МЕТОДОЛОГИЯ И АЛГОРИТМ ПРОЕКТНОГО РАСЧЕТА ПОДВЕСНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ КРИОГЕННОГО РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

Э. Р. Бареева

Бареева Эльвира Рустамовна, кандидат педагогических наук, доцент кафедры «Строительство», Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Российская Федера-ция, тел.: + 7 (903) 321-45-21; e-mail: e_bareeva@mail.ru

В статье рассматриваются вопросы разработки и обоснования методологии поэтапных проектных расче-тов подвесного перекрытия криогенного резервуара с использованием метода конечных элементов. Предложен алгоритм расчета для стадий монтажа, эксплуатации и аварийных ситуаций; обоснование выбора материалов; построение конечно-элементной модели в SolidWorks Simulation с использованием оболочечных и стержневых элементов; расчет в соответствии с EN 1990. Проведена верификация модели путем сравнения с аналитическими решениями для пластин и стержневых систем. Предложена расчетная методика, учитывающая податливость подвесной системы, низкотемпературное воздействие (до –170 °С) на механические характеристики материалов и прогрессирующее разрушение при аварийных сценариях. В работе представлены количественные результаты расчетов, а также выполнена оценка запасов прочности. Результаты могут быть использованы при разработке отечественных нормативных документов для проектирования крупнотоннажных хранилищ сжиженного природного газа.

Ключевые слова: криогенный резервуар, сжиженный природный газ, подвесное перекрытие, метод конечных элементов, SolidWorks Simulation, алюминиевый сплав АМг5, предельные состояния, EN 1990, низкотемпе-ратурные воздействия, прогрессирующее разрушение, верификация модели, параметрический анализ.

METHODOLOGY AND ALGORITHM FOR DESIGN CALCULATION OF SUSPENDED CEILING OF A CRYOGENIC LNG STORAGE TANK

E. R. Bareyeva

Bareyeva Elvira Rustamovna, Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of Construction Department, Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russian Federation, phone: + 7 (903) 321-45-21; e-mail: e_bareeva@mail.ru

The article examines the issues of developing and substantiating the methodology for phased project calculations of a suspended ceiling for a cryogenic tank using the finite element method. An algorithm for calculations at the stages of installation, operation, and emergency situations is proposed; justification for the choice of materials; construction of a finite element model in SolidWorks Simulation using shell and rod elements; calculation in accordance with EN 1990. The model was verified by comparing it with analytical solutions for plates and rod systems. A calculation method is proposed that takes into account the flexibility of the suspension system, the low‑temperature effect (down to –170 °C) on the mechanical characteristics of materials, and progressive failure under emergency scenarios. The paper presents quantitative calculation results and also provides an assessment of safety margins. The results can be used in the development of domestic regulatory documents for the design of large‑capacity storage facilities.

Keywords: cryogenic tank, liquefied natural gas, suspended ceiling, finite element method, SolidWorks Simulation, alumin-ium alloy AMg5, limit states, EN 1990, low-temperature effects, progressive collapse, model verification, parametric analysis.

К ВОПРОСУ РАСЧЕТА НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНОМ ИЗГИБЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТЕРЖНЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

С. А. Лютров, И. А. Терехов

Лютров Сергей Александрович, магистрант, Российский университет транспорта (МИИТ); инженер, Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений – ЦНИИПромзданий, г. Москва, Российская Федерация; тел.: + 7 (495) 482-44-65; e-mail: lyutrov2016@mail.ru;
Терехов Иван Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения», Российский университет транспорта (МИИТ); ведущий научный сотрудник, Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений – ЦНИИПромзданий, г. Москва, Российская Федерация; тел.: + 7 (495) 482-44-65; e-mail: terekhov-i@mail.ru

В статье представлен обобщенный анализ экспериментальных и численных исследований устойчивости отдельных элементов пространственных стержневых конструкций, выполненных за последние 60 лет. Рассмотрены испытания отдельных стержней из труб, их фрагментов и эквивалентных моделей структур. Систематизированы данные по 67 испытаниям с учетом типов сечений, гибкостей, эксцентриситетов и условий нагружения. Установлено, что существующие методики ориентированы преимущественно на центральное сжатие и не учитывают работу элементов из труб на продольно-поперечный изгиб. Показана необходимость дальнейших исследований в данной области для уточнения расчетных моделей и повышения надежности проектирования пространственных стержневых конструкций.

Ключевые слова: устойчивость, продольно-поперечный изгиб, структурные покрытия, трубы, центральное сжатие, натурный эксперимент, экспериментальные исследования.

REGARDING THE ISSUE OF CALCULATING STABILITY UNDER LONGITUDINAL‑TRANSVERSE BENDING OF ELEMENTS IN SPATIAL ROD STRUCTURES

S. A. Lyutrov, I. A. Terekhov

Lyutrov Sergey Aleksandrovich, undergraduate student, Russian University of Transport (MIIT); engineer, Central Research and Design-Experimental Institute of Industrial Buildings and Structures – TsNIIPromzdaniy, Moscow, Russian Federation; phone: + 7 (495) 482-44-65; e-mail: lyutrov2016@mail.ru;
Terekhov Ivan Aleksandrovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of “Building Structures, Buildings and Structures” Department, Russian University of Transport (MIIT); Leading Researcher, Central Research and Design and Experimental Institute of Industrial Buildings and Structures – TsNIIPromzdaniy, Moscow, Russian Federation, phone: + 7 (495) 482-44-65; e-mail: terekhov-i@mail.ru

The article presents a generalized analysis of experimental and numerical studies on the stability of individual elements of spatial bar structures carried out over the past 60 years. Tests of individual tubular members, their fragments, and equivalent models of structures are considered. Data from 67 tests are systematized taking into account section types, slenderness, eccentricities, and loading conditions. It is established that existing methods are focused primarily on central compression and do not consider the behavior of tubular elements under combined axial and transverse bending. The necessity of further research in this area is shown in order to refine design models and improve the reliability of design of spatial bar structures.

Keywords: stability, longitudinal‑transverse bending, structural roofs, pipes, central compression, experimental studies.

СОЦИАЛЬНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА КРУПНОГО ГОРОДА: ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДОСТУПНОСТЬ ОБЪЕКТОВ ОБРАЗОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ Г. РЫБИНСКА)

И. В. Дмитрюков, О. В. Ладыгина, Н. А. Яманина

Дмитрюков Иван Васильевич, магистрант, Ярославский государственный политехнический университет, г. Ярославль, Российская Федерация, тел.: + 7 (995) 692-70-93; e-mail: ivdmitryukov@mail.ru;
Ладыгина Ольга Викторовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфраструктура и транспорт», Ярославский государственный технический университет, г. Ярославль, Российская Федерация, тел.: + 7 (910) 977-58-30; e-mail: o_ladigina@mail.ru;
Яманина Надежда Аркадьевна, главный инженер проектов, Национальное объединение проектировщиков, г. Ярославль, Российская Федерация, тел.: + 7 (903) 822-44-38; e-mail: frauyamanina@yandex.ru

Рассмотрена пространственная доступность объектов образования в городе Рыбинск с учетом распределения жилой застройки. Актуальность работы обусловлена территориальной неравномерностью размещения образовательных учреждений и различиями в охвате жилой застройки нормативными радиусами пешеходной доступности. Систематизированы пространственные данные, классифицированы образовательные учреждения, определена плотность жилой застройки и построены буферные зоны нормативной доступности в геоинформационной системе QGIS. Установлено, что 72 % рассматриваемых объектов образования сосредоточено в Центральном, Западном и Южном районах. Охват жилой застройки нормативными радиусами доступности составляет 18-72 % для детских садов, 15-68 % для школ и 0-85 % для учреждений дополнительного образования. Наименьшие значения выявлены в Заволжском и Восточном районах. Полученные результаты позво-ляют выявить территории с низкой пространственной доступностью объектов образования и использовать их при дальнейшем планировании развития образовательной инфраструктуры.

Keywords: геоинформационные системы, доступность социальной инфраструктуры, объекты образования, пешеходная доступность, плотность жилой застройки, градостроительное планирование, буферные зоны.

SOCIAL INFRASTRUCTURE IN A LARGE CITY: SPATIAL ACCESSIBILITY OF EDUCATIONAL FACILITIES (A CASE STUDY OF RYBINSK)

I. V. Dmitryukov, O. V. Ladygina, N. A. Yamanina

Dmitryukov Ivan Vasilevich, undergraduate student, Yaroslavl State Polytechnical University, Yaroslavl, Russian Federation, phone: + 7 (995) 692-70-93; e-mail: ivdmitryukov@mail.ru;
Ladygina Olga Viktorovna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Infrastructure and Transport Department, Yaroslavl State Technical University, Yaroslavl, Russian Federation; phone: + 7 (910) 977-58-30; e-mail: o_ladigina@mail.ru;
Yamanina Nadezhda Arkadevna, Chief Project Engineer, National Association of Designers, Yaroslavl, Russian Federation, phone: + 7 (903) 822-44-38; e-mail: frauyamanina@yandex.ru

This study assesses the spatial accessibility of educational institutions in the city of Rybinsk (Russia), taking into account the distribution of residential development. The study examines the uneven spatial distribution of educa-tional institutions and differences in the proportion of residential development covered by regulatory zones of walking accessibility. For the purposes of this study, spatial data on educational institutions were organized and classified by type; residential density was calculated; and accessibility zones were modeled using the QGIS geographic information system. The study uses standard walking accessibility radii: 300 m for kindergartens, 500 m for schools, and 1,000 m for supplementary education institutions. As a result, 72 % of the educational institutions analyzed are concentrated in the Central, Western, and Southern districts. The proportion of residential development within these accessibility zones ranges from 18 to 72 % for kindergartens, from 15 % to 68% for schools, and from 0 to 85 % for supplementary education institutions. The lowest accessibility rates are observed in the Zavolzhsky and Eastern districts. The results obtained make it possible to identify districts with limited access to educational institutions and serve as a basis for further planning of educational infrastructure development.

Ключевые слова: geographic information systems, social infrastructure accessibility, educational facilities, pedestrian accessibility, residential development density, urban planning, buffer zones.

АДАПТИВНЫЕ ЭНЕРГОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОМ ПЛАНИРОВАНИИ И ПРОЕКТИРОВАНИИ БЕРЕГОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ МАЛЫХ РЕК

Е. В. Котлярова, А. А. Карамышева

Котлярова Екатерина Владимировна, кандидат экономических наук, доцент Института опережающих технологий, Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация, тел.: + 7 (918) 555-86-10, e-mail: ekkot.arch@gmail.com;
Карамышева Анна Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги», Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация, тел.: + 7 (988) 586-26-85, e-mail: kaa-10-07-86@mail.ru

Объект исследования – береговые территории малых рек крупных городов, рассматриваемые как единая природно-градостроительная система. Рассмотрена возможность применения динамических адаптивных энергосистем при градостроительном планировании береговых территорий малых рек. Уточнено, что технические решения отдельного здания приобретают градостроительное значение только при их согласовании с режимом поверхностного стока, строением прибрежной полосы и задачами восстановления водосбора. Материалом исследования послужили опубликованные авторами модели планирования береговых территорий и положения об ин-теграции возобновляемых источников энергии в архитектуру. Была использована систематизация исследований, включая бассейновый подход, и, с помощью структурно-функционального анализа и двухступенчатого отбора мероприятий была получена схема «здание – квартал – берег – водосбор». Каждому уровню соответствует свое проектное решение с проверяемым результатом и описанием типичных ошибок. С учетом порядка отбора мероприятий сделан вывод, что адаптивная энергосистема на береговых территориях малых рек должна рассматриваться как часть водно-зеленой инфраструктуры, а не как отдельный технологический объект.

Ключевые слова: малые реки, береговые территории, градостроительное планирование, адаптивные энергосистемы, водно-зеленая инфраструктура, возобновляемые источники энергии, городская среда.

ADAPTIVE ENERGY-ECOLOGICAL SYSTEMS IN URBAN PLANNING AND DESIGN OF COASTAL AREAS OF SMALL RIVERS

Ye. V. Kotlyarova, A. A. Karamysheva

Kotlyarova Yekaterina Vladimirovna, Candidate of Economic Sciences, Associate Professor of the Institute of Advanced Technologies, Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation, phone: + 7 (918) 555-86-10, e-mail: ekkot.arch@gmail.com;
Karamysheva Anna Anatolyevna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Automobile Roads Department, Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation, phone: + 7 (988) 586-26-85, e-mail: kaa-10-07-86@mail.ru

Small-river waterfronts in large cities are treated as integrated spatial, ecological and infrastructure systems. The possibility of applying of dynamic adaptive energy systems to urban planning for the coastal areas of small rivers is considered. It is clarified that technical solutions for individual buildings acquire urban planning significance only when they are aligned with the surface runoff regime, the coastal structure, and the objectives of watershed restoration. The study draws on published coastal planning models and regulations on the integration of renewable energy sources into architecture. A systematized study, including a basin approach, was used, and a «building — block — riverbank — water — shed» scheme was developed using structural and functional analysis and a two-stage selection of measures. Each level corresponds to a specific design solution with a verifiable result and a description of typical errors. Taking into account the procedure for selecting measures, it is concluded that an adaptive energy system in the coastal areas of small rivers should be considered as part of aquatic and green infrastructure, rather than as a separate technological facility.

Keywords: small rivers, coastal areas, urban planning, adaptive energy systems, water-green infrastructure, renew-able energy sources, urban environment.

МНОГОУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КРИТЕРИЕВ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТЫХ ГЕОДАННЫХ

А. В. Игнатьев, М. А. Куликов, Н. А. Каплунов

Игнатьев Александр Владимирович, доктор технических наук, профессор кафедры цифровых технологий в урбанистике, архитектуре и строительстве, Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, Российская Федерация. тел.: + 7(905) 336-06-14; e-mail: ignav@vstu.ru;
Куликов Михаил Александрович, старший преподаватель кафедры цифровых технологий в урбанистике, архитектуре и строительстве, Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, Российская Федерация, тел.: + 7 (909) 380-27-18; e-mail: mkulikov1997@mail.ru;
Каплунов Николай Алексеевич, магистрант, Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, Российская Федерация. тел.: + 7 (904) 779-17-47; e-mail: kaplunovkoly200503@mail.ru

Рассматривается задача формирования критериев экологической оценки городских территорий на основе открытых пространственных данных. Предложена многоуровневая модель последовательного преобразования исходных геоданных в тематические пространственные слои, количественные показатели и критерии экологической оценки. В качестве источников используются данные OpenStreetMap, наборы объектов городской инфраструктуры, данные дистанционного зондирования Земли и кадастровые данные. Средствами геоинформационного анализа формируются критерии транспортной и промышленной нагрузки, благоустройства и обеспеченности озелененными пространствами. Предложенный подход обеспечивает воспроизводимость формирования критериев и может применяться в системах многокритериальной оценки экологического состояния городских территорий и поддержки принятия решений.

Ключевые слова: экологическое состояние городских территорий, пространственные критерии, геоинфомационные технологии, открытые геоданные, OpenStreetMap, пространственный анализ, экологическая оценка, многокритериальная классификация, городская среда, экологическая безопасность.

MULTILEVEL MODEL OF A SYSTEM OF SPATIAL CRITERIA FOR ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF URBAN TERRITORIES BASED ON OPEN GEODATA

A. V. Ignatyev, M. A. Kulikov, N. A. Kaplunov

Ignatyev Aleksandr Vladimirovich, Doctor of Technical Sciences, Professor of Digital Technologies in Urbanistic, Architecture and Construction Department, Volgograd State Technical University, Volgograd, Russian Federation, phone: + 7 (905) 336-06-14; e-mail: ignav@vstu.ru;
Kulikov Mikhail Aleksandrovich, Senior Lecturer of Digital Technologies in Urban Planning, Architecture and Construction Department, Volgograd State Technical University, Volgograd, Russian Federation, phone: + 7 (909) 380-27-18; e-mail: mkulikov1997@mail.ru;
Kaplunov Nikolay Alekseyevich, undergraduate student, Volgograd State Technical University, Volgograd, Russian Federation; e-mail: kaplunovkoly200503@mail.ru

The paper addresses the formation of criteria for environmental assessment of urban territories based on open spatial data. A multilevel model is proposed for the sequential transformation of source geodata into thematic spatial layers, quantitative indicators, and environmental assessment criteria. The data sources include OpenStreetMap, urban infrastructure datasets, Earth remote sensing data, and cadastral data. GIS-based spatial analysis is used to derive criteria for transportation and industrial loads, urban amenities, and green space provision. The proposed approach ensures reproducibility of criteria formation and can be applied in multicriteria assessment systems for the environmental condition of urban territories and decision support systems.

Keywords: environmental condition of urban territories, spatial criteria, geoinformation technologies, open geodata, Open-StreetMap, spatial analysis, environmental assessment, multicriteria classification, urban environment, environmental safety.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПОВ БИОСФЕРНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ГОРОДА СИМФЕРОПОЛЯ НА ПРИМЕРЕ ЗАСТРОЙКИ СЕРЕДИНЫ ХХ ВЕКА

О. О. Коренькова

Коренькова Олеся Олеговна, кандидат биологических наук, доцент кафедры инженерной графики и компьютерного моделирования, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, Российская Федерация, тел.: + 7 (499) 183-24-83; e-mail: o.o.korenkova@mail.ru

Для гармоничного развития человека рациональные потребности его как личности должны быть удовлетворены функциями города. В исследовании участвовали 6 микрорайонов города Симферополя образованные в период 1950–1960 годов и представленные пятиэтажными многоквартирными домами. Для определения комплексной оценки показателя биосферной совместимости была выбрана методика, описанная В. И. Колчуновым, В. А. Ильичевым, Н. В. Бакаевой. Установлено, что исследованные микрорайоны имеют достаточно низкую оценку биосферной совместимости. Среднее значение 0,56. Подобное явление можно объяснить исторической и социальной составляющей исследуемого временного периода. Середина ХХ века – это период интенсивной индустриализации общества. В это время первостепенной стояла задача в обеспечении населения жильем, при этом на второй план отходила биосферная составляющая города, а именно связь с природой, досуг. Выявлено, что микрорайон Центр является самым реализованный с точки зрения наличия в нем всех функций, которые, в свою очередь, проявлены в различной степени. Микрорайон ул. Севастопольская оказался наиболее биосферосовместимым и получил наивысшую оценку (0,81).

Keywords: биосферная совместимость, функции города, градостроительство, застройка, микро-район, город, Симферополь.

IMPLEMENTATION OF THE PRINCIPLES OF BIOSPHERE COMPATIBILITY OF THE CITY OF SIMFEROPOL USING THE EXAMPLE OF BUILDINGS IN THE MID-TWENTIETH CENTURY

O. O. Korenkova

Korenkova Olesya Olegovna, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of Engineering Graphics and Computer Modeling of the Department, National Research Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russian Federation, phone: + 7 (499) 183-24-83; e-mail: o.o.korenkova@mail.ru

For the harmonious development of a person, his rational needs as an individual must be satisfied by the functions of the city. The study involved 6 microdistricts of the city of Simferopol formed in the period 1950–1960 and represented by five-story apartment buildings. To determine a comprehensive assessment of the biosphere compatibility indicator, the methodology described by V. I. Kolchunov, V. A. Ilyichev, and N. V. Bakaeva was chosen. It has been established that the studied microdistricts have a fairly low assessment of biosphere compatibility. The average value is 0.56. This phenomenon can be explained by the historical and social component of the time period under study. The middle of the twentieth century is a period of intensive industrialization of society. At this time, the primary task was to provide the population with housing, while the biosphere component of the city, namely the connection with nature and leisure, faded into the background. It was revealed that the Center microdistrict is the most realized in terms of the presence of all functions in it, which, in turn, are manifested to varying degrees. Microdistrict st. Sevastopolskaya turned out to be the most biospherically compatible and received the highest score (0.81).

Ключевые слова: Biosphere compatibility, city functions, urban planning, urban development, residential neighborhood, city, Simferopol.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ В КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ

А. А. Николаев, С. А. Логинова

Николаев Артем Алексеевич, аспирант, Ярославский государственный технический университет, г. Ярославль, Российская Федерация, тел.: + 7 (915) 821-61-49; e-mail: nikolaev.mladshiy02@mail.ru;
Логинова Светлана Андреевна, кандидат технических наук, доцент института инженеров строительства и транспорта, Ярославский государственный технический университет, г. Ярославль, Российская Федерация, тел.: + 7 (906) 617-12-27; e-mail: sl79066171227@yandex.ru

Объектом исследования являлись методы зимнего бетонирования, применяемые в климатических условиях Ярославской области. Актуальность исследования заключается в выявлении наиболее рациональных технологий, которые обеспечивают достижение критической прочности бетона при отрицательных температурах с минимальными затратами. Методологически исследование заключалось в анализе технико-экономической эффективности и исследовании ключевых подходов к термической обработке бетонной смеси: применение нагревательного провода ПНСВ; технология «термоса»; введение противоморозных добавок. По срокам выполнения работ наиболее эффективным оказался метод прогрева бетона проводом ПНСВ, но отличающийся высокой стоимостью (49 661,48 руб./м²). Наиболее экономичным и наименее трудозатратным вариантом зимнего бетонирования показался себя метод применения мических противоморозных добавок (17 420,38 руб./м²). В результате исследования были сделаны выводы о возможности обеспечения высокого качества железобетонных работ при одновременном снижении себестоимости и соблюдении сроков строительства в зимний период за счет применения рекомендованных методов.

Ключевые слова: бетон, зимнее бетонирование, противоморозные добавки, монолитные конструкции, технология бетонных работ, технико-экономическое сравнение.

TECHNICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF WINTER CONCRETING METHODS IN THE CLIMATIC CONDITIONS OF THE YAROSLAVL REGION

A. A. Nikolaev, S. A. Loginova

Nikolaev Artem Alekseyevich, postgraduate student, Yaroslavl State Technical University, Yaroslavl, Russian Federation, phone: + 7 (915) 821-61-49; e-mail: nikolaev.mladshiy02@mail.ru;
Loginova Svetlana Andreyevna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Institute of Civil and Transport Engineers, Yaroslavl State Technical University, Yaroslavl, Russian Federation, phone: + 7 (906) 617-12-27; e-mail: sl79066171227@yandex.ru

The study focused on winter concreting methods used in the climatic conditions of the Yaroslavl region. The research aimed to identify the most rational technologies for achieving critical concrete strength at sub-zero temperatures while minimizing costs. Methodologically, the study involved analyzing the technical and economic efficiency of key approaches to the thermal treatment of concrete mixes: the use of PNSV heating wires, the «thermos» method, and the addition of antifreeze admixtures. In terms of scheduling, the PNSV wire heating method proved most effective, though it entailed high costs (49,661.48 rub/m²). The use of chemical anti-freeze admixtures emerged as the most economical and least labor-intensive winter concreting option (17,420.38 rub/m²). The study concluded that employing the recommended methods makes it possible to ensure high-quality reinforced concrete work while simultaneously reducing costs and adhering to construction schedules during the winter season.

Keywords: concrete, winter concreting, anti-freeze admixtures, cast-in-place structures, concrete placement technology, technical and economic comparison.

МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОТОВЫХ СВАЙ С НЕСКОЛЬКИМИ УШИРЕНИЯМИ НА СТВОЛЕ В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

В. С. Федоров, Н. В. Купчикова, Е. Е. Купчиков

Федоров Виктор Сергеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные конструкции, здания и сооружения», Российский университет транспорта (МИИТ); руководитель научно-исследовательской работы № 3.1.1.15, Научно-исследовательского института строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, г. Москва, Российская Федерация; ORCID: 0000-0002-0906-716X; e-mail: fvs_skzs@mail.ru;
Купчикова Наталья Викторовна, доктор технических наук, профессор кафедры «Строительные конструкции, здания и сооружения», Российский университет транспорта (МИИТ); доктор технических наук, профессор кафедры промышленного и гражданскогого строительства, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; исполнитель научно-исследовательской работы № 3.1.1.15, Научно-исследовательского института строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, г. Москва, Российская Федерация; ORCID: 0000-0002-2986-4190; e-mail: kupchikova79@mail.ru;
Купчиков Евгений Евгеньевич, студент, Российский университет транспорта (МИИТ); исполнитель научно-исследовательской работы № 3.1.1.15, Научно-исследовательского института строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, г. Москва, Российская Федерация

Развитие транспортной инфраструктуры в Арктической зоне требует применения свайных фундаментов, способных воспринимать значительные нагрузки в условиях многолетнемерзлых грунтов. Сваи с многоместными уширениями на стволе являются эффективным конструктивным решением, однако методика подготовки их экспериментальных исследований в мерзлых грунтах недостаточно проработана. Цель работы – разработать методику подготовки экспериментальных исследований готовых свай с тремя уширениями на стволе в мерзлых грунтах на основе предварительного численного моделирования. Выполнен анализ исследований по экспериментальным методам испытаний свай в мерзлых грунтах. Проведено численное моделирование в программных комплексах Frost 3D, Frost.Termo и MIDAS GTS NX для готовых свай с тремя уширениями на стволе. Обоснованы масштабы моделирования, структура экспериментального стенда, состав контрольно-измерительного оборудования и последовательность этапов испытаний. Установлено, что при четырех уширениях несущая способность сваи в 2–3 раза превышает несущую способность призматической сваи, а осадка снижается в два раза. Выявлено, что уширения создают локальные термобарьеры, замедляя прогрев нижележащих слоев грунта на 18–22 % по сравнению с призматическими сваями. Определены рациональные геометрические параметры уширений и обоснованы масштабы физического моделирования. Разработанная методика позволяет обоснованно подготовить лабораторные и натурные эксперименты с готовыми сваями с тремя уширениями на стволе в мерзлых грунтах, сократить материальные затраты и повысить достоверность результатов.

Ключевые слова: многолетнемерзлые грунты, свая с тремя уширениями на стволе, готовые сваи, численное моделирование, Frost 3D, MIDAS GTS NX, методика эксперимента, криолитозона.

METHODOLOGY FOR PREPARING EXPERIMENTAL STUDIES OF PRE-FABRICATED PILES WITH MULTIPLE SHAFT ENLARGEMENTS IN FROZEN SOILS BASED ON NUMERICAL MODELING RESULTS

V. S. Fedorov, N. V. Kupchikova, Ye. Ye. Kupchikov

Fedorov Viktor Sergeyevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Structural Systems, Buildings, and Structures Department, Russian University of Transport (MIIT); Head of research project no. 3.1.1.15, Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Moscow, Russian Federation; ORCID: 0000-0002-0906-716X; e-mail: fvs_skzs@mail.ru;
Kupchikova Natalya Viktorovna, Doctor of Technical Sciences, Professor of Structural Systems, Buildings, and Structures Department, Russian University of Transport (MIIT); Doctor of Technical Sciences, Professor of Industrial and Civil Engineering Department, National Research Moscow State University of Civil Engineering; executor of research work no. 3.1.1.15, Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Moscow, Russian Federation; ORCID: 0000-0002-2986-4190; e-mail: kupchikova79@mail.ru;
Kupchikov Yevgeniy Yevgenyevich, Student, Russian University of Transport (MIIT); executor of research work no. 3.1.1.15, Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Moscow, Russian Federation

Developing transport infrastructure in the Arctic zone requires the use of pile foundations capable of withstanding significant loads in permafrost conditions. Piles featuring multiple shaft enlargements represent an effective structural solution; however, the methodology for preparing experimental studies on such piles in frozen soils has not been sufficiently developed. The aim of this work is to develop a methodology for preparing experimental studies on precast piles with three shaft enlargements in frozen soils, based on preliminary numerical modeling. An analysis of research regarding experimental pile testing methods in frozen soils was conducted. Numerical modeling was performed using the Frost 3D, Frost.Termo, and MIDAS GTS NX software packages for precast piles with three shaft enlargements. The modeling scale, the structure of the experimental test setup, the instrumentation required, and the sequence of testing stages were substantiated. It was established that, with four enlargements, the pile’s load-bearing capacity is 2–3 times higher than that of a prismatic pile, while settlement is reduced by half. It was found that the enlargements create local thermal barriers, slowing the warming of underlying soil layers by 18–22 % compared to prismatic piles. Optimal geometric parameters for the enlargements were determined, and the scale for physical modeling was substantiated. The developed methodology enables the well-founded preparation of laboratory and field experiments involving precast piles with three shaft enlargements in permafrost soils, while reducing material costs and enhancing the reliability of the results.
Keywords: permafrost, pile with three shaft enlargements, precast piles, numerical modeling, Frost 3D, MIDAS GTS NX, experimental methodology, cryolithozone.