10716

- периоды колебаний здания, измеренные по трем взаимно перпендикулярным осям, также находятся в пределах допустимого диапазона для здания данного типа [4].

Наибольшие значения параметров вибрации были зафиксированы на грунтовом основании здания в шурфах. Следовательно, на основание здания передается вибрационная нагрузка.

По результатам проведенного исследования строительных конструкций здания жилого дома было установлено, что техническое состояние части элементов может быть классифицировано как аварийное. В целях допуска объекта исследования к нормативным условиям эксплуатации была разработана проектная документация по усилению грунтового основания и отдельных конструктивных элементов здания.

В настоящее время отсутствуют нормативные документы, регулирующие транспортную вибрацию, ее допустимые значения и степень влияния на здания и сооружения. В связи с активным развитием транспортной системы, регулирование транспортной вибрации необходимо, как для новых построек, так и для защиты уже существующих. Особое внимание следует обратить на учет динамического фактора при проектировании, имея в виду трудности, возникающие при борьбе с вибрациями в эксплуатируемом сооружении.

Литература

1.Москва. Геология и город / Под редакцией В. И. Осипова и О. П. Медведева; РАН, Институт геоэкологии; Мосгоргеотрест. — Москва: Московские учебники и Картолитография, 1997. — 398 с., ил.

2.ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

3.ГОСТ Р 52892-2007. Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию.

4.ГОСТ Р 54859-2011. Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний.

Терешанцев С.А., Ярошук Е.Д.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ

Стеклопластик представляет собой композиционный материал, в состав которого входит стекловолокно и связующее вещество. Стекловолокно является армирующим элементом, обеспечивающим

170

необходимые прочностные характеристики, а связующее вещество – это наполнитель, равномерно распределяющий усилия между армирующими волокнами и обеспечивающий их защиту от воздействий окружающей среды [1].

Целью данной работы является расширение области применения стеклопластиковой арматуры в строительстве. На первом этапе работы было выполнено экспериментальное определение модуля упругости растяжению и прочности на разрыв стеклопластиковой арматуры.

Для исследования модуля упругости были подготовлены образцы стеклопластиковой арматуры диаметром 10 мм и длиной 330 мм. Перед началом эксперимента был определён действительный диаметр образцов путем взвешивания их на гидравлических весах и затем вычислена площадь сечения арматуры по формуле (1).

(1)

где – масса образца, кг;

–плотность стеклопластика, 1900 ;

–длина образца, м.

Испытание образцов стеклопластиковой арматуры на осевое растяжение с целью определения модуля упругости производилось в соответствии с требованиями ГОСТ 31938-2012 [3]. Испытание производилось на разрывной машине Р-5 соответствующей требованиям ГОСТ 28840-90 [4]. В первом опыте для измерения деформаций использовался экстензометр модели EDP-5A-50 (рис.1) тезометрического типа производства TML Tokyo Sokki Kenkyujo Co. Ltd. В качестве

171

регистрирующего устройства использовалась тензостанция Zet 017-T8 производства ЗАО «ЭТМС». Во втором для измерения деформаций использовался рычажный тензометр Гугенбергера (рис.2). По результатам испытаний оба прибора показали приблизительно одинаковый результат относительного удлинения образца, разница в показаниях составила 3,3%.

При проведении первого опыта экстензометр подключался к тензостанции Zet 017-T8 через мост Уитстона. Испытание проводились по четверть мостовой схеме. Схема моста Уитстона, используемая при проведении испытаний, приведена на рисунке 3.

Рис.3. Схема подключения тензорезистора с использованием моста Уитстона

Модуль упругости Е стеклопластиковой арматуры определялся как отношение напряжений σ к соответствующей относительной деформации ε. Деформация замерялась при трехкратном нагружении-разгружении образца в диапазоне нагрузок в пределах начального линейного участка диаграммы. Удлинение образца l2, l1 измерялись при уровне 30% и 10% соответственно. Обработанные результаты занесены в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты измерений и вычислений

После этого был определен предел прочности на растяжение. Исследование проводилось также в соответствии с ГОСТ 31938-2012.

172

Образцы арматуры длиной 1 метр помещались в муфты, заполненные составом холодного отверждения. В качестве состава использовалась смесь эпоксидного клея, мелкозернистого щебня, песка и цемента марки М400. Муфты заделывались пробками (рис.4).

Рис.4. Вид типового опытного образца После отверждения и набора прочности состава было проведено

испытание образцов на разрывной машине. Усилие разрыва составило 9,5 тс. По формуле (1) была определена площадь сечения арматуры, после чего был рассчитан предел прочности на растяжение по формуле (2).

(2)

Предел прочности на растяжение равен 1431 МПа.

Анализ результатов проведенных исследований показал, что стеклопластиковая арматура имеет сравнительно низкий модуль упругости 36,27 ... 37,51 ГПа (у стали 200 ГПа) и высокий предел прочности 1431 МПа (у стали 400 МПа). Вследствие низкого модуля упругости применение стеклопластиковой арматуры в качестве элемента армирования в изгибаемых элементах из бетона или древесины нецелесообразно, так как высокие прочностные показатели стекловолокна остаются нереализованными, разрушение конструкции будет происходить по сжатой зоне сечения (по бетону, древесине). Для увеличения процентного включения стеклопластиковой арматуры в работу необходимо ее применять в конструкциях с предварительным напряжением.

Литература

1.Стеклопластик, его свойства и области применения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://polimerinfo.com/kompozitnyematerialy/stekloplastik-svojstva.html

2.Недостатки стеклопластиковой арматуры [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tdbazalt.com/

3.ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия. - Введ. 2014-01-01. - М.: Стандартинформ, 2014. 35 с.

4.ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования. - Введ.1993- 01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 8 с.

173

5.Крицин А.В., Лихачева С.Ю., Торопов А.С., Лобов Д.М., Тихонов А.В. Исследования на прочность малоразмерных образцов из бамбукового композита // Приволжский научный журнал. №3(31). Н.Новгород, ННГАСУ, 2014. С. 26-31.

6.Терешанцев С.А., Ярошук Е.Д. Исследование деформационных характеристик стеклопластиковой арматуры // VI Всероссийский фестиваль науки: сборник докладов в 2 т. Т 1. / – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. 485 с.

Шишкина Д. М., Лагунова М. В.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МАЛОЙ АРХИТЕКТУРНОЙ ФОРМЫ

Городские парки и скверы в большей своей части находятся в кризисном состоянии. Ландшафтные композиции утрачивают свой первоначальный вид, зоны отдыха заполняются случайными постройками, инженерная инфраструктура деградирует. Всё это уже не соответствует представлению городского населения о современном садово-парковом искусстве и не отвечает потребности жителей города ХХI века в функциональных зонах отдыха, представляющих собой не только место культурного обогащения, приобщения к природе и досуга, но и поражающую воображение инженерную задумку. Поэтому на сегодняшний день проблема ландшафтно-эстетического обогащения территории парков и создания комфортного отдыха посетителей актуальна, о чем свидетельствуют современные исследования [1], [2].

Для решения данной проблемы была поставлена цель: разработать геометрическую модель функциональной малой архитектурной формы, удовлетворяющей потребности современного города и улучшающей образ парковой зоны с эстетической и культурной точки зрения.

В ходе разработки рассмотрены особенности функционального зонирования парков. Выявлено, что сегодня в парковых зонах ландшафтно-архитектурные сооружения, подчиненные одной тематике, ушли в прошлое [3]. На смену пришли многофункциональные городские парковые зоны, позволяющие гармонично совместить возможности занятия спортом, культурные развлечения, молодежный досуг, развлечения для детей и взрослых с воздействием природной среды. Такие парки делят на характерные территориальные районы: зоны культурномассовых мероприятий, спортивные зоны, тихого отдыха и прогулок,

174

детские зоны, административно-хозяйственные зоны и другие. Стоит заметить, что одной из главных составляющей при зонировании парка являются не только особенности ландшафта, природные условия, но и малые архитектурные формы, способствующие пониманию и реализации функционального назначения того или иного сектора. Поэтому наиболее благоприятной территорией для расположения уникального архитектурного объекта, обеспечивающего комфортный отдых посетителей, является зона тихого отдыха и прогулок.

Малые архитектурные формы (МАФ) – это дополняющие архитектурно-градостроительную или интересующую нас в данной работе садово-парковую композицию, вспомогательные архитектурные сооружения и художественно-декоративные элементы, предназначенные для архитектурно - планировочной организации объектов ландшафтной архитектуры, создания комфортного отдыха посетителей, и ландшафтноэстетического обогащения территории в целом [4].

МАФ делятся на декоративные, служащие для эстетического воздействия на человека (скульптуры, фонтаны, вазоны и др.), и утилитарного характера, имеющие практическое назначение (лестницы, ограды, пандусы), другими словами, всё то, что мы так давно привыкли видеть на улицах нашего города. Однако сейчас в ряды традиционных МАФ входит всё больше дизайнерских объектов, удовлетворяющих общественные потребности в использовании новых технологий. Именно к таким относятся, как их прозвали в обществе, Wi -Fi деревья. В данный момент существует всего несколько таких конструкции: Smart Palm в Дубае (рис. 1) [5], ETree от израильской компании Sologic [6], и Wi – Fi дерево в Москве [7]. Каждый объект, помимо бесплатной раздачи сети Wi

– Fi, оснащен солнечными батареями, точками для зарядки телефонов и местом для отдыха. Именно эти дизайнерские проекты и послужили источником вдохновения.

Геометрическое моделирование МАФ - функционального WI-FI дерева, имеет цель собрать в себе достоинства аналогов и исключить их недостатки. МАФ должна представлять собой большую конструкцию, действительно имеющую много общего с настоящими деревьями, оснащённую техническими дополнениями: музыкальными динамиками, подсветкой, розетками, солнечными батареями, следующими за солнцем на подобии подсолнечника. Местами для отдыха же будут служить сами ветви данного «дерева», в стволе предусмотрен действующий фонтанчик.

Разработанная геометрическая модель включает традиционные составные части «дерева». Главными частями данной конструкции являются: опора в виде корней, ствол со встроенным фонтанчиком, а также ветви и листья разной формы. Корни представляют собой пространственную конструкцию спиральной формы и завитки. С геометрической точки зрения основные части корней представляют собой

175

циклические поверхности переменного сечения, в основе построения направляющих использована теория сопряжений. Завершаются корни спиралями Архимеда.

Рис. 1. Smart Palm в Дубае

Ствол «дерева» имеет более сложную конструкцию, и его геометрия основана на построении трех циклических поверхностей переменного сечения, направляющими которых явились пространственные линии двух видов: коническая и цилиндрическая винтовая линия.

Листья дерева наряду с эстетической несут функциональную нагрузку. В опущенной кроне листья представляют собой сидения - пластины изогнутой формы, а в верхней - плоские панели солнечных батарей. В ходе выполнения проекта разработана геометрическая форма нижних листьев «дерева» как поверхности переноса с криволинейной составной образующей.

Конструктивная и декоративная пластика элементов позволяет создать выразительный силуэт «дерева». Малая масса ствола, веток, листьев сочетается с высокой несущей способностью и жесткостью. Для внутреннего каркаса опорных составляющих «дерева» (ствол и нижние ветви) рекомендуется сталь, обладающая высокой прочностью и пластичностью, что очень важно для создания воздушных и изогнутых ветвей. Верхние же ветви должны быть лёгкими и устойчивыми к погодным условиям, поэтому идеальным металлом для них будет алюминий, легко поддающийся формовке и обладающий стойкостью к коррозии. Внешний же слой конструкции должен состоять из прочного пластмассового покрытия. Структурно-компоновочная вариабельность

176

составных элементов создает возможность сочетать архитектурнохудожественные достоинства с технической эффективностью, обеспечить технологичность и скорость возведения МАФ.

Таким образом, на основе изучения существующего функционального зонирования парков и характерных для них малых архитектурных форм, выявлена актуальность разработки новой формы МАФ для крупного современного города, имеющей наряду с эстетической, функциональную значимость. Предложена авторская МАФ, а именно функциональное «Wi - Fi дерево», оснащённое солнечными батареями, розетками, фонтаном, подсветкой и удобными местами для пользователей беспроводной сети, разработана общая концепция, выполнены чертежи, предложены материалы для изготовления.

Предлагаемая геометрическая форма с высокой структурнокомпоновочной вариабельностью в сочетании с функциональным назначением и технической эффективностью будет способствовать смещению подчиненной роли МАФ к роли самостоятельной пространственной композиции, хорошо вписывающейся в различную архитектурную среду, поскольку вокруг нее формируется минипространство, притягивающее пользователей различных возрастов. На наш взгляд, расположение различных вариантов предлагаемой МАФ как объекта, улучшающего функциональное назначение зон отдыха, приобщающего городских жителей к отдыху на природе, будет уместным в различных местах г. Н. Новгорода: в современных жилых районах (Анкудиновский парк, Маршал град), на площадях (пл. Лядова, пл. Горького), на Верхне - Волжской набережной, в парках и скверах.

Литература

1.Нагибина, И. Ю. Значение парковых зон для жителей городской среды / И. Ю. Нагибина, Е. Ю. Журова // Молодой ученый. —

2014. — №20. — С. 84-85.

2.Ландшафтная архитектура – 2014. Материалы X научнопрактической конференции. Н. Новгород: ННГАСУ, 2014. [Электронный ресурс] – Режим доступа : http://www.bibl.nngasu.ru/electronicresources/uchmetod/landscape_arch/852983.pdf

3.Функциональное зонирование территории парка. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://infopedia.su/8x5b0b.html

4.Теодоронский, В.С. Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры / В.С. Теодоронский, Е.Д. Сабо, В.А. Фролов // М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 325 с.

5.Раздающие Wi-Fi «деревья» в Дубае [Электронный ресурс] –

Режим доступа: https://lenta.ru/news/2015/07/16/umniepalmi

177

6.Раздающие Wi-Fi «деревья» в Израиле [Электронный ресурс] –

Режим доступа: http://avto-polis.kiev.ua/v-izraile-sozdali-derevo-kotoroe- razdaet-wi-fi-i-zaryazhaet-telefony/

7.Раздающие Wi-Fi «деревья» в Москве на Петровке [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.the- village.ru/village/city/public-space/162004-tree.

Максимов Д.А., Кислицын Д.И.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

МОДЕРНИЗАЦИЯ 3D-ПРИНТЕРА «MAKERBOT THING-O-MATIC»

«MakerBot Thing-o-Matic» – одна из первых бюджетных моделей 3Dпринтеров на основе общедоступного проекта Reprap, которые начали выпускаться серийно (рисунок 1) [1]. Принтер может печатать несложные объекты из пластика ABS. Однако из-за того, что данная модель устарела, качество печатаемых объектов низкое, по сравнению с современным уровнем, а функционал весьма ограничен. Планируется провести комплекс мероприятий, которые позволят исправить недостатки.

Рис. 1

Модели для 3D-печати обычно распространяются в файлах формата STL. Чтобы превратить STL-файл в G-код (язык, который понимает 3Dпринтер), требуется программа-слайсер. Слайсер нарезает 3D-модель на множество плоских двумерных слоев, из которых 3D-принтер будет

178

складывать физический объект. Из-за того, слайсер и комплектующие, используемые в «MakerBot Thing-o-Matic», к настоящему времени устарели, принтер имеет ряд существенных недостатков:

большая толщина слоёв,

их разрывы и смещение по горизонтали,

низкая прочность конструкции,

недоэкструзия,

излишняя слоистость нижних пластов,

невозможность печати мелких объектов со сложной детализацией,

нерациональное использование пластика.

Чтобы повысить качество печати, необходимо проделать ряд действий:

1)подобрать плату управления и выбрать прошивку к ней,

2)заменить устаревшие части принтера,

3)выбрать экструдер и сопло,

4)поменять программу для печати с расширенным функционалом,

5)использовать другой пластик,

6)откалибровать 3D-принтер, указав правильные параметры в настройках программы печати.

Вданный момент на принтере установлена плата управления Arduino Mega 2560 с шилдом от MakerBot, а также отдельная плата под экструдер. Современных аналогов для замены сейчас существует большое количество, но из всего ассортимента стоит выбрать Arduino Mega 2560 Rev.3 [2] и шилд к ней Ramps v.1.4 (рисунок 2) [3], поскольку они вместе работают с огромным числом различных прошивок, к тому же в этот комплект входит несколько драйверов для шаговых двигателей. Модуль контроля за экструдером можно убрать, поскольку он уже встроен в данную плату управления. На этом же этапе стоит остановится на выборе прошивки. Рекомендуется ставить Marlin, поскольку в ней заложено большое число надстроек, и она постоянно развивается и активно поддерживается пользователями по всему миру.

Поскольку плата управления будет заменена на современную версию, стоит заменить шаговые двигатели, так как те, которые стоят в данный момент, имеют устаревшие порты подключения. Планируется поставить совместимые с Ramps v.1.4 шаговые двигатели Nema 17 [4], имеющие высокую точность позиционирования (рисунок 3).

На данной модели принтера установлен заводской экструдер Mk 6 с соплом, принимающее пластик с сечением 3мм, и имеющее толщину на выходе после плавки 0,3 мм. Из-за такой толщины пластик не успевает плавится, поэтому возникают следующие проблемы:

179