник ВГАСУ Смеси этих растворителей с водой применяются в качестве подвижных фаз в самом распространенном в аналитической практике обращено-фазовом варианте высокоэффективной жидкостной хроматографии. Нами установлено, что разделение на две фазы в системе ацетонитрил – водно-солевой раствор наблюдается, если концентрация высаливателя в водно-солевом растворе находится в интервале от 16 до 43 %. При меньшем содержании (NH4)2SO4 вторая фаза не образуется [5].

В работе изучено влияние температуры на поверхностное натяжение в системах: водно органическая фаза – водно-солевой раствор и водно-органическая фаза – фенол – водно солевой раствор. Из полученных графиков следует, что поверхностное натяжение во всех случаях плавно уменьшается при повышении температуры в изученном диапазоне 20- 25 30С.

Также изучено влияние добавки фенола на межфазное натяжение в системе водно ацетонитрильная фаза – водно-солевой раствор (см. рис. 3). Эти результаты указывают на то, что добавки в систему фенола приводят к изменению параметров межфазных взаимодействий на границе раздела фаз воздух-жидкость и жидкость-жидкость. Известно, что с уменьшением растворимости вещества в той или иной жидкой среде его поверхностная активность на границе с этой средой увеличивается, то есть должно наблюдаться уменьшение поверхностного натяжения, что мы и зафиксировали в нашем эксперименте.

Актуальность и значимость данного исследования заключаются в том, чтобы данные о межфазном натяжении, о влиянии на него температуры, о наличии фенола в системе могут быть использованы в интерпретации механизма межфазного распределения фенолов в гидрофильных экстракционных системах. Это позволит усовершенствовать пробоподготовки для спектрофотометрической и ВЭЖХ методик определения низших фенолов и фенольных антиоксидантов при их совместном присутствии в отделочных строительных материалах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство. Под ред. Б.П.

Никольского. Л.: Химия. 1987. 880 с.

2. Золотов Ю.А. Аналитическая химия: проблемы и достижения / Ю.А. Золотов. М.: Наука, 1992. 285 с.

3. Рудаков О.Б. Поверхностное натяжение бинарных подвижных фаз для жидкостной хроматографии / О.Б. Рудаков, Д.С. Беляев, Е.А. Хорохордина // Журн. физич. химии. – 2007. – Т. 81, №3. – С. 438-441.

4. Хорохордина Е.А. Влияние структуры фенола на межфазное натяжение в экстракционных системах гексан – хлороформ – водно–солевой раствор / Е.А. Хорохордина, Фан Винь Тхинь, О.Б. Рудаков, Е.А. Подолина // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2008. – Т.8, вып. 2. – С. 332-338.

5. Подолина Е.А. Применение ацетонитрила для извлечения двухатомных фенолов из водно солевых растворов и анализа методом ВЭЖХ / Е.А. Подолина, О.Б. Рудаков, Е.А.

Хорохордина, Л.А. Харитонова // Журн. аналит. химии. – 2008. – Т.63, № 5. – С. 514-518.

Серия «Студент и наука»

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ УДК 691.263.5:620. Токарева Е.В., М- МОДИФИЦИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА НАНОСТРУКТУРИРУЮЩЕЙ ДОБАВКОЙ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ Научные руководители – канд. техн. наук, проф. Перцев В.Т.

канд. техн. наук Усачев С.М.

Сегодня вопросам модифицирования гипсового вяжущего вещества с целью повышения его физико-механических свойств посвящено много работ. В данной работе ставится цель изучить влияние добавок на основе кремнийорганических соединений на свойства гипса марки Г-13, что даст ответ на вопрос о целесообразности использования этого класса добавок в гипсовых вяжущих веществах.

В промышленности строительных материалов в качестве кремнийорганических добавок часто применяются эфиры ортокремниевой кислоты Si(OH)4 для получения различных высокомолекулярных соединений, синтезируемых путем совместной конденсации алкоксиланов или полиалкоксиланов с начальными продуктами конденсации (олигомерами) альдегидов, кетонов, фенолов и аминов. Полученные таким образом эфиры ортокремниевой кислоты используются в роли добавок к связующему при производстве цементных бетонов, керамических и других строительных материалов, а также как пропиточные составы. Вместе с тем, применению такого класса добавок для гипсовых вяжущих веществ в технической патентной и научной литературе уделяется недостаточно внимания.

В качестве вяжущего использовалось гипсовое вяжущее Самарского гипсового комбината марки по прочности Г-13, соответствующее требованиям ГОСТ 125-79. Основные характеристики его представлены в таблице.

Таблица Характеристика гипсового вяжущего Наименование показателей Значение показателей Нормальная густота, % Остаток на сите №2, % Плотность, г/см3 2, Начало схватывания, мин Конец схватывания, мин Удельная поверхность, м2/кг Прочность при сжатии 13, (в возрасте 2 часов), МПа В качестве кремний-органической добавки применялись сложные эфиры ортокремниевой кислоты – тетрафурфури-локсисиланы (ТФС).

Применение ТФС объясняется следующим. Введение такой добавки в гипсовое тесто приводит к образованию геля с высоким содержанием нанокремнезема, который плотно «забивает»

микропоры и капилляры материала и придает последнему повышенную водонепроницаемость, термостойкость, более высокую механическую прочность.

Гель с высоким содержанием кремнезема обладает большой активностью и, попадая в поры материала, участвует в сложных физико-химических процессах структурообразования. Кроме Научный Вестник ВГАСУ наночастиц SiO2 образуется фурфуриловый спирт, формирующий нанопленку олигомера на поверхности зерен новообразований.

Основная задача работы состояла в повышении показателей физико-механических характеристик гипсового камня путем модифицирования его структуры нанодобавкой на основе эфиров ортокремниевой кислоты.

Синтез наноструктурирующей добавки тетрафурфурилоксисилан проводился методом переэтерификации тетраэтоксисилана фурфуриловым спиртом по методике, описанной в [1-3].

Дозировка добавки ТФС варьировалась от 0,5 до 10 % от массы гипсового вяжущего.

Исследования проводились на гипсовом тесте нормальной густоты при расплыве по прибору Сутторда 180 + 5 мм. Водогипсовое отношение во всех опытах равно 0,4. Результаты исследований физико-механических свойств гипсового камня приведены на рис.1.

13, 15 12, 10, Прочность, МПа Эталон 0,5 % TFS 10 % TFS Рис. 1. Зависимость прочности гипсового камня от содержания тетрафурфурилоксисилана На основе данных рис. 1, установлено, что описанный механизм действия TФС в гипсовом вяжущем проявился в полной мере и не приводит к улучшению физико-механических свойств гипсового камня. Такая закономерность наблюдается при всех дозировках добавки тетрафурфурилоксисилана. Так, при введении 0,5 % добавки от массы гипса происходит незначительное снижение его прочности с 13,7 МПа (для эталонного состава) до 12,8 МПа. При введении TФС в количестве 10 % от массы гипса видим еще дальнейшее снижение прочности при сжатии до 10,9 МПа.

Вместе с тем, отметим очень важный момент, связанный со способом введения TФС в гипсовое вяжущее. При рассмотрении этого аспекта исследовались два способа введения наноструктурирующей добавки:

1) введение TФС в воду затворения и дальнейшее смешение жидкой системы с сухом гипсом;

2) введение TФС в свежеприготовленное гипсовое тесто при его перемешивании.

При этом установлено, что способ введения в значительной степени влияет на прочностные свойства полученного гипсового камня (рис. 2).

10, Прочность, МПа 8 5, 10 % TFS 10 % TFS в в одимые в в в одимые при в оду затв орения перемешив ании Рис. 2. Зависимость прочности гипсового камня от способа введения добавки тетрафурфурилоксисилана Серия «Студент и наука»

В ходе исследования было выявлено, что введение добавки ТФС в гипсовое тесто в процессе его перемешивания, позволяет равномерно распределить ее в объеме смеси. При этом расплыв гипсового теста по прибору Сутторда составил меньше 180 мм. При введении добавки по первому способу наблюдается как бы кристаллизация ТФС, и расплыв оказывался больше 180 мм (275 мм).

Таким образом, увеличение концентрации добавки ТФС в составе гипсового камня привело к снижению прочностных показателей в 1,3 раза. Кроме того, замечено, что существенную роль играет способ введения добавки в гипсовое тесто. При введении добавки в процессе перемешивания гипсового теста, получаем прочность гипсового камня в 2 раза больше, чем при введении добавки в воду, а затем в сухое гипсовое вяжущее.

Учитывая всю сложность рассматриваемой проблемы, следует указать, что необходимо продолжить исследования и изучить механизмы катализа, гидролиза, поликонденсации продуктов гидролиза TФС;

оценить влияние предлагаемой добавки на строительные композиты с различными вяжущими;

экспериментально определить оптимальные дозировки добавки и разработать способы ее введения;

совершенствовать технологию строительных материалов с повышенными физико-механическими показателями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Фиговский О.Л., Барсукова Л.Г., Перцев В.Т., Усачев С.М. и др. Модифицирование структуры строительных композитов добавкой на основе эфиров ортокремниевой кислоты // Научный вестник ВГАСУ. Серия: Физико-химические проблемы строительного материаловедения. - Выпуск №2. - Воронеж 2009. - С. 22-29.

2. Усачев С.М., Рудаков О.Б., Перцев В.Т., Барсукова Л.Г. Эффективность применения эфиров ортокремниевой кислоты для модифицирования структуры строительных композитов. - матер. междунар. конгресса «Наука и инновации в строительстве» SIB-2008, Т. 1, кн. 2, Воронеж, 2008. - С. 449 – 3. Фиговский О.Л. Монолитные покрытия полов на основе реакционно-способных олигомеров:: автореф. дис. д-ра. техн. наук в форме науч. доклада: 05.23.05. - М., 1990. - с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 666.971.4.002. Трунова В.П., Требунских В.К. 1512 гр., Извекова А.В. 1511 гр.

ДЕРИВАТОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИСТАЛЛОГИДРАТА Na2SiO3 5 H2O И НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ СИСТЕМЫ SiO2 – H2O Научные руководители – канд. хим. наук, доц. О.В. Артамонова, канд. хим. наук, доц. О.Р. Сергуткина Проблема количественного определения воды, входящей в состав кристаллогидратов, а также различных наноразмерных систем, полученных золь – гель методом, является очень актуальной, т.к. многие процессы структурообразования связаны именно с наличием воды в структуре этих систем. Наиболее доступным и простым методом количественного определения слабосвязанной и кристаллизационной воды в различных образцах является дифференциальный термический анализ (ДТА), в котором исследуется изменение энтальпии процессов ( Н).

Термический анализ и ДТА заключаются в измерении температуры (Т) (или разности Т) в зависимости от количества подводимой или отводимой теплоты [1]. При постоянном нагревании любое превращение или реакция, вызываемая повышением температуры, приводит к появлению пиков (экзотермический процесс) или впадин (эндотермический процесс) на кривых зависимости температуры от времени нагревания t. Если превращение вещества при нагревании не происходит, то наблюдается линейная зависимость Т от времени нагревания. Более чувствительной будет регистрация Т через определенные небольшие интервалы времени, в пределах которых температура меняется не более чем на 1-2 С. Этот метод называют дериватографическим анализом.

В методе ДТА температуру образца сравнивают с температурой некоторого инертного материала (эталона) в процессе линейного повышения окружающей температуры. Для этих целей мы использовали оксид алюминия (-Al2O3).

Дериватографический анализ образцов проводили на дериватографе марки Paulik – Paulik 3M. Дериватограф представляет собой многофункциональную систему для термического анализа, позволяющую на одной ленте получить ТГ-, ДТG- и Т-кривые образца [2]. Этот прибор включает аналитические весы, печь, устройство для регулирования температуры печи по заданной программе, тигли для образца и эталона, регулятор напряжения и гальванометрический самописец. Аналитические весы имеют точность 200, мг при предельном отклонении, рабочий интервал измерения массы – от 10 мг до 10 г.

Максимальная температура в печи 1100 С. Печь может работать только при атмосферном давлении. Таким образом, по числу, форме и положению различных экзо- и эндотермических пиков относительно шкалы температур производится качественная и количественная идентификация исследуемого образца.

Кривые дериватографического анализа, полученные для системы SiO2 – H2O, а также для исходного вещества (прекрсора) кристаллогидрата силиката натрия Na2SiO3 5 H2O, представлены на рисунке. Начальная температура 20 °С, скорость нагрева печи 10 ° в минуту.

Серия «Студент и наука»

Рис. Кривые дериватографического анализа, полученные для образцов:

Na2SiO3 5 H2O кривые 1, 2, 3;

образца системы SiO2 – H2O кривые 1, 4, 5.

( = 10° / мин., чувствительность – 1/10) 1 – Т – кривая температуры;

2 – ДТА – кривая зависимости изменения энтальпии от температуры;

3, 5 – ТГ – кривая зависимости изменения массы от температуры и времени;

– ДТГ – кривая зависимости изменения массы по времени dm/dt от температуры Проведем по полученным данным расчет массовой доли воды в образцах, а также определим количество моль воды, входящей в кристаллогидрат и в систему SiO2 – H2O.

Для Na2SiO3 5 H2O навеска образца составляла 274 мг. Потеря массы, определяемая по кривой 2 120 мг. Потеря массы при повышении температуры происходит за счет удаления воды из кристаллогидрата, при этом на кривой 3 (ДТА) наблюдаем несколько (пять) эндотермических пиков, которые накладываются друг на друга, в температурной области – 700 °С, с минимумами при следующих температурах 55, 120, 490, 620, 700 °С. По Научный Вестник ВГАСУ видимому, это связано с постепенной отдачей сначала адсорбционной воды, слабо связанной воды, сильно связанной или кристаллизационной воды.

М (Na2SiO3 5H2O) = 284 г/моль, М (Н2О) = 18,02 г/моль, mнавески = 0,274 г;

mводы = 0,120 г;

m (Na2SiO3) = 0,154 г.

(Na2SiO3)=(0,154):(122)=0,0013 (моль);

(Н2O) = 0,12 / 18 = 0,0067 (моль).

Следовательно, (Na2SiO3) (Н2O) = 1 5,13.

Массовая доля воды в навеске,% Н 2О 100% 43,8%.

Для образца SiO2 – H2O навеска образца составляла 120 мг. Потеря массы, определяемая по кривой 2, составила 64 мг. Потеря массы при повышении температуры происходит за счет удаления воды из образца, при этом на кривой 3 (ДТГ) наблюдаем один эндотермический пик, в температурной области 40 – 180 °С, с минимумом при температуре 100 °С.

М (SiO2 H2O) = 78 г/моль, М (Н2О) = 18,02 г/моль.

Mнавески = 0,12 г;

mводы = 0,064 г;

mNa2SiO3 = 0,056 г.

(SiO2) = (0,056) : (60)=0,00093 (моль);

(Н2O) = (0,064) : (18) = 0,0036 (моль).

Следовательно, (SiO2) (Н2O) = 1 3, Массовая доля воды в навеске, % Н 2О 100 % 53,3 %.

Результаты исследований представлены в таблице.

Таблица Кристаллогидратный состав прекрсора и системы SiO2 – H2O по результатам дериватографических исследований Теоретический состав прекрсора Состав прекрсора и системы SiO2 – H2O по результатам дериватографии Формула (Н2О), % Формула (Н2О), % Na2SiO3 · 5 Na2SiO3 · 5,1 H2O 42,5 43, H2O SiO2 3,8 H2O 53, Полученные данные по количеству воды, входящей в состав гидрозоля кремнезема, позволят рассчитать массу безводного наноразмерного кремнезема, необходимую для модификации цементного камня.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Золотов, Ю.А. Основы аналитической химии [Текст]: в 3 т. / Ю.А. Золотов. М.: Высшая школа, 1999. Т. 2: С. 390-392.

2. Уэндландт, У. Термические методы анализа [Текст] / У. Уэндландт. М.: Мир, 1978.

Серия «Студент и наука»

АРХИТЕКТУРА И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО УДК 719:72(470.324) Белова Д. А., 1022 гр.

К ВОПРОСУ СОХРАНЕНИЯ И РЕКОНСТРУКЦИИ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ МАЛЫХ СТАРИННЫХ ГОРОДОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ Научный руководитель - канд. арх., доц. Михайлова Т.В.

В настоящее время на территории Центрально-Черноземного района насчитывается городов, однако в их составе по-прежнему резко преобладают малые города, т.е. с населением до 50 тысяч человек (рис. 1) [3].

Рис.1.Карта-схема городов Воронежской области Новое строительство в малых городах страдает унылым однообразием, поскольку их строительная база не достаточно развита. До сих пор преобладающий тип жилой застройки в этих городах – одноэтажная, с приусадебными участками.

Поскольку в районах традиционного освоения основу формирования перспективных систем расселения составляют, прежде всего, старые города, достижение полного соответствия между их историческим потенциалом и его фактическим использованием приобретает, в настоящее время, особую актуальность. Реализация этого потенциала заключается в наиболее полном его учете в процессе многообразной деятельности, связанной с реконструкцией исторических населенных мест, и при определении перспектив их развития в сложившейся системе расселения. Оценка этого потенциала непосредственно для исторических городов Воронежской области, по существу, и определяет цель данной работы.

Главные задачи работы определяются сбором исторической информации, анализом краеведческой работы и историко-градостроительной характеристики, творческой деятельностью архитекторов, оценкой состояния культурного наследия, поиском форм Научный Вестник ВГАСУ работы с исследуемыми объектами по сохранению, реставрации объектов культурного наследия и предложением воссоздания облика старинных городов Воронежской области.

В данной работе были рассмотрены девять старинных городов Воронежской области:

Бобров, Богучар, Борисоглебск, Бутурлиновка, Калач, Острогожск, Павловск, Россошь, Новохоперск.

Малые города Воронежской области нельзя отнести к разряду городов-музеев, так как в этих городах недостаточно исторических и архитектурных памятников для привлечения большого количества туристов. Однако, в них сложились устойчивые градостроительные традиции, а архитектурный облик их центров пронизан историей.

Дать полное описание всех значимых городских архитектурных сооружений в данной работе не представляется возможным. Тем не менее, хотелось максимально поделиться информацией, полученной за время работы. Вопросы сочетания нового со старым ставились всегда и в большинстве случаев решались уважительно по отношению к уже построенному.

Архитекторы прошлых веков создавали свои сооружения, тактично вписывая их в окружаю щую ландшафтную и архитектурную среду (рис.2, 3).

Рис.2.Новохоперск. Церковь Святой Троицы (ул. Советская, 30), 1835 г. - слева, современный облик - справа.

Рис.3.Новохоперск. Жилой дом (ул. Советская, 20), 1860-е гг. - слева, современный облик - справа.

Когда же практика последних десятилетий не следовала данному приему, то в большинстве случаев архитектурной среде многих городов был нанесен непоправимый урон.

Вот почему новое строительство в исторических городах Воронежского края должно идти не путем вытеснения архитектурно-градостроительного наследия, а путем тонкого, мастерского дополнения его в масштабе локальной территории.

К этому следует добавить, что речь шла не о музейных экспонатах, а о постройках, которые и сейчас используются в повседневной жизни. Эти здания настолько прочно вошли в быт горожан, что не воспринимаются ими как памятники архитектуры. Историческая ценность сохранившихся зданий, сооружений, улиц и площадей известна далеко не всем работникам местных администраций, от которых сегодня зависит, "вживую " или только на архивных фотографиях увидят наши внуки то, что было построено прадедами. Поэтому, одна из главных задач современного зодчества состоит в том, чтобы привлечь всеобщее внимание к тому бесценному богатству, которое досталось нам в наследство от прошлых поколений, с тем, Серия «Студент и наука»

чтобы максимально сохранить историческую застройку, дополнив ее современными зданиями и сооружениями, которыми будут гордиться последующие поколения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Веселовский Г.М., Воскресенский И.В. Города Воронежской губернии, их историческое и современное состояние. - Воронеж, 1876. – 80 с.

2. Материалы Свода памятников истории и культуры РФ. Воронежская область. Вып.3.Ч.4 М., 1993.- 149 с.

3. Кригер Л.В., Чесноков Г.А. Архитектура исторических городов воронежской области. – Воронеж, 2002. – 320 с.

4. Загоровский В.П. История Воронежского края от А до Я. – Воронеж, 1982. - 250 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 719:72(470.324) Плужников А.В., Кухтин М.Ю., 1031 гр.

ИСТОРИЯ ЗАСТРОЙКИ И РЕКОНСТРУКЦИИ БОЛЬШОЙ ДВОРЯНСКОЙ УЛИЦЫ Научный руководитель - канд. архит., доц. Михайлова Т.В.

Цель работы – кратко описать интересные с исторической и архитектурной точек зрения здания, расположенные на Проспекте Революции (ранее – Большой Дворянской улице), поведать об их истории и архитектурных особенностях и, по возможности, наглядно продемонстрировать современное состояние застройки Проспекта.

Наши исследования касаются застройки левой стороны Проспекта Революции (если идти от площади Ленина). Начинается эта часть главной улицы города домом № 56.

Дом 56 (Здание кинотеатра «Пролетарий») Здание кинотеатра «Пролетарий» у Никитинской площади состоит из двух разновременных по возведению частей. Старая (правая часть) построена в 1915-1917 гг. по проекту архитектора М.Н. Замятина и представляет собой хороший образец неоклассицизма.

Новая стеклянная полукруглая в плане часть была пристроена в 1960-х годах (архитектор Ю.В. Львов). В новой части находятся два зрительных зала, зимний сад, здесь же расположен главный вход в кинотеатр. Первый этаж занимает кафе, нижний зал, ряд культурно-развлекательных учреждений.

Серия «Студент и наука»

Кукольный театр.

Здание кукольного театра расположено в глубине проспекта. Ранее с 1915 г. по январь 1916 г. на его месте располагалась 2-я гимназия. Проект кукольного театра был разработан воронежскими архитекторами Н.С. Топоевым, В.Т. Фроловым, и конструктором С.В.

Пучковым. Благодаря скульпторам И.П. Дикунову и Э.Н. Пак здание украшено бронзовыми сказочными фигурами на белых колоннах, на театральной площади сооружен фонтан, а на глухой стене соседнего дома появились часы. По торцам пристроены «мостики» на колоннах, гармонично сочетающиеся с фасадом здания, на данный момент, к сожалению, один из них используется под магазин.

Дом 32 (Дом офицеров) Здание расположено на угловом участке при пересечении проспекта Революции с улицей Комиссаржевской. Построено в 1875 г. для Мариинской женской гимназии, первой казенной женской гимназии в городе, по проекту архитектора земской управы В.Е.

Переверзева. В последующие годы в конструкцию и внешний облик здания несколько раз вносились изменения. Современный облик здания соответствует неоклассицизму середины ХХв.

В здании размещался гарнизонный Дом офицеров. В 1988 г. слева от здания в саду Дома офицеров установлен памятник М.Е. Пятницкому, выполненный по проекту И.

Дикунова и Э. Пак.

Дом 22.

Угловое здание расположено при пересечении с улицей Чайковского. Его левая, южная часть построена в 1780 г. как двухэтажный каменный жилой дом. На протяжении двух столетий оно неоднократно реконструировалось.

Научный Вестник ВГАСУ Кирпичное оштукатуренное здание и сейчас сохраняет черты всех периодов своего строения. В основе каждого из них лежат формы классицизма, трактованные сообразно времени. Сейчас здесь размещаются федеральное казначейство и фонды областного краеведческого музея.

Дом 18 (Воронежский художественный музей им. И.Н. Крамского) Дом расположен во дворе Управления ЮВЖД, построен в 1777-1779 гг. в стиле барокко по проекту губернского архитектора Н.Н. Иевского для воронежского губернатора поручика И.А. Потапова. Это единственное здание в городе в стиле барокко. Сейчас его занимает Воронежский художественный музей им. И.Н. Крамского.

Здание Управления ЮВЖД.

Здание Управления ЮВЖД расположено при пересечении проспекта с улицей Феоктистова. Является высотным акцентом города. Построено в 1928-1932 гг.

архитектором Н.В. Троицким в стиле конструктивизма, а после войны (1952) им же перестроено в стиле классицизма. В 1999-2000 гг. по проекту архитектора С.А. Гилева к дворовому фасаду по улице Феоктистова сооружена пристройка. Четырех-пятиэтажный Г образный в плане, оштукатуренный объем имеет полукруглую в плане угловую часть.

Крыло здания со стороны проспекта усложнено асимметрично расположенной одиннадцатиэтажной башней с часами, которая по праву считается одним из символов города.

Кратко описанные выше 5 зданий – лишь некоторые из достопримечательностей Проспекта. Таким образом, застройка главной улицы города весьма интересна как с исторической, так и с архитектурной точек зрения, но следует отметить, что ее современное состояние, к сожалению, оставляет желать лучшего. Здания, расположенные на Проспекте Революции – это часть историко-культурного наследия Воронежа, и нужно помнить, что они требуют бережного к себе отношения.

Серия «Студент и наука»


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Путеводитель по архитектурным формам./Грубее Г.Р., Кучмар А., - М., Стройиздат,1999г.

– 216 с.

2. Историко-культурное наследие Воронежа. Под ред. Шулепова Э.А. – Воронеж: Центр духовного возрождения, 2000г. – 567 с.

3. Воронеж: визитная карточка. – 2е изд., Коллектив авторов. – Воронеж, Творческое объединение «Альбом», 2004. – 64 с.

4. Я – коренной воронежец. Воспоминания архитектора / Троицкий Н.В., Воронеж, Творческое объединение «Альбом», 2005г. – 2008 с.

Научный Вестник ВГАСУ ТЕОРИЯ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ УДК 624. Воронова Т. Ю., М- ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ДВУХПРОЛЕТННОЙ ТОНКОСТЕННОЙ БАЛКИ Научный руководитель – канд. техн. наук, доц. Барченкова Н.А.

Рассматривается симметричная двухпролетная неразрезная балка под действием равномерно распределенной нагрузки. Как известно, над средней опорой возникает участок сжатия нижней части балки, что особенно неблагоприятно для двутаврового поперечного сечения с широкой нижней полкой.

В работе каждая половина сжатой полки двутавра, следуя /1,2/, моделируется равномерно сжатой прямоугольной пластиной с одним свободным продольным краем. Для опирания другого продольного края наряду со случаем жесткой заделки рассматривается заделка упругая для учета податливости стенки двутавра.

Предлагается путем рационального проектирования размеров толщин полки t и стенки s двутавра предотвратить возможную локальную потерю устойчивости нижней полки двутавра, моделью которой является равномерно сжатая полоса с одной защемленной продольной стороной (рис.).

Рис. Схема потери устойчивости сжатой части нижней полки двутавровой балки С этой целью расчет разбивается на несколько этапов. Сначала определяется длина l сжатой нижней части балки, затем последовательно рассчитываются равномерно сжатые по ширине пластины различной длины 111, 1211 13l2,…, соответствующие сжимающие напряжения в которых, … Эти напряжения находятся из предположения, что в,, пределах каждого из участков li действует постоянный изгибающий момент Mi, величина которого определяется из равенства площадей эпюр Мi и М.

Значения критических напряжений вычисляются исходя из количества полуволн при потере устойчивости полосы /1,2/, где показано, что отношение длины полуволны к ширине пластинки постоянно. Причем для случая жесткой заделки оно равно 1,635, а для упругой заделки - 2,3 (при s=t, b/t=100).

Серия «Студент и наука»

Рациональное проектирование выполняется путем итераций, которые продолжаются до тех пор, пока величины, при этом необходимо всякий раз назначать новые размеры толщин s,t. Как только и наряду с этим значения si+ возрастают расчеты прекращаются.

= Так, для двухпролетной балки, длиной 12 м, предназначенной для реконструкции чердачного помещения стандартного 5-этажного кирпичного дома, расчетная распределенная нагрузка составила q=20 кН/м. Вычисления показали, что изгибающий момент над центральной опорой равен 77 кН*м, а длина сжатой зоны l=1,145 м.

Приняв l1=l-0,l*l=1.0305 м, рассчитывается эквивалентный изгибающий момент =42, кН*м. Назначая первоначальные размеры сечения: 2b+s=40 см, h=29 см, t=5 см, s=4 см, можно найти момент сопротивления W=337,05 см3 и сжимающие напряжения =125, МПа. В случае жесткой заделки продольного края нижней полки отношение (х/ )=1, приводит к наименьшему значению сжимающего напряжения /1/. Таким образом, количество полуволн соответствует минимальному значению кр. Было рассчитано, что при 3х полуволнах кр =149 МПа, а при четырех - кр =157,4 МПа, на этом основании принято 3 полуволны и =149 МПа.

=137,1 МПа, кр=150 МПа;

Аналогично, для 12=1-0.21=0.916 м, = 46,2 кН*м, = 50,05 кН*м, 3=148,5 МПа, 3кр=155 МПа. С учетом податливости 13=0.31=0.802 м, стенки двутавра найдено: =119,4 МПа =125,6 МПа, что в соответствии с принятым алгоритмом требует изменений размеров. Приняв s=6 мм, t=8 мм получаем: =42,35 кН*м, = 46,2 кН*м, =87,5 МПа, 2кр= =80,3 МПа, =119,4 МПа - для 11 = 1.0305 м;

=94,8 МПа, 3кр =100,2 МПа - для 13 = 0,802 м.

МПа - для 12 = 0,916 м;

=50,05 кН*м, На этом итерационный процесс заканчивается, поскольку поставленная задача решена.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. С.П. Тимошенко. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. - М.: Наука, 1971-808 с.

2. А.С. Вольмир. Устойчивость деформируемых систем. - М.: Наука, 1967 - 984 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 624. Жарких В.С., М- СРАВНЕНИЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ОПОРЫ ПУТЕПРОВОДА Научный руководитель – канд. техн. наук, Агарков А.В.

В статье представлено сравнение конечно-элементных моделей конструкции промежуточной опоры путепровода, расположенного на 335,3 км автомобильной дороги М- «Дон» в Липецкой области. Общий вид путепровода представлен на рис.1.

Рис.1 Общий вид путепровода Путепровод расположен на выпуклой вертикальной кривой R=5000 м и на прямом участке в плане.

Основные характеристики путепровода:

- схема: 15+2х18+ - габарит: Г 8+2х1, - категория дороги: IV Объектом исследования является промежуточная опора (рис.2), индивидуальной конструкции – стоечная, однорядная, состоящая в надфундаментной части из монолитных столбов d=80см, в фундаментной – из ж.б. свай сечением 35х35см, объединенных монолитной плитой (ростверком).

Рис.2 Промежуточная опора Серия «Студент и наука»

Выбор модели конструкции является важным этапом любого инженерного расчета, при этом неоднозначность задания расчетных схем с учетом развития современных программных комплексов приводит к необходимости сравнения различных вариантов.

При моделировании промежуточной опоры была выбрана стержневая расчетная схема метода конечных элементов (МКЭ), изображенная на рис.3.

Рис.3 Расчетная схема Задача рассматривается в линейной постановке. Для моделирования элементов промежуточной опоры используются стержневые КЭ плоской рамы, имеющие 3 степени свободы в узле. Два ряда свай заменяется рядом групповых свай с эквивалентными жесткостями в плоскости рамы. В численном эксперименте учитываются следующие воздействия: вертикальные, горизонтальные и моментные составляющие от временных и постоянных нагрузок, приложенные в уровне верха ригеля.

Особое внимание уделяется совместной работе грунта и свай. В качестве сравнения было выбрано 4 варианта расчетных схем МКЭ с различными вариантами граничных условий.

При моделировании совместного бокового взаимодействия грунта со сваями, грунт, окружающий сваю рассматривается как линейно-деформируемая среда, характеризующаяся коэффициентом постели (реализовано с помощью КЭ связь конечной жесткости[3]):

сz=Kz (1), где К-коэффициент пропорциональности, определяющийся по таб.Д1[1];

z - глубина расположения сечения сваи в грунте, для которой определяют коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта или к подошве ростверка.

Для схематизации взаимодействия грунта со сваями вводятся КЭ - связь конечной жесткости. В схеме №1 острие сваи закрепляется упруго с помощью вышеуказанных КЭ, в схеме №2 острие закрепляется жестко, в схеме №3 – шарнирно. В схеме №4, согласно п.7.1[1], свая рассматривается как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии не менее l1=l0+2/(2), где l0 - длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта;

- коэффициент деформации, определяемый по приложению Д [1].

В таб.1 представлены экстремальные усилия в элементах промежуточной опоры для всех вариантов рассмотренных расчетных схем.

Научный Вестник ВГАСУ Таблица Сравнение результатов Анализ результатов показал, что различное закрепление свай незначительно влияет на экстремальные усилия в элементах промежуточной опоры. Тем не менее, в дальнейшем в качестве расчетной схемы предполагается использование схемы №1, т.к. она наиболее точно учитывает современные нормативно-теоретические положения расчета «свай в грунте».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы/ Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996.-214с.

2. СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М., 2003.

3. Руководство пользователя. Лира версия 9.0. Книга 1. Основные теоретические и расчетные положения. Некоторые рекомендации. Киев, 2002.

Серия «Студент и наука»

УДК 624.072. Касьянов А. А., М- ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПОНОВКИ МОСТОВЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ДЛИНОЙ 18, 24 м.

Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. Шапиро Д.М.

В настоящей статье рассматривается сравнение результатов расчта двух вариантов пролтных строений длиной 18 и 24 м, состоящих из железобетонных предварительно напряжнных балок по типовому проекту серии 3.503.1-81 (Союздорпроект, 1994) [1], устанавливаемых с шагом 2.3–2.4 и 1.96 м. Варианты компоновки балок показаны на рис. 1.

При выполнении расчтов рассматривались следующие пролтные строения:

-длиной 18 м (расчтный пролт 17.4 м) с габаритом Г-10 с шагом балок 2.3 и 1.96 м;

-длиной 24 м (расчтный пролт 23.4 м) с габаритом Г-11.5 с шагом балок 2.4 и 1.96м.

134 1000 24 75 35 150 350 350 150 35 3 0. 0.02 0. 0. 2 96/ 240 240 196 196 70 52 22 62 а) 134 1 24 75 35 200 375 375 200 35 0.02 0.02 0. 0. 2 22 42 70 230 230 70 45 196 196 196 70 б) Рис. 1. Поперечное сечение пролетного строения: а) длиной 18м. габарит Г10;

б) длиной 24м. габарит Г11,5.

1- ж/б балки;

2- монолитная плита;

3- дорожная одежда;

4-барьерное ограждение;

5-перильное ограждение;

6-карнизный блок.

Принятые в расчтах поперечные сечения балок высотой 123 см показаны на рис. 2.

Класс бетона балок длиной 18 (24) м В35 (В40), рабочая высокопрочная арматура класса В 6 (9) пучков из 24 гладких стержней диаметром 5 мм.

Научный Вестник ВГАСУ б) a) bf = 400( 1 960, 2300-2400) b = 400( f1 960, 2300-2400) hf= hf= b= 1 b= 6 (9) пучков из 6 (9) пучков из стержней d=5мм стержней d=5мм a a 620 Рис. 2 Поперечное сечение балок:


а) в середине пролета;

б) в опорной зоне.

Расстановка балок длиной 18 и 24 м с шагом 2.3 – 2.4 м принята в соответствии с типовым проектом серии 3.503.1-81, в котором расчтными нагрузками являются А11 и НК 80. Расстановка тех же балок с шагом 1.96 м применяется в современных проектах в связи переходом на новые более тяжлые нагрузки А14 и НК-102.8 (Н14) по ГОСТ Р 52748-2007.

Постоянные нагрузки включают вес балок, швов омоноличивания, вес многослойной дорожной одежды, барьерных ограждений, карнизных блоков и металлических перил. В качестве временных приняты указанные выше нагрузки А14 и НК-102.8. При выполнении пространственных расчтов временные нагрузки располагались в соответствии с тремя схемами согласно СНиП 2.05.03-84*: 1) две полосы нагрузки А14 устанавливалась со смещением к кромке проезжей части (без использования полос безопасности);

2) две полосы нагрузки А14 устанавливалась вплотную к барьерным ограждениям;

3) одиночная нагрузка устанавливалась со смещением к кромке проезжей части. Кроме того, при расчтах временные нагрузки устанавливались в продольном направлении в невыгоднейшее положение для каждого сечения балок по условиям наибольших моментов и поперечных сил.

Пространственные расчты пролтных строений выполнены МКЭ с использованием программного комплекса LIRA. Для расчтов была принята плитно-стержневая модель балок в соответствии со схемой в статье [2], где балки моделируют стержневые конечные элементы (КЭ), а плиту – плитные КЭ.

По результатам расчтов получено, что определяющими являются проверки по прочности нормальных сечений (условие МрасчМпред, где Мрасч и Мпред – расчтные и предельные изгибающим моменты) и по образованию трещин (ограничению растягивающих напряжений bt) в нижнем поясе балок (bt1.4Rbtser, где Rbtser – расчтное сопротивление бетона при осевом растяжении). Другие проверки (в том числе проверка по прочности по поперечной силе) при имеющихся размерах сечений и армировании поперечной арматурой удовлетворяются с большими запасами и не являются определяющими.

В табл. 1 содержатся результаты проверок сечений в серединах пролтов балок длиной 18 и 24 м по указанным выше условиям. Результаты расчтов показывают, что для пропуска нагрузок А14 и НК-102.8 балки длиной 18 м с армированием шестью пучками 245 могут быть установлены с шагом 2.4 м, а для балок длиной 24 м с армированием девятью пучками 245 необходима компоновка с шагом 1.96 м.

Серия «Студент и наука»

Таблица Сравнение результатов расчта балок пролтных строений длиной 18 и 24 м с шагом балок 2.3 – 2.4 м и 1.96 м Длина Мрасч, кНм bt, МПа пролтного строения (шаг балок Мпред, (шаг балок 1,4Rbt ser, Габарит 2.3 – 2.4 м кНм 2.3 – 2.4 м МПа 1.96 м) 1.96 м) 18 м 2879,0 3248.4 2,05 2. Г10+20.75 2759,7 1, 24 м 4398,5 4637.6 2,99 2. Г11.5+20.75 4369,0 2, Выполненное исследование показывает, что при проектировании пролтных строений под нагрузки А14 и НК-102.8 компоновка типовых балок по проекту 3.503.1-81 (и его более поздним версиям 1994г.) с шагом, равным 1.96 м, не является универсальной и может определяться по индивидуальному расчту в каждом конкретном случае в зависимости от габарита и имеющегося армирования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Cерия 3.503.1-81, Союздорпроект Минтрансситроя- Москва, 1994. - Вып. 7,1.

2. Шапиро Д. М., Агарков А. В. Расчт балочных ребристых пролтных строений методом конечных элементов // Научн. вестн. Воронеж. гос. архитектур.-строит. ун-та. Сер.

Современ. методы статического и динамического расчта зданий и сооружений. – Воронеж, 2005. – Вып. 2. – 55 – 64 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 624.073.82: Крысанов Д. Ю., 1541 гр.

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО КОМПЛЕКСА Научный руководитель - канд. физ.-мат. наук, доц. Резунов А.В.

В настоящее время для расчета напряжений и деформаций конструкций широко применяются метод конечных элементов (МКЭ), точность которого зависит от выбора конечных элементов и шага дискретизации расчетных схем.

Для оценки погрешности, которую дает расчет с помощью вычислительного комплекса SCAD[1], выполняется сравнение с напряжениями, полученными методом конечных разностей по программе компьютерной математики Mathcad. В качестве объекта исследования рассматривается нагруженная по верхней грани равномерно распределенной нагрузкой балка-стенка, свободно опертая в близи угловых точек на участках шириной b (рис.1).

Рис.1 Схема нагружения балки-стенки В расчетах варьируются следующие параметры расчетных схем:

- число конечных элементов - вид конечных элементов - шаг сетки разбиения Параметры системы:-L=8, -H=16, -b=2, -q=1.

Графическое представление полученных результатов:

Рис.2 Схема распределения напряжений х по высоте балки-стенки (МКР) Серия «Студент и наука»

Рис.3 Схема распределения напряжений У по высоте балки-стенки (МКР) Рис.4 Схема распределения напряжений ху по высоте балки-стенки (МКР) На рис. 2 и 3 представленные графики описывают изменение нормальных напряжений х, У для среднего сечения балки-стенки, на рис. 4 - изменения касательных напряжений ху для сечения в четверти пролета.

Сопоставление напряжений х, У, ху, вычисленных с использованием разных расчетных схем представлено в табл. Таблица Сравнение результатов расчета балки-стенки Нап Шаг, м 1/8Н 2/8Н 3/8Н 4/8Н 5/8Н 6/8Н 7/8Н Н р.

0. 1.653 0.663 -0.02 -0.298 -0.334 -0.276 -0.208 -0.173 -0. 4 узла 0.5 -0. 1.641 0.665 -0.02 -0.299 -0.335 -0.209 -0.173 -0. МКЭ 8 узлов 0. 1.649 0.667 -0.017 -0.297 -0.334 -0.277 -0.210 -1.075 -0. х 4 узла 0. 1.643 0.667 -0.017 -0.297 -0.335 -0.277 -0.210 -0.175 -0. 8 узлов МКР 0.5 1.613 0.648 -0.017 -0.289 -0.326 -0.271 -0.206 -0.172 -0. 0.25 1.614 0.653 -0.016 -0.290 -0.328 -0.272 -0.206 -0.172 -0. Научный Вестник ВГАСУ 0. 0.028 0.01 -0.102 -0.332 -0.574 -0.768 -0.902 -0.985 -1. 4 узла 0. -0.01 0.011 -0.1 -0.331 -0.574 -0.768 -0.902 -0.985 -1. МКЭ 8 узлов 0. 0.013 0.012 -0.1 -0.332 -0.574 -0.768 -0.902 -0.986 -1. У 4 узла 0. 0 0.012 -0.1 -0.331 -0.574 -0.768 -0.902 -0.986 -1. 8 узлов МКР 0.5 0 0.013 -0.101 -0.329 -0.565 -0.754 -0.885 -0.967 - 0.25 0 0.013 -0.098 -0.326 -0.564 -0.754 -0.885 -0.967 - 0. -0.016 0.281 0.487 0.454 0.346 0.234 0.144 0.074 0. 4 узла 0. -0.018 0.285 0.493 0.458 0.348 0.235 0.144 0.075 0. МКЭ 8 узлов 0. -0.015 0.275 0.489 0.458 0.348 0.236 0.145 0.075 0. ху 4 узла 0. -0.016 0.281 0.494 0.460 0.350 0.236 0.145 0.075 0. 8 узлов МКР 0.5 0 0.293 0.485 0.449 0.341 0.231 0.143 0.074 0.25 0 0.285 0.489 0.453 0.344 0.233 0.143 0.074 Сравнение результатов расчета по МКР и МКЭ показывает, что среднее расхождение результатов составляет 1%, а максимальное достигает 2.42%.

Результаты выполненных исследований могут использоваться в практике при оценке точности выполняемых расчетов с помощью современных конечно-элементных комплексов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Перельмутер А.В. и др. Вычислительный комплекс SCAD. –м.: Издательство АСВ, 2004. 592с.

2. Александров А.В., Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности. – М.: Высшая школа, 1990 – 400 с.

3. Теребушко О.И. Основы теории упругости и пластичности. – М.: Наука, 1984 – 320 с.

Серия «Студент и наука»

УДК 624.04. Нгензи Ж.К., М- К ОЦЕНКЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЁТОВ ПРОГИБОВ И УСИЛИЙ В СЕЧЕНИЯХ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛИТЫ ПО МЕТОДУ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Научный руководитель – канд. физ.-мат. наук, доц. Резунов А.В.

Тонкие плиты прямоугольной в плане формы широко используются в строительстве.

Для расчта прогибов и усилий от поперечных нагрузок в сечениях плиты, шарнирно закрепленной по двум противоположным сторонам (рис.1), используются предложенные Навье и Леви [1,2] алгоритмы, основанные на аналитическом решении дифференциального уравнения Софи-Жермен (1):

Рис.1. Расчтная схема плиты 4W 4W 4W q( x, y ) 2 2 2 4, (1) x 4 x y y D E h где D – цилиндрическая жесткость плиты, 12 1 (2) -интенсивность сплошной нагрузки.

Точность расчта по этим методам хорошо изучена, что позволяет получить расчтные величины прогибов и усилий с произвольной наперед заданной точностью. В случае произвольных условий закрепления кромок расчт плит аналитическими методами затруднен, поэтому в последнее время для расчтов используется метод конечных элементов, точность которого зависит от размеров и формы конечных элементов.

Целью настоящего исследования является оценка точности расчтов прогибов и усилий по конечно-элементной программе SCAD [3] для плиты, нагруженной по всей площади, равномерно распределнной нагрузкой. Исследования проводятся на прямоугольной плите, две противоположные стороны которой шарнирно опрты, а две другие стороны могут быть шарнирно опрты, защемлены или свободны (рис. 1).

В расчетах приняты следующие размеры плиты a=6м, b=4м, h=0,1м, механические свойства материала плиты E=3107 КПа, =0,2 и интенсивность сплошной нагрузки q= кН/м2.

В расчетах определяются прогибы W и внутренние усилия: изгибающие моменты Mx,My, поперечные силы Qx, Qy и крутящие моменты H в характерных точках плиты Научный Вестник ВГАСУ При вычислениях по программе SCAD использовался прямоугольный конечный элемент 1 a 1 b плиты из библиотеки КЭ SCAD №13 с размерами.

24 В случае шарнирного закрепления кромок плиты аналитическое решение ищется с помощью предложенного Навье разложения прогибов с помощью двойного триго нометрического ряда. Для расчетов прогибов и усилий удерживалось различное число n слагаемых. Для прогибов принималось n=3, а для внутренних усилий - n=20, так как ряды для прогибов сходятся быстрее, чем для усилий. Результаты расчетов приводятся в табл. 1.

Таблица Расчтные значения по Координаты Погрешность, методу Величина % Навье МКЭ x y W, мм -11,42 -11,44 0, Мx, кНм/м 10,46 10,4 0, Мy, кНм/м 20,41 20,23 0, 0,5a 0,25b H, кНм/м 0,0 -0,52 Qx, кН/м 0,0 0,0 0, Qy, кН/м 16,51 16,49 0, В случае, когда эти стороны плиты, параллельные оси y, свободны от закрепления, аналитическое решение получено Леви[1,2] в замкнутой форме. Сравнение результатов расчетов прогибов и усилий приводятся в табл. 2.

Таблица Расчтные значения по Координаты методу Величина Погрешность Леви МКЭ x y W, мм -139,81 -138,82 0, Мx, кНм/м 107,36 93,965 12, Мy, кНм/м 65,922 7,39 10, 0,5a 0,25b H, кНм/м 0,0 0,0 0, Qx, кН/м 0,0 0,0 0, Qy, кН/м 2,31 2,385 3, В численных исследованиях рассматривался также случай жсткого закрепления кромок плиты вдоль оси y. Сравнение прогибов и усилий в такой плите, полученных с помощью точного решения Леви, с величинами, найденными методом конечных элементов, приводится в табл. 3.

Таблица Расчтные значения по Координаты Погрешность, методу Величина % Леви МКЭ x y W, мм -2,88 -2.91 1, Мx, кНм/м 1,99 1,775 10, Мy, кНм/м 3,89 3,625 6, 0,5a 0,25b H, кНм/м 0,0 0,0 0, Qx, кН/м 0,0 0,0 0, Qy, кН/м 22,39 21,025 6, Серия «Студент и наука»

Из анализа выполненных расчтов видно, что применение метода конечных элементов при определении прогибов для любых условий закрепления кромок приводит к погрешностям, не превышающим 1%, а для усилий погрешность возрастает до 10…12%. Эти данные следует учитывать при проектировании плитных конструкций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. В.И. Самуль. Основы теории упругости и пластичности: Учеб. пособие для студентов вузов.-2-е изд., -М.:Высш. школа, 1982.-264 с.

2. Сопротивление материалов. Основы теории упругости и пластичности: Учеб. для строит.

спец. вузов/ А.В. Александров, В.Д. Потапов. -2-е изд. -М.: Высш. школа.,2002.-400.:ил.

3. Перельмутер А.В. и др. Вычислительный комплекс SCAD.-М.: Изд-во АСВ, 2004.-592с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 624.042.65:693. Попов И.И., 143 гр.

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТАЛЬНОГО КАРКАСА ПРОМЗДАНИЯ С УЧЕТОМ СТАТИСТИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ОСНОВАНИЯ Научный руководитель – канд. техн. наук, доц. Ефрюшин С.В.

В работе рассматривается задача исследования влияния жесткостных характеристик статистически неоднородного основания на усилия в элементах стального каркаса промышленного здания.

Исследуются следующие вопросы:

- влияние податливости упругого основания с двумя параметрами при детерминированных характеристиках основания под фундаментами;

- влияние статистической неоднородности основания по площадке строительства;

- влияние корреляционной зависимости случайных параметров основания под соседними фундаментами.

План фундаментов производственного здания представлен на рис.1.

Рис. 1. План фундаментов По назначению объект исследования представляет собой закалочный цех металлургического комбината с крановой нагрузкой 125 т. Здание имеет 2 пролета по 30 м при шаге колонн 6 м, длина здания 18 м. Колонны духветвевые, верхняя часть сплошная, нижняя сквозная. Крестовые связи между колоннами расположены по центру каркаса. В соответствии со СНиП 2.01.07-85*«Нагрузки и воздействия» приняты: снеговой район IV, ветровой район II, режим работы крана 7К.

Основание фундаментов характеризуется двумя коэффициентами постели. Для каждого отдельностоящего фундамента задаются или детерминированные, или случайные коэффициенты постели. Для этого разработана программа моделирования случайного вектора коэффициентов постели. Каждая компонента вектора соответствует отдельному фундаменту и распределена по нормальному закону.

Корреляционная связь между компонентами задается корреляционной матрицей (1).

Серия «Студент и наука»

(1) где.

Случайный вектор с таким распределением получается линейным преобразованием вектора, компоненты которого – нормально распределенные случайные величины с параметрами m=0, =1, где m – математическое ожидание, – среднеквадратичное отклонение. Вектор моделируется с помощью датчика псевдослучайных чисел с использованием соответствующей программы MatLab.

Преобразование имеет следующий вид:

(2) где – матрица преобразования;

- определяются с помощью рекуррентных формул (3) ;

;

(3) Численные исследования проводились путем сравнения нескольких вариантов. В первом варианте рассматривается расчет каркаса промышленного здания без учета жесткостных характеристик основания. При этом колонны нижними концами были жестко закреплены. Расчетная схема каркаса представлена на рис. 2.

Рис.2. Конечноэлементная модель металлического каркаса промышленного здания Во втором варианте предполагалось детерминированное назначение жесткостных характеристик основания, т.е. под всеми колоннами задаются одинаковые коэффициенты постели, результаты расчета сравниваются с результатами расчета по первому варианту.

С целью выявления чувствительности усилий в элементах каркаса к изменению жесткости основания случайная величина коэффициентов постели задавалась в пределах, характерных для наиболее деформируемых грунтов, таких как супеси пластичные, суглинки и глины мягкопластичные и текучие.

Научный Вестник ВГАСУ Значения коэффициентов и принимались равными 34000 и соответственно. Для других вариантов указанные параметры основания принимаются за математические ожидания коэффициентов постели.

В третьем варианте расчета предполагается случайное задание коэффициентов постели под каждым отдельностоящим фундаментом без учета корреляционной зависимости между коэффициентами различных колонн.

С целью выявления влияния статистической неоднородности основания на усилия в элементах каркаса, по третьему варианту было произведено 40 расчетов с последующей статистической обработкой.

В четвертом варианте предусмотрена корреляционная зависимость между коэффициентами жесткости основания под фундаментами различных колонн. Было проведено 40 расчетов, в каждом из которых задавались вычисленные случайным образом коэффициенты основания с учетом корреляционной зависимости.

Расчеты по всем вариантам производятся по методу конечных элементов в интегрированной системе анализа конструкций SCAD.

Таблица Элементы каркаса № варианта Усилия в Верхний Опор- Нижний Низ Верх элементах Крестовые Гориз.

пояс ный пояс центр. центр.

каркаса связи связи фермы раскос фермы колонны колонны N, кН 19.83 450.38 302.78 3167.86 1168.63 218.09 48. Mz,кН*м 0.04 0.14 0.48 46.95 6.44 0.29 0. N, кН 21.22 459.23 303.73 2499.42 1050.91 281.02 46. N, % 7.00 2.00 0.30 -21.10 -10.10 28.90 -3. Mz,кН*м 0.04 0.15 0.55 377.60 15.28 0.12 0. Mz, % 0.00 7.10 14.60 704.30 137.30 -141.70 45. m(N), кН 21.36 460.81 299.36 2105.84 1048.54 329.54 45. N, % 0.66 0.34 -1.44 -15.75 -0.23 17.27 -1. 0.03 0.15 0.58 551.76 20.07 0.15 0. m(Mz),кН*м Mz, % -25.00 0.00 5.45 46.12 31.35 25.00 17. m(N), кН 21.35 460.06 302.52 2337.11 1049.45 321.36 45. N, % -0.05 -0.16 1.06 10.98 0.09 2.48 -0. m(Mz),кН*м 0.04 0.15 0.56 485.39 17.12 0.15 0. Mz, % -25.00 0.00 -3.45 -12.03 -14.70 0.00 -1. В первой стоке таблицы приводятся результаты расчета по первому варианту, т.е. без учета влияния коэффициентов упругого основания. Во второй строке сравниваются результаты расчета по второму варианту с результатами расчета по первому. В третьей строке сравниваются математические ожидания по третьему варианту с результатами расчета по второму. В четвертой строке сравниваются математические ожидания по четвертому варианту с математическими ожиданиями по третьему.

На основании произведенных расчетов сделаны следующие выводы:

- влияние коэффициентов упругого основания на усилия в элементах каркаса значительно, его следует учитывать;

- статистическая неоднородность грунтов также приводит к перераспределению усилий;

Серия «Студент и наука»

- изменения усилий при учете корреляционной зависимости между коэффициентами постели, задаваемыми для разных фундаментов, незначительны, поэтому данную зависимость в процессе проектирования можно не учитывать.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Юсупов А.К. Давлетханова А.Д. Расчет плоских рам на статистически неоднородном упругом основании// Строительная механика и расчет сооружений, 1983, №6-с.14-18.

2. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа, -М: ДМК Пресс, 2007. – 600 с.

Научный Вестник ВГАСУ УДК 624. Попова Ю.А., М- ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ РЯДА РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ КОЛЬЦЕВОЙ ПЛИТЫ С РАЗЛИЧНЫМ ОЧЕРТАНИЕМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Научный руководитель - канд. техн. наук, доц. Барченкова Н.А.

Для расчета кольцевой плиты постоянной толщины шарнирно опертой по внешнему контуру с равномерно распределенной нагрузкой (рис.1) рассматриваются различные конечно-элементные расчетные схемы. Конкретные расчеты выполнены для плиты [1] толщиной =0,1м, внешним радиусом а=1,8м, радиусом внутреннего отверстия =0.9м, изготовленная из железобетона с жесткостными характеристиками Е=1,9-104МПа, v=0,167, интенсивность нагрузки =8кПа (рис. 1).

Рис.1. Кольцевая пластина постоянной толщины.

Напряженно-деформированное состояние и соответствующие эпюры прогибов и усилий, полученные в [1] аналитически, представлены на рис.2.

Рис.2. Напряженное состояние пластины. Эпюры усилий.

Реализация конечно-элементных расчетных схем выполнена с помощью программно вычислительного комплекса Lira [2,3]. За основу был принят 44 конечный элемент (КЭ) оболочки. Ниже приведено, краткое описание принятых четырех дискретных моделей.

Серия «Студент и наука»

I. Расчетная схема с постоянным шагом КЭ в радиальном и кольцевом направлениях (рис. 3,а). Для такой схемы сеток сгущения КЭ было рассмотрено две: с шагом 0,3м (при угле ) и 0,15м (при угле ). При этом получена хорошая сходимость к аналитическому решению на достаточном удалении от внешнего контура, где наблюдается концентрация напряжений.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.