ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО. ТЕХНИКА В ЦЕЛОМ

Приведены принципы создания наноорганоминеральных модификаторов на основе техногенных отходов (золы уноса, отвальных золошлаковых смесей, отсевов дробления горных пород, бетонного лома, торфяной золы и др.), подвергнутых механохимической обработке с применением активаторов нового поколения. Показана активная роль наномодификаторов в формировании структуры композитов гидратационного твердения за счет физико-химических процессов, связанных главным образом с перераспределением воды и формами ее связи в технологических смесях. Рассмотрены основные положения структурно-технологической теории бетона, включающие модели структурообразования и описание свойств бетонов и композитов с применением модификаторов на основе многотоннажных отходов. Доказано, что применение разработанных наномодификаторов на основе техногенных отходов целесообразно при производстве высококачественных морозостойких, трещиностойких, водонепроницаемых бетонов в сборных и монолитных железобетонных конструкциях.

Охватывает широкий круг вопросов динамики строительных конструкций различного типа сооружений, решенных на основе экспериментальных исследований.

Приведена методика, описаны способы и средства инженерно-геологических изысканий на различных этапах проектирования как гидротехнических, так и промышленно-гражданских сооружений. Наиболее детально рассмотрены инженерно-геологические изыскания для обоснования строительства гидроэнергетических и морских нефтегазопромысловых сооружений.

Изложен курс дисциплины «Надежность машин и механизмов». Показано, как с помощью методов теории надежности можно решать вопросы обеспечения надежности строительных машин, оборудования и механизмов на разных этапах (проектирования, производства и эксплуатации) жизненного цикла машин и механизмов; раскрыты математические, инженерные, организационные и управленческие аспекты надежности машин. В необходимых случаях приведены примеры решения задач.

Рассмотрены комплексные вопросы применения при проектировании, строительстве и эксплуатации систем транспорта воды отечественных труб из высокопрочного чугуна. Приведены сравнение труб из высокопрочного чугуна с трубами из других материалов; методики прочностного и гидравлического расчетов подземных трубопроводов из высокопрочного чугуна, требования к выбору типоразмеров и классов прочности труб; описаны монтаж трубопроводов и фасонных частей, ремонтные работы на трубопроводах, организация технического надзора в период проведения работ по прокладке и перекладке трубопроводов из высокопрочного чугуна; указаны свойства, прочностные показатели труб и соединительных частей из высокопрочного чугуна, способы их соединения, сведения о производителях труб. Представлены сведения по проектированию и строительству подземных трубопроводов способом горизонтально-направленного бурения с применением труб из высокопрочного чугуна; практический опыт Московского водоканала по строительству и эксплуатации труб из высокопрочного чугуна, зарубежные и отечественные стандарты и требования к трубам, а также опыт отечественных предприятий и организаций, осуществляющих работы по строительству трубопроводов из высокопрочного чугуна.

Приведены сведения по гидростатике и динамике жидкости, гидравлическим сопротивлениям, равномерному и неравномерному движениям жидкости, гидравлическим расчетам водопропускных сооружений, фильтрационным и гидрологическим расчетам при их проектировании. Содержит теоретическую и практическую части, контрольные задания и рекомендации по их выполнению, примеры решения задач и справочные таблицы.

Рассмотрены малоизученные и неизвестные ранее глобальные закономерности эволюции климатических нагрузок на строительные объекты и экосистемы урбанизированных территорий за последние 40 лет. Представлены основные спектральные и статистические проявления глобального изменения климата эндогенного и космогенного гравидинамического происхождения, включая эволюцию минимальных, среднесуточных и максимальных температур, среднесуточной влажности, прозрачности и давления атмосферы, уровня осадков, среднесуточной скорости ветра и порывов ветра. Представлены теоретические основы вариометрического анализа и моделирования метеорологических проявлений доминирующих механизмов и причинно-следственных связей резонансного характера.

Рассмотрены этапы формообразования строительных конструкций как циклического процесса генерации конструктивных идей, проектирования, возведения, эксплуатации каждого возведенного сооружения и ее прекращения. Введена необходимая терминология и обоснована новая система из 12 принципов формообразования строительных конструкций — базовых критериев принятия технических решений при проектировании сооружений и по их оценке научно-технической экспертизой.

Представлен необходимый для изучения дисциплины «Машины для технологического транспортирования строительных материалов и изделий» материал, содержащий: основные теоретические сведения; описание конструкций машин и принципа их действия; основы расчета и проектирования; основные положения техники безопасности при эксплуатации.

Изложены теоретические вопросы создания и внедрения современных средств и систем автоматизации строительных и дорожных машин, обеспечивающих повышение технико-экономической эффективности капитальных вложений, снижение эксплуатационных затрат и улучшение качества строительно-монтажных работ. Рассмотрены способы алгоритмизации процессов управления.

Приведены основные определения и понятия, используемые в строительных дисциплинах. Подробно рассмотрен основной блок по строительным конструкциям, включающий более 15 различных дисциплин. Большое внимание уделено тестам по учебному курсу железобетонных конструкций. Содержатся обширные сведения об ученых, внесших вклад в строительную науку, основных методах расчета, нагрузках и воздействиях, различных зданиях и сооружениях, единицах измерений, материалах, технологиях и т.п.

Рассмотрены вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности при проведении основных строительных процессов, которые должны базироваться в первую очередь на качественной разработке организационных и технических решений для всего жизненного цикла объекта — стадий проектирования, возведения и эксплуатации зданий и сооружений. Изложены основные положения современной модели охраны труда, которая функционирует в развитых странах с начала 1970-х гг. Содержится анализ причин происхождения несчастных случаев и профессиональных заболеваний, рассматриваются методы выявления опасных и вредных производственных факторов, предлагаются способы защиты персонала при проведении основных строительных работ. Рассмотрены вопросы взрывопожаробезопасности промышленных и гражданских зданий и сооружений при их строительстве и эксплуатации.

Рассмотрены геодезические методы выполняемых периодически (или по мере необходимости) специальных работ по определению деформаций инженерных сооружений. Получаемые высокоточные геодезические измерения позволяют решать как научные задачи (обоснование теоретических расчетов устойчивости сооружений), так и производственно-технические, обеспечивающие нормальную эксплуатацию сооружений и оборудования и принятие профилактических мер при выявлении недопустимых величин деформаций. Приводится методика определения осадок фундаментов, скорости протекания осадки, крена, прогиба и прогнозирования времени стабилизации сооружений. Изложены способы определения крена высоких сооружений по разности высот осадочных марок; вертикальным проектированием; путем определения координат; измерением углов или направлений. Описаны способы наблюдения за трещинами несущих конструкций посредством простейших измерений, а также с применением щелемеров. Изложены методы определения планово-высотного положения рельсов при геодезической съемке крановых путей. Уделено внимание новым способам определения деформаций с использованием электронных тахеометров, лазерного сканирования и спутниковых приемников. Описаны методики создания опорных деформационных геодезических сетей в виде линейно-угловых сетей, полигонометрии и трилатерации.

Приведены задачи и упражнения по геодезии и геодезическому обеспечению в строительстве. Все типовые задачи сопровождаются схемами и подробными решениями, ко всем задачам даны ответы.

Содержится теоретический материал по существующим методам наблюдений за горизонтальными и вертикальными смещениями оползней. Разработана методика математического моделирования оползневых смещений на основе построения среднеквадратических эллипсов смещений. Проведен анализ результатов геодезических наблюдений смещений оползней с применением аппарата математической статистики.

Рассмотрены теоретические основы гидравлики, вопросы и примеры их применения в решении практических задач, возникающих при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений. Приведены различные по сложности задачи, охватывающие основные темы гидравлики. Тематика задач отражает все разделы дисциплины «Гидравлика» для различных строительных специальностей.

Изложены нелинейные методы расчета на длительные нагрузки сложных большепролетных многократно статически неопределимых деревянных конструкций на основе теории интегрального модуля деформаций и критериев прочности древесины при сложном напряженном состоянии. Расчеты ориентированы на использование ЭВМ. Приведены характерные примеры проектирования пространственных конструкций покрытий и сооружений, состоящих из каркаса и обшивок. При этом показаны ярко выраженные эффекты перераспределения внутренних усилий и совместной работы обшивок с каркасом при несимметричных нагрузках. Дан приближенный расчет обшивок, который распространяется на плоскостные конструкции с учетом специального проектирования соединений.

Изложены основные теоретические сведения, основы расчета и проектирования машин и оборудования; дано описание конструкций машин и оборудования, принципа их действия; предложен выбор и расчет технологических линий и комплексов оборудования.

Рассмотрены базовые положения современного представления о строении и отдельных свойствах микрообъектов от молекул до наноструктур. Изложены основы специально разработанной для описания и теоретического исследования микромира квантовой механики. Специальный раздел посвящен вопросу о физической природе химических связей. В связи с широким применением в строительстве лазеров рассмотрен принцип их действия. Заключительная часть пособия особенно важна для понимания свойств нанообъектов и посвящена вопросам, связанным с физическими процессами на границе микро- и макромиров. Особое внимание уделено проявлению соотношений числа пограничных и внутренних атомов общей структуры.

Изложены основы теории и методов анализа динамического взаимодействия тонкостенных упругих элементов типа пластин и оболочек с внутренней и окружающей акустической средой как единой колебательной системы. Рассматриваются закономерности формирования и передачи виброакустических воздействий элементами конструкций и обратного влияния виброзвукоизлучения на формы и частоты их колебаний. Значительное внимание уделено вопросам снижения шумности и вибраций элементов конструкций.

Приведены сведения об основных параметрах и характеристиках льда, о механике разрушения льда и особенностях его воздействия на гидротехнические сооружения. Рассмотрены основные положения определения ледовых нагрузок на гидротехнические сооружения, факторы, влияющие на ледовую нагрузку, основные расчетные случаи. Отдельная глава посвящена методам защиты портовых и шельфовых сооружений от ледовых воздействий. Расчет ледовой нагрузки рассмотрен на примерах.

Рассмотрены вопросы, связанные с возведением, ремонтом, реконструкцией и демонтажем высоких железобетонных и металлических газоотводящих (дымовых) труб тепловых электростанций, общие проблемы сооружения, возведение фундаментов, железобетонных оболочек в подъемно-переставной и скользящей опалубке, устройство футеровки. Значительное место уделено монтажу газоотводящих металлических стволов, расположенных внутри железобетонных оболочек, а также сооружению труб с металлическим каркасом. Представлены современные материалы и способы ремонта футеровок, железобетонных оболочек. Выделены технологии демонтажа. Использованы проектные материалы, в том числе по трубам, построенным в последнее десятилетие.

Изложены общие теоретические сведения по проектированию рабочих площадок, компоновке и алгоритму расчета их элементов. Содержатся основы современных методов расчета и конструирования металлических конструкций рабочих площадок с использованием последних редакций строительных норм. Приведены расчеты сварных соединений в узлах и соединениях главной балки, расчеты центрально сжатых сплошных и сквозных колонн, листового настила, балок настила и главных балок.

Приведены сведения об основных существующих способах сварки. Описаны основные технологические процессы, происходящие при различных способах сварки, оборудование и материалы, рассмотрены основные преимущества и недостатки каждого вида сварки. Рассмотрены пути повышения прочности и свариваемости сварных соединений, а также контроля их качества. Изложены основы теории образования сварочных напряжений и деформаций и мероприятий по их снижению и основы технологического процесса изготовления сварных строительных металлоконструкций.

Рассмотрены вопросы получения вспененных тампонажных растворов. Особое внимание уделено вопросам структурообразования композитных растворов с оптимальными физико-техническими параметрами.

Рассмотрены новые методы оценки влияния микровибродинамических многоцикловых нагрузок в системах типа «объект–основание» на формирование сверхпроектных нагрузок на строительные конструкции. Представлены теоретические основы вибродозиметрического метода моделирования вибродинамических и геодеформационных процессов, прикладной динамической теории упругости и метода точечных источников динамических нагрузок для построения типовых схем расчетного моделирования взаимодействия строительных конструкций и оснований.

Проанализированы научные основы важных аспектов расчета и проектирования конструкций зданий и сооружений в сейсмических районах. Рассматриваются укоренившиеся заблуждения в теории сейсмостойкости, препятствующие дальнейшему ее развитию. Излагаются некоторые аспекты проектирования конструкций зданий и сооружений в сейсмических районах.

Изложены основы курса «Детали машин и основы взаимозаменяемости» в объеме подготовки бакалавров. Описано устройство и приведено назначение деталей и узлов, применяемых в средствах механизации строительства и производства строительных материалов, изделий и конструкций. Рассмотрены основы проектирования и обеспечения взаимозаменяемости деталей и узлов на базе стандартов Единой системы допусков и посадок и других стандартов, устанавливающих допуски и посадки различных сопряжений.

Приведены расчеты железобетонных конструкций с использованием программного комплекса ЛИРА. Подробно описаны возможности данного комплекса, даны рекомендации по конструированию железобетонных конструкций, что должно помочь студентам самостоятельно выполнять компьютерные расчеты в рамках курсового и дипломного проектирования.

Рассмотрены организация и порядок проведения обследования технического состояния зданий, дана оценка технического состояния их несущих конструкций. Изложены основные нормативные требования к строительным конструкциям, которыми необходимо руководствоваться при проведении обследования. Рассмотрены основные виды дефектов строительных конструкций и причины их появления, дано описание неразрушающих методов и лабораторных испытаний железобетонных и каменных конструкций. Приведены рекомендации по формированию исходных данных для проведения проверочных расчетов конструкций при обследовании их технического состояния, даны примеры проведения обследования и оценки несущей способности железобетонных и каменных конструкций, а также рекомендации по их усилению.

Рассмотрены общие вопросы армирования железобетонных конструкций. Приведены примеры армирования железобетонных конструкций зданий: фундаментов, вертикальных и горизонтальных несущих конструкций, а также лестниц. Включен справочный материал, необходимый для конструирования железобетонных конструкций зданий.

Проведен анализ структурообразования цементного камня, модифицированного водоредуцирующими добавками, развиты представления о его реальной структуре с учетом размеров блоков мозаики. Установлены электрохимические особенности процессов гидратации, структурообразования и твердения модифицированного цементного камня. Определены характеристики качества дисперсно-кристаллитной структуры и фазового состава цементного камня. Выявлены силовые и энергетические критерии разрушения цементного камня и песчаного бетона, обоснована сущность кинетических процессов, происходящих при деформировании и разрушении цементных композитов, по амплитудно-энергетическому распределению импульсов сигнала акустической эмиссии на диаграмме нагружения.

Изложены методы определения прочности бетона механическими и физическими методами неразрушающего контроля согласно российским стандартам и европейским нормам. Предоставлен сравнительный анализ методов испытаний. Раскрыто содержание основных терминов. Приведен перечень основных нормативных документов, используемых специалистами в РФ и ЕС при неразрушающем контроле прочности бетона.

Приведены результаты исследования соединений элементов деревянных конструкций композиционным материалом на основе эпоксидной матрицы и стеклоткани (КМ-соединений). Разработаны конструктивные решения КМ-соединений для создания новых и усиления существующих деревянных конструкций из цельной и клееной древесины. Определены прочностные и деформационные характеристики композиционною материала, определены экспериментальными и численными методами несущая способность и деформативность КМ-соединений при сопротивлении сдвигу. Представлена методика расчета КМ-соединений и деревянных конструкций составного сечения на КМ-соединениях по предельным состояниям 1-й и 2-й групп.

Рассмотрены принципы расчета трудозатрат, машино-смен механизмов, расхода материалов при возведении портовых и водно-транспортных гидротехнических сооружений.

Рассмотрена методика расчета технико-экономических показателей проектируемых, модернизируемых и монтируемых лифтов, состоящая из трех частей: расчетов экономической эффективности проектируемых лифтов; экономических показателей модернизации (замены) лифта; экономических показателей, определяемых при монтаже (установке) нового лифта. Составлено с учетом материалов по курсу «Лифты и подъемники», а также опыта дипломного проектирования по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование».

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.04.01 «Строительство» материал курса «Гидравлика напорных и открытых сечений» и «Гидравлика сооружений». Раскрыты основные законы равномерного, неравномерного и неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах и открытых каналах. Рассмотрены методы гидравлического расчета основных гидротехнических сооружений.

Изложен соответствующий государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 08.04.01 «Строительство» материал курса «Основы механики жидкости», который охватывает первую из трех частей дисциплины «Гидравлика». Раскрыты основные законы равновесия и движения жидкостей.

Главная задача пособия — дать студенту базовые знания, позволяющие понять основные закономерности взаимодействия возводимых различными способами подземных сооружений с вмещающим породным массивом. Рассмотрено строительство подземных сооружений открытым и закрытым способами.

Изложены теоретические основы составления гиперболических уравнений колебания однородной изотропной упругой пластины, предварительно напряженной пластины, пластины переменной толщины, трехслойной пластины; показаны пределы применимости полученных уравнений и приближенные методы их решения, приведены примеры числового расчета.

Систематизированы и рассмотрены основные сведения, касающиеся электрических ударных гайковертов на современном этапе развития науки и техники. Представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных на кафедре строительных и подъемно-транспортных машин Московского государственного строительного университета, в научно-исследовательских институтах ВНИИСМИ, Институте машиноведения РАН и научно-техническом центре ЗАО «Интерком». Решение задач в области исследования динамики электрических ударных гайковертов приведено в виде программ системы Mathcad, а также численными методами в ходе моделирования в CAE-системе Universal Mechanism.

Изложены основы теории вероятностей, математической статистики и теории надежности, которые применяются при решении задач по оценке и обеспечению надежности сооружений систем водоснабжения. Приведены примеры оценки надежности сооружений систем водоснабжения.

Описаны состав и возможности «ПК ЛИРА» и его графической среды «ЛИР-ВИЗОР». Рассмотрена технология создания геометрии расчетных схем и наложения опорных связей, создания типов жесткости сечений и их назначения элементам, приложения нагрузок, проведения расчетов, их визуализации и документирования. По каждой теме приводятся варианты индивидуальных практических заданий.

Излагаются и обосновываются вопросы организации и проведения геотехнического мониторинга, которые приняты в современных нормативно-методических документах и при аналитическом обосновании результатов мониторинга.

Рассмотрены способы и технические средства предотвращения тяжелых аварий и повышения безопасности работы мощных шагающих экскаваторов с практикой внедрения разработанных систем. Обоснована постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и практическими задачами. Описаны найденные алгоритмы управления взаимосвязанными электроприводами, способы управления и технические средства их реализации. Изложены схемные решения и примеры построения САУ электроприводами на основе получения информации о координатах рабочего органа драглайна. Даны результаты и анализ полевых испытаний изобретенных систем на действующих экскаваторах.

Рассмотрены вопросы устойчивости подвесных крановых стрел постоянного и переменного сечений при их жесткой и упругой заделке в основании, а также устойчивость системы стрела — колонна башенного крана и системы стрела — гусек самоходного стрелового крана. Дан обзор и анализ методов решения задач по определению устойчивости с применением упрощенных расчетных схем. Рассмотрен графоаналитический метод расчета сжатых крановых стрел, динамический метод определения критических нагрузок на металлоконструкции кранов. Представлены результаты экспериментальных исследований моделей стрел на устойчивость.

Изложены теоретические основы курса строительной механики в соответствии с рабочей программой дисциплины «Техническая механика» применительно ко второму семестру ее изучения. Даны практические приемы построения эпюр внутренних усилий в простейших статически определимых системах с подробными комментариями, сопровожденные примерами расчета.

Рассматриваются ключевые понятия метрологии как науки о важнейшем познавательном процессе - измерении величин, а также о свойствах, методах и средствах, обеспечивающих их единство и требуемую точность в обработке результатов измерений.

Изложены основные вопросы гидравлики систем водоснабжения и водоотведения. Приведены физические свойства жидкости, основы кинематики и динамики, гидравлические сопротивления. Рассмотрено движение жидкости по трубопроводам в системах водоснабжения и водоотведения. Описано обтекание потоком жидкости твердых тел. Детализированы механизмы перемешивания затопленных струй с окружающей средой и смешения сточных вод с водой водоемов. Приведены основные элементы гидравлических машин. В каждом разделе есть примеры гидравлических расчетов.

Представлен труд последних лет жизни академика РААСН В.Н. Богословского, важный для понимания влажностных процессов, происходящих в ограждающих конструкциях зданий, эксплуатирующихся в российском климате. Включен раздел об истории развития учения о потенциале влажности, написанный научным редактором издания, в котором прослеживается долгая история развития потенциала влажности. Приложение состоит из биографии и воспоминаний о В.Н. Богословском его учеников и коллег.