Строительство. Известия строительство 01. Продольно-поперечный термосиловой изгиб гибкого слоистого-неоднородного профилированного стержня - Мищенко А.В., Ромадинов И.В.

Автор: Мищенко А.В. Ромадинов И.В.

Теги: сооружения и части сооружений по виду строительных материалов и методам возведения строительство строительные конструкции строительные материалы строительство зданий

Год: 2021

Похожие

Серия 1.020-1/87. Конструкции каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных зданий. производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятии. Вып 0.0

Узлы. Сборные дощатые стропила и стропильные фермы под металлическую кровлю. Серия 2.160-КР-1.

Текст

1881Ч 0536-1052. Известия вузов. Строительство. 2021. № 1

ТЕОРИЯ СООРУЖЕНИЙ

УДК 624.016

А.В. МИЩЕНКО, И.В. РОМАДИНОВ

ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНЫЙ ТЕРМОСИЛОВОЙ ИЗГИБ

ГИБКОГО СЛОИСТО-НЕОДНОРОДНОГО

ПРОФИЛИРОВАННОГО СТЕРЖНЯ*

Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии неоднородного про-
филированного стержня построено на основе использования нелинейных условий
равновесия и физических соотношений слоистого термоупругого стержня. Приме-
нена процедура Бубнова-Галеркина с разложением функций прогибов по коорди-
натным базисам. Выполнены численные расчеты деформированного и напряжен-
ного состояний слоистого стержня переменного сечения при заданных уровнях
поперечных нагрузок и тепловых полей с варьированием продольной нагрузки.
Установлено существенное влияние физической структуры, характера профилиро-
вания стержня и фактора нелинейности статических соотношений на исследуемые
поля напряжений.

Ключевые слова: неоднородный стержень, слоистая структура, термоупру-
гость, нелинейное деформирование, жесткостные характеристики, метод Бубнова-
Г ал еркина.

ПО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-5-16

Применение композитных материалов и дискретно-неоднородных струк-
тур позволяет создавать инженерные конструкции повышенной прочности,
жесткости и устойчивости, что обусловливает широту и эффективность их ис-
пользования в строительной практике. В настоящее время актуальными явля-
ются исследования, связанные с поиском рациональных физических структур
неоднородных элементов [1, 2], оптимальной геометрической формы профи-
лирования фазовых подструктур [3,4], выявление параметров напряженно-де-
формированного состояния при сложных внешних воздействиях [5-9]. Осо-
бую значимость для неоднородных систем представляют исследования влия-
ния на параметры локального и интегрального состояния факторов теплового
воздействия [10-12], к которым большинство неоднородных систем имеют
повышенную чувствительность.

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 19-01-00038 А.

© Мищенко А.В., Ромадинов И.В., 2021
В данной работе исследуется напряженно-деформированное состояние
гибкого слоисто-неоднородного профилированного стержня при термосило-
вом воздействии.

Стержень представляет собой 5-фазное кусочно-однородное тело в про-
странстве хуг. Ось х имеет продольное направление, а структура в целом
обладает симметрией относительно плоскости ху. В зависимости от геомет-
рической конфигурации фаз, пронумерованных от 1 до 5, могут быть выде-
лены частные типы структур [7]: поперечно- и продольно-слоистые, полярно-
и радиально-слоистые, а также смешанные типы. В плоских стержневых сис-
темах наиболее эффективной является поперечно-слоистая структура стерж-
невых элементов, в которой направление реализации неоднородности пер-
пендикулярно продольной оси элемента.

Будем считать, что в стержне обеспечены условия идеального межфазно-
го контакта при отсутствии разрывов в перемещениях на границах фаз; фазо-
вые материалы представляют собой сплошную, однородную, линейно-упру-
гую среду; значения физических характеристик материалов в фазах имеют
одинаковый порядок. На рис. 1 показан вариант схемы поперечно-слоистого
стержня, имеющего произвольную привязку к оси х, испытывающего воздей-
ствие произвольной плоской системы нагрузок и тепловое воздействие, пе-
реданное от внешней среды одним из типов граничных условий в задаче
стационарной теплопроводности [8]. Будем считать, что в результате ее ре-
шения в 5-х фазах выявлено поле внутренних температур 1к (х, у), {к = 1,..., 5).

Для описания состояния неоднородного стержня с конфигурацией ука-
занного типа примем следующие соотношения [7]:

ьх(х, у) = 80-ку, е/х,у) = 0, уух(х,у)-0,

^Хк\х, у) =Ек [80(х)-к(х)у-а^А(х, ^)], (1)

е0(х) = и', к(х) = у", ()' = 5()/5х, (2)

где и, V - перемещения точек оси в направлении осей х, у;

80, к - деформация и кривизна оси стержня;

Ек,ак-модуль упругости и коэффициент линейного теплового расширения
материала /<-й фазы.

Выражения для интегральных силовых факторов М, О, Ы, уравнения
равновесия в деформированном состоянии и физические зависимости пред-
ставим в виде:

[#, 2, М](х) =Х Т(У, -<4АУ]с1А,

к=^Ак

Рис. 1. Расчетная схема неоднородного профилированного стержня
а - схема нагружения, б - поперечное сечение; к = 1,2, ..., 8 - номера фаз
(слоев)
^'+(26)' = -^, 2'-(#еу = ^, м'=в+т2,

ео-.Уок = ——
иА

(3)

(4)

Е>А (х) = ^Ек | йД Г>5 (х) = ^Ек | уАА, Е^х) = ^Ек | у2<1А,
к = \ Ак к = 1 Ак к = 1 Ак

=~^акЕк / маа=^акЕк / (5)

^=1 Ак к=1 Ак

где #х, цу, т2 - заданные интенсивности внешних сил и моментов;

О = у' - угол поворота поперечного сечения;

у0, г2 - координата центра жесткости и радиус жесткости неоднородного се-
чения;

ОА ,О/ - интегральные жесткостные характеристики слоистого сечения;

М* - температурные силовые факторы, представляющие собой усилия
в слоистом сечении, возникающие при отсутствии деформаций;

Ак - площадь к-\л фазы в поперечном сечении стержня.

Интегрирование (3) с учетом малых величин 0 первого порядка при
удовлетворении условий

2У(0) = -Ех0 -Еу0В(0), 2(0) = Еу0 -ГхО0(О), М(0) = м0,

где7?^, 7^, 7И0 - начальные силовые факторы, применение для двухкратных
интегралов интегрирования по частям дает выражения внутренних силовых
факторов:

X X

К = ~Ех0 ~Еу$ -1 1(6)

о о

х х

^^-ЕxА+Еу^-^\(^Аx+\с^ус^x^ (7)

о о

м =М0-Ех0у+Еу0х + 1тг(1х-

° (8)

Мх)- ХО] 1
о о

Разрешив физические равенства (4) относительно обобщенных деформа-
ций, с учетом (2) получим:

^у'^М-М'+^-КАУо, гоч

1 ~ (9)

~ ~ Уо 7)с

^ = 7^, ЕА=уЕА, У = 1-^, №=7Г-

г2 Е>!
Продифференцировав в системе (9) первое уравнение дважды, а второе
единожды по х, учитывая (3), находим:

'[Ду"]"=(леу++т'2 - м;+[^ - )Л]",

< [ДМ'Г=^'-^+[(аг-мг)№]'.

В зависимостях (7)—(10) величины

Чу = -М'( -(^Л)'> Ях( = -Ы\-(М(у8 У,
согласно (5), являются тепловыми нагрузками. Связанность продольных и
поперечных перемещений в неоднородном стержне в системе (10) обуслов-
ливают два фактора. Первый - структурный - определяется жесткостью ,
второй - фактор геометрической нелинейности выражений (3). В случае вы-
полнения (х) = 0 и 0^0 система (10) распадается на два независимых
уравнения для продольных и поперечных перемещений

у"]" = < - М"(, \рА и'У = ~чх-1Г(.

Рассмотрим изгибное нелинейное деформирование неоднородного
стержня, профилированного произвольным образом. Будем полагать, что
функция усилий М(х) (6) найдена. Выполнив дифференцирование, запишем
первое уравнение системы (10) в виде

Цх) = р4\Ц+р3\’т + р2\" + р]у +р0 = 0, (11)

с переменными коэффициентами

^4(х) = Д, />3(х) = 2/5),

рАх)=-Ы', р0(х)= -Яу-п/2 -^у0У + М"( +(2У^оГ

Решение дифференциального уравнения (11) в общем случае продольно-
го профилирования неоднородного стержня выполним по методу Бубнова-
Гал еркина, приняв для прогиба разложение

у(х)н> у(х) =^а,/,(*)> (12)

1 = 1

где /г(х) - базисные функции, удовлетворяющие граничным условиям, а
бд - искомые коэффициенты.

Подставив аппроксимацию прогибов (12) в уравнение (И), выполним
ортогонализацию полученной невязки к базисным функциям

р[у(х)]/г(х)Л = 0, (г =
о

В развернутом виде имеем

+ Л/7+Л// + Р\/']1+Ро 1/,(*)<& = 0, (г = 1,

п).

Введя обозначения

I I

СИ = 1Л (*)(А/Г+Рз/” + Р1/” + Р\/'] Л =-1Л(х)р0±с,

о о
запишем систему уравнений для нахождения искомых коэффициентов
разложения (12) в виде

2Ха./ = ^’ (г = 1,...,«).

7 = 1

После нахождения величин продольные перемещения могут быть
определены с использованием физических зависимостей (4) при учете (2),
(12) в форме

V
(1х + 2^

о 1=^ о

(13)

и(х) = и() +

Здесь второе слагаемое отражает связанность продольных и поперечных
перемещений в неоднородном профилированном стержне.

Основное нормальное напряжение в произвольной точке к-й фазы за-
пишем на основе (1), (4), (12) в виде

°хкЧх,у)=Ек

ДА-ДА "

——1- - (у-У о )2- а /"(х) -а к 1к (х, у)

С>А 7=1

(14)

В соответствии с результатами, полученными в [7, 10], остальные компо-
ненты напряжений в стержнях рассматриваемого типа могут не учитываться.
В иных случаях они находятся по методике, описанной в [11]. Усилия И,
в(13), (14) определятся выражениями (5), (6).

Численное исследование. Рассмотрим пример расчета стержня, загру-
женного осевой силой Рх и поперечной нагрузкой ду при воздействии одно-
родного температурного поля А(х, у) = I (рис. 2).

Компоновка поперечного сечения выполнена в форме неоднородного
двутавра с переменной высотой стенки. Первый слой (нижняя полка) изго-
товлен из стали С245, второй - из алюминиевого сплава АД31Т5, третий
(верхняя полка) - из титанового сплава ВТ1. Поперечные размеры трех
слоев и физические характеристики используемых материалов указаны в
табл. 1.

Приняты следующие значения параметров I = 3 м,

— ^2,и + (X)? ^2Д (X) — ^тах — 4(^тах — ^т(п )(х//— 0,5) ,

„ = 60 мм, Л • = 40 мм, =100 мм,

7 1П1П 7 П1аХ 7

Я у(%) ~ (7тах[О?2 + 8Ш(лх/ /)], /^тах’

Рис. 2. Расчетная схема слоисто-неоднородного стержня
а - схема нагружения, б - поперечное сечение
Таблица 1. Данные о геометрических и физических параметрах неоднородного
стержня

Номер слоя к Материал Е, ГПа а, 10 6 град. 1 Л, МПа Ъ, мм А, мм
1 С245 206 НД 245 100 8
2 АД31Т5 70 23,0 100 6 Л2Д)
3 ВТ1 112 8,2 375 100 8

При описании прогибов (12) использованы базисные функции /Дх) =
= 8П1(/71х/ /), I = 1, 2, 3.

На рис. 3-6 приведены результаты расчета стержня на силовое воздей-
ствие (/ = 0). Для продольной нагрузки выполнен переход к безразмерной
л2 1

форме п=Рх!Р^, где К =— - параметр, имеющий размерность

силы, записанный в форме критической силы с использованием интеграль-
ной средней приведенной изгибной жесткости уО7.

Серия графиков на рис. 3 отражает нелинейную зависимость макси-
мального прогиба утах от параметра п при различных уровнях параметра
поперечной нагрузки дтах = 0, 20, 60, 80, ПО, 150 (кН/м), I = 0. По мере
роста силы Рх кривизна графиков нарастает и при п 1 имеем утах ±оо.
Спецификой профилированного неоднородного стержня является зави-
симость знака функции у(х) от характера геометрического профилирова-
ния - асимметрии его структуры и значения поперечной нагрузки. До зна-
чения дтах ~52 кН/м преобладающее влияние оказывает геометрический
фактор с реализацией отрицательных прогибов (утах < 0). При дальнейшем
увеличении дтах прогибы становятся положительными (направление -
вверх).

На рис. 4 показаны результаты расчета напряжений в сечении х = 1/2
для случая дтах = 6 кН/м, I = 0. Данные напряжения определены в шести

Рис. 3.1 = 0. Графики максимального прогиба гтах(я) при
различных значениях дтах, кН/м.

О - 0, □ - 20, 0 - 60, • - 80, - 110, ♦ - 150
Рис. 4. дтах = 6 кН/м, I - 0, х = 1/2

0-1,0 - 2, 0 - 3, • - 4, - 5, ♦ - 6 (а); эпюры нормальных напряжений &х(п, у) (б)

расчетных точках, расположенных на двух границах каждого из трех слоев
и имеющих координаты у = [у1? у2-0, У2 + ^ Уз~®> Уз+^ УЛ- Здесь
у1,...,у4 - координаты границ слоев, пронумерованные снизу вверх.

В начальном состоянии (п = 0) при поперечном изгибе реализуется раз-
нозначная эпюра напряжений (рис. 4, б). Качественно таковой она остается
до уровня продольной нагрузки п = 0,04. При дальнейшем ее увеличении
в интервале п е [0,04; 0,63] во всем сечении действуют сжимающие напря-
жения, а при п > 0,63 растяжение появляется в точке 1, а затем во 2-й и 3-й,
что объясняется нелинейным ускоренным ростом положительного изгибаю-
щего момента (8).

Для оценки прочности на рис. 4, а показаны уровни безразмерных рас-
четных сопротивлений материала +гк = ±Л^/Лтах трех слоев (табл. 1). При
отсутствии продольной нагрузки (п = 0) уровень поперечной нагрузки
б/тах = $ кН/м обеспечивает прочность во всех расчетных точках. Далее, по
мере роста п наблюдался переход в предельное состояние в соответствии
с данными табл. 2 (строка 1).

При большем уровне поперечной нагрузки, равной дтах = 10 кН/м, в
исходном состоянии (п = 0) напряжения во всех точках также не превышают
расчетных сопротивлений, однако предельные значения параметра п стано-
вятся другими (табл. 2, строка 2).

Задав поперечную нагрузку дтах = 20 кН/м, получим серию кривых
су х{п,у\ показанных на рис. 5, а с предельными значениями продольных на-
грузок, приведенными в третьей строке табл. 2. На рис. 5 видим, что при со-
хранении указанных выше стадий изменения напряжений нелинейность из-
менения силовых факторов проявляется позднее в силу значительности на-
чальных напряжений от поперечной нагрузки д у.

Таблица 2. Предельные значения параметра продольной нагрузки п
в расчетных точках стержня сечения х = 1/2

д, кН/м 1 2 3 4 5 6
6 0,72 0,37 0,75 0,20 0,36 0,35
10 0,25 0,24 0,42 0,23 0,29 0,28
20 0,10 0,12 0,17 0,30 0,48 0,47
Рис. 5. = 20 кН/м, I - 0, х = 1/2

1 шах " "

Усл. обозначения см. на рис. 4

Еще более позднее проявление нелинейности показано на рис. 6 при
действии нагрузки с параметром дтах = 60 кН/м. Здесь графики су х(п) остают-
ся практически прямыми до значения п = 0,75. Однако уровень начальных
напряжений в этом случае становится недопустимо высоким. Отметим
также, что, согласно рис. 3, при данной поперечной нагрузке прогибы стерж-
ня будут положительными.

Результаты расчета стержня при действии однородного температурного
поля I = 80 °С и продольной нагрузки показаны на рис. 7. В неоднородных
стержнях тепловое воздействие приводит к искривлению оси, что в случае
их симметрии, играя роль внешнего возмущения, обеспечивает качественное
сохранение формы деформирования при любых значениях п и исключает
бифуркацию форм деформирования идеальных систем.

Тепловые напряжения снижают прочностной ресурс конструкции.
Так, их максимальный уровень в трех слоях соответственно составил 23,4;
-56,0; 43,0 (МПа) или 9,5; 56,0 и 11,5 (%) от соответствующих расчетных
сопротивлений, что несомненно следует учитывать при проектировании
структурно-неоднородных стержней, испытывающих комплексное внеш-
нее воздействие.

Эффект появления тепловых напряжений определяется различиями в
значениях коэффициентов теплового линейного расширения материалов
неоднородного стержня [10]. С целью иллюстрации данного эффекта выпол-

Рис. 6. = 60 кН/м, I - 0, х = 1/2

1 шах " "

Усл. обозначения см. на рис. 4
Рис. 7. дтах = О, I = 80 °С, х = 1/2. Нормальные напряжения су х(п,у) при термосило-
вом воздействии в шести расчетных точках:

0-1,0 -2, 0-3, • - 4, - 5, ♦ - 6 (а); эпюры нормальных напряжений с>%(«, у) (б)

Рис. 8. #тах = О, I = 80 °С, х = 1/2. Нормальные напряжения су х(п,у) при
термосиловом воздействии в структуре У-А-Т в шести расчетных точках:
0-1,0-2, 0-3, • -4, - 5, ♦ - 6 (а); эпюры нормальных напряжений <зх(п, у) (б)

ним замену материала первого (нижнего) слоя на углепластик Торнел-300
с характеристиками а = 0,5 • 10-6 град.-1,2: = 140 ГПа,Л = 1200 МПа [6]. Коэф-
фициент а данного материала имеет значение в 25 раз меньшее, чем у стали.

На рис. 8 показаны результаты расчета напряжений для структуры
стержня углепластик-алюминий-титан (У-А-Т). Их начальный уровень
по сравнению с исходной структурой Ст-А-Т повысился ив 1,2, 3-м слоях
составил 77,6; -87,2; 19,1 (МПа) соответственно.

Выводы. 1. В элементах конструкций, имеющих неоднородную струк-
туру, при оценке прочности, необходим учет тепловых напряжений. Наряду
с рассмотрением основной компоненты тензора напряжений при оценке
межслойной прочности следует учитывать и температурные касательные
напряжения [10, И].

2. Для профилированных неоднородных элементов, испытывающих
изгиб со сжатием, актуальность учета фактора нелинейности деформирова-
ния возрастает.
3. Разработанный подход может быть использован в расчетах элементов
структурно-неоднородных стержневых конструкций, в том числе на устой-
чивость.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тетере Г.А. Многоцелевое оптимальное проектирование композитных конструк-
ций. Обзор//Механикакомпозитных материалов. 1996. Т. 32. № 3. С. 363-376.

2. Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. и др. Композиционные материалы:
Справочник/под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М.: Машино-
строение, 1990. 512 с.

3. Горбачев В.И., Москаленко О.Б. Устойчивость стержней с переменной жестко-
стью при сжатии распределенной нагрузкой // Вести. Моск, ун-та. Серия 1: Мате-
матика. Механика. 2012. № 1. С. 41^-7.

4. Квитко А.В., Орехов А.В., Петров КВ. Научно-экспериментальное обоснование
оптимальных параметров балок пролетных строений военных железнодорожных
мостов из композитных материалов // Тр. Военно-космической академии имени
А.Ф. Можайского. СПб., 2019. Вып. 699. С. 48-52.

5. Тигизох К.А. Е1а8Йс апс! ТЕегша! Вейауюг о Г а Еауегеб БТгисТиге I. Ехрепшеп! апс!
ТЕеогу // МесЬашс8 оГ Сошро8Йе Ма1епа18. 2015. Уо1. 50. Ыо. 6. Р. 801-808.

6. Неубагроиг А., Апс1ге\с М. Вгасйбгс! ЫопНпеаг апа1у818 оГ сошро8Йе Ьеаш8 \уйИ
рагйа! тТегасйоп т 81ее1 Ггате 81гис1иге8 е1еуа!ес! ТетрегаТиге // 3. оГ 81гис1ига1
Еп§теегт§. 2010. Уо1. 136. Ыо. 8. Р. 968-978.

7. Мищенко А.В. Нелинейное термоупругое деформирование многофазных стерж-
ней // Строит, механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 4.
С. 42-51.

8. Кудинов В.А., Аверин Б.В., Стефанюк Е.В., Назаренко С.А. Теплопроводность
и термоупругость в многослойных конструкциях. Самара: Самар, гос. техн, ун-т,
2008. 304 с.

9. Старовойтов Э.И., Леоненко Д.В. Деформирование трехслойного стержня в тем-
пературном поле // Механика машин, механизмов и материалов. 2013. № 1 (22).
С. 31-35.

10. Мищенко А.В., Калинкин С.А. Численный анализ температурных полей и напря-
женно-деформированного состояния слоисто-неоднородных стержней при ста-
ционарном тепловом воздействии // Изв. вузов. Строительство. 2019. № 9.
С. 19-38.

Мищенко А.В. Напряженное состояние структурно-неоднородных стержней из
разномодульных материалов при термосиловом воздействии // Строит, механика
инженерных конструкций и сооружений. 2016. № 4. С. 43-52.

12. СгогЬаскех V.!. Неа! ргора^айоп ш а попипйогш гой оГ уапаЫе сго88 8есйоп //
Мо8соау Ишуег8Йу Месйашс8 Ви11е1ш. №ау Уогк: А11ег1оп Рге88,1пс. 2017. Уо1. 72.
Ыо. 2. Р. 48-53.

Мищенко Андрей Викторович, д-р техн, наук, доц.

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Ромадинов Иван Витальевич, асп.

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)

Получено после доработки 23.12.2020

М18ЬсЬепко Апйгеу У1к€огоу1сЬ, ПБс, А88. РгоГе88ог

Коуо81Ыг8к 81а1е ИшуегзНу оГ АгсЫТесТиге апс! С1уП Еп§шеепп§ (Б1Ь81гш), Ки881а
КотасПпоу 1уап УкаПеукк, Ро81-§гас!иа1е 81ис!еп1

Коуо81Ыг8к 81а1е ЕГшуегзку оГ АгсккесШге апс! С1уП Еп§теегт§ (81Ь81гт), Ки881а

ЕОХС1ТЕГО1ХАЕ-ТКАХ8УЕК8Е ТНЕКМАЕ ГОКСЕ ВЕХОЕЧС

ОГ А ГЕЕХ1ВЕЕ ЕАУЕК-1ННОМОСЕАЕОЕ8 РКОПЕЕО КОО

Тке 8о1икоп 1о Тке ргоЫеш оГ Тке 8Тге88-8Тгаш 8ТаТе оГ ап шкошо§епеои8 ргоШес! гос!
18 Ьа8ес! оп Тке и8е оГ попНпеаг едшНЬгшт сопскНопз апс! рку81са1 ге1аНоп8 оГ а 1ауегес!
Ткегшое1а8Нс гос!. Тке ВиЬпоу-Оа1егкт ргосес!иге 18 арркес! АУ1Тк Тке (Тесотрозкюп
оГ 111е тоут§ ГипсТ1оп8 т соогскпаТе Ьа8е8. Ыитепса! са1си1аНоп8 оГ Тке НеГогтес!
апс! 81ге88ес! 8ТаТе8 оГ а 1ауегес! Ьаг оГ уапаЫе сго88-8есНоп аТ §1уеп 1еуе18 оГ Тгап8Уег8е
1оас!8 апс! Ткегта! йеМ8 АУ1Тк уагут§ 1оп§кискпа11оас1 кауе Ьееп сатес! оиТ. Тке е88епНа1
тйиепсе оГ Тке рку81са1 8ТгисТиге, Тке скагасТег оГ Тке гос! ргоННп§ апс! Тке ГасТог оГ
попкпеагку оГ Тке 8ТаНс ге1аНоп8 оп Тке 8Тге88 йеМ8 ипс!ег 8Тис!у кауе Ьееп е8ТаЫ18кес!.

КеуАУ0гс!8: ткото§епеои8 гос!, 1ауегес! 8ТгисТиге, Ткегшое1а8Нс1Ту, попНпеаг
НеГогтаНоп, 8ТИГпе88 скагасТеп8Т1с8, ВиЬпоу-Оа1егкт теТкос!.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

1. Те1егз О.А. Мпо§оТ8е1еуоуе орНтаЕпоуе ргоуекТкоуатуе котрохкпукк
коп8ТгикТ81у. ОЬхог [Ми1Нригро8е ОрНта! Сотрозке Ве81§п. КеуТеАу]. Меккатка
котрохТТпукк таТепа1оу [Мескатс8 оГ Сотрозке МаТепак]. 1996. Уок 32. Ыо. 3.
Рр. 363-376. (т Ки881ап)

2. УазИ’еу У.У., РгоШзоу У.Р., Во1оИп У.У. апА о1кегз. Котрохкзюппууе таТепа1у:
Зргауосктк [Сотрозке таТепа1з: ОкесТогу]. Ипс!ег Тке §епега1 ес!. У.У. УазП’еу,
Уи.М. Таторо1’зк1у. Мозсоау, Мескатса! Еп§теегт§, 1990. 512 р. (т Ки881ап)

3. СогЪаскеу У.1., Мозксйепко О.В. И81оуск1уо81’ 81егхкпеу 8 регетеппоу хке81ко81’уи
рп 8хкаЫ га8ргес!е1еппоу па^гихкоу [81аЫ1Иу оГ госЕ упТк уапаЫе 8НГГпе88 ипс!ег
сотрге881оп Ьу а ск81пЬи1ес! 1оас!]. Уе81тк Мо8коУ8ко§о итуег811е1а. 8епуа 1:
МаТетаНка. Меккатка [ВиПеНп оГ Мозсоау ИтуегзИу. $епе8 1: Ма1кетаНс8.
Мескатсз]. 2012. Ыо. 1. Рр. 41-47. (т Ки881ап)

4. КуИко А. V., Огеккоу А. V., Ре1гоу К. V. Каискпо-ек8рептеп1аГпоуе око8поуатуе
орНтаГпукк рагатеТгоу Ьа1ок рго1е!пукк 81гоуету уоуеппукк хке1ехпос!огохкпукк
шо81оу 1х котрохкпукк та1епа1оу [8с1епННс апс! ехрептепТа! 8ик81апНаНоп оГ
1ке орНта! рагате!ег8 оГ 1ке Ьеат8 оГ 8рап 81шс1иге8 оГ тНкагу гаЙАУау Ьпс!§е8
тас!е оГ сотрозке та1епа18]. Тгис!у Уоуеппо-ко8ш1ске8коу акакетН 1тет
А.Е. Мохкау8ко§о [Ргосеес!т§8 оГ 1ке МНкагу 8расе Асакету А.Е. Мохка18ку]. 8ат1
Ре1ег8киг§, 20 1 9. 188. 699. Рр. 48-52. (т Ки881ап)

5. Тигизоу К.А. Е1а8Нс апс! Ткегта! Векауюг оГ а Еауегес! 81гис1иге I. Ехрептеп!
апНТкеогу. Мескатсз оГ Сотрозке МаТепак. 2015. Уок 50. Ыо. 6. Рр. 801-808.

6. НеуАагроиг А., АпАгелу М. Вгаскогс! ЫопНпеаг апа1у818 оГ сотрозке Ьеат8 Аукк
рагка! тТегасНоп т 81ее1 Ггате 81гис1иге8 е1еуа!ес! ТетрегаТиге. Зоигпа! оГ 81шс1ига1
Еп§теегт§. 2010. Уок 136. Ыо. 8. Рр. 968-978.

7. Мгзкскепко А.У. ЫеНпеупоуе Тегтоирги^оуе НеГогппгоуатуе тпо^оГахпукк
81егхкпеу [Ыоп-Нпеаг 1кегшое1а8Нс НеГогтаНоп оГ 1ке тиШрказе госЕ]. 81гоке1’пауа
теккатка тхкепегпукк коп81гик181у 1 8оогихкету [81гис1ига1 Мескатсз оГ
Еп§теегт§ Соп81гископ8 апс! ВиПскп§8]. 2014. Ыо. 4. Рр. 42-51. (т Ки881ап)

8. КисИпоу У.А., Ауепп В.У., 81е/апуик Е.У., Ыахагепко 8.А. Тер1оргоуос!по81’ 1
1егтоирги§О81’ V тпо§О81оупукк коп81гик!81уакк [Неа! сопс!исНуку апс! Ткегто-
е1а8Нску т тиккауегес! соп81гисНоп8]. Затага, Затага 81а1е Тесктса! Итуегзку,
2008. 304 р. (т Ки881ап)
9. 81агоуоу1оу Е.1., Ьеопепко Э.У. ЭеГогпйгоуатуе 1гек1181оупо§о зкгхйпуа V
ктрегаТигпот рок [ВеГогтайоп о Г а 111гее-1ауег гос! т а ктрегаТиге Йе1й].
Меккатка тазЫп, теккатхтоу 1 такпаку [Мескатсз оГ тасЫпез, тесйашзтз
апс! такпак]. 2013. Ко. 1 (22). Рр. 31-35. (т Ки881ап)

10. Мгзкскепко А.У., КаПпкт 8.А. СЫзкппуу апакх ктрегаТигпукк року 1 пар-
гуахкеппо-йеГогпйгоуаппо^о 8О8куатуа 81ок1о-пеойпогойпук11 8кгх1теу рп
81а181опатот кркуот уохйеу81уй [Китепса! апа1у818 оГ ктрегаТиге йе1Й8 апс!
81ге88-81гат 81а1е оГ 1ауегес! т1юто§епеои8 гоЙ8 ипскг 81айопагу Й1егта1 еГГес!].
1хуе8Йуа уихоу. 81гойе1к1уо [КеАУ8 оГН1§11ег Ейисайопа! 1п8Й1ийоп8. Соп81гис1юп].
2019. Ыо. 9. Рр. 19-38. (т Ки881ап)

И. Мгзкскепко А. V. Каргуахкеппоуе 8О81оуатуе 81гак1игпо-пеос!погос!пук118кгх11пеу к
гахпотос!иГпук11 такпаку рп кгтозПоуот уохс!еу81уй [81ге88 81а1е оГ 81гис1ига11у
по! ипйогт госЕ тайе Ггот ййТегеп! тосЫе такпак ипскг Шегто-Гогсе тДиепсез].
81гойеГпауа текйатка т/йепетукк копзТгиккгу 1 зоогихйету [81гис1ига1
Мескатсз оГ Еп§теепп§ Соп81гис1кп8 апс! Виййт§8]. 2016. Ко. 4. Рр. 43-52.
(т Ки881ап)

12. СогЪаскеу У.1. Неа! ргора^айоп т а попипйогт гой оГуапаЫе сго88 8есйоп. Мозсоау
Ишуег8Йу Мескатсз ВиПейп. КеАУ Уогк, АПегкп Рге88,1пс. 2017. Уо1. 72. Ко. 2.
Рр. 48-53.
1881Ч 0536-1052. Известия вузов. Строительство. 2021. № 1

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ,
ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ.

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

УДК 624.042.43:627

Н.Я. ЦИМБЕЛЬМАН, Т.И. ЧЕРНОВА, М.А. СЕЛИВАНОВА,

И.А. СКУРТОЛ, Т.Н. ПРОНКИНА

УЧЕТ ЦИКЛИЧНОСТИ ЛЕДОВОЙ НАГРУЗКИ

НА СООРУЖЕНИЯ ИЗ ЗАПОЛНЕННЫХ ОБОЛОЧЕК

НА СЖИМАЕМОМ ОСНОВАНИИ

Оболочки с наполнителем используются в качестве подпорных сооружений в граж-
данском, промышленном и транспортном строительстве, как причальные и берего-
укрепительные сооружения при строительстве объектов прибрежной инфраструк-
туры. В статье рассматривается расчет ледовой нагрузки на оболочечные сооруже-
ния с наполнителем, установленные на сжимаемом основании (на примере
климатических условий шельфа арктических и субарктических морей). Актуаль-
ность исследований состоит в разработке расчетной методики моделирования на-
грузки на сооружение от примерзшего льда с учетом перепада уровня воды. Пока-
зано влияние подледных суточных приливов - отливов на величину и характер
формирования ледовой нагрузки на сооружение от примерзшего льда. Предложен
способ учета цикличности знакопеременной нагрузки, вызывающей крен сооруже-
ния в разных направлениях. Предлагается методика последовательного моделиро-
вания одного и более цикла нагружения с целью определения деформаций соору-
жения и напряжений в теле оболочки и в грунте основания в период эксплуатации.
Показана необходимость учета цикличного приложения ледовых нагрузок при
определении деформаций и напряжений в элементах рассматриваемой системы
«заполненная оболочка - сжимаемое основание».

Ключевые слова: тонкостенная оболочка, внутренний наполнитель, климати-
ческие условия Арктики, ледовая нагрузка, циклическое нагружение, несущая спо-
собность основания.

ОО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-17-30

Тонкостенные цилиндрические оболочки с внутренним наполнителем
являются рациональными комбинированными конструкциями, которые ис-
пользуются при строительстве подпорных стен, причальных набережных,
пирсов, волноломов и других сооружений. Оценка работоспособности таких
конструкций в суровых климатических условиях позволит обосновать воз-
можность их применения в составе сооружений прибрежной инфраструкту-
ры, а также для разведки нефти и газа. Они эффективно сочетают в себе отно-

Пронкина Т.Н., 2021
сительно низкую стоимость заполнителя и небольшой объем материала обо-
лочки, которая удерживает наполнитель в проектном положении, образуя
массивную гравитационную конструкцию. Оболочка может быть выполнена
из сплошного стального листа, либо из отдельных шпунтовых свай, установ-
ленных по заданному контуру для образования оболочки [1].

Значительное увеличение поставок угля, нефти и природного газа опре-
деляет потребность расширения мощностей портов и других транспортных
узлов. Успешно реализован проект увеличения пропускной способности, на-
пример, в порту Восточном Приморского края (рис. 1).

Существует также необходимость модернизации имеющихся портов и
строительства новых причальных сооружений. Возведение искусственных
островов для увеличения сухопутной зоны часто является оптимальным ре-
шением при создании новых промышленных комплексов. Для этих целей мо-
гут быть использованы оболочки с наполнителем в различных модификаци-
ях. Область применения таких сооружений в будущем может быть значи-
тельно расширена.

В условиях относительно слабой сжимаемой грунтовой толщи на шель-
фовой зоне арктических морей [2] для установки сооружений требуется уст-
ройство специальных каменных оснований («постелей»), которое часто ока-
зывается экономически невыгодным. В большинстве случаев невозможна и
транспортировка готовых железобетонных конструкций ввиду значительной
удаленности строительной площадки. В этих условиях стальные оболочки
большого диаметра, частично заглубленные в грунт основания, имеют пре-
имущества по сравнению с другими типами несущих конструкций [3].

Наряду со сложными грунтовыми условиями побережье арктических и
субарктических морей характеризуется также значительными нагрузками
ото льда. Известны различные схемы воздействия льда на гидротехнические
сооружения [4], для каждой из которых сформированы соответствующие
методики расчета. В настоящем исследовании предлагается методика оп-
ределения нагрузки от примерзшего льда, имеющей циклический характер
приложения ввиду резкого изменения уровня воды при суточных приливах
и отливах.

Рассматриваемые условия воздействия льда на сооружения во многих
случаях приводят к необходимости формирования циклического приложе-
ния ледовой нагрузки к сооружению при создании расчетных моделей. Как
следствие, формируются задачи развития численных моделей для оболочеч-
ных конструкций с наполнителем с учетом всех действующих комбинаций
нагрузок. Одной из задач исследований является определение ледовой на-
грузки на вертикальную оболочку, включение нагрузки в расчетную схему
заполненной оболочки в виде циклов нагрузки и определение напряжений
и деформаций грунта основания под торцом оболочки. Предлагаемая мето-
дика последовательного моделирования одного и более циклов ледового
нагружения позволит определить перемещения сооружения и напряжения
в теле оболочки и в грунте основания в период эксплуатации.

Климатические условия Арктики. Российский сектор арктического
шельфа условно разделяют на западный и восточный относительно архипе-
лага Северная Земля. Западная часть шельфа представлена морями: Баренцево
(включая внутреннее Белое море и Печорское море) и Карское. К восточной
Рис. 1. Процесс строительства угольного терминала из
оболочек большого диаметра с наполнителем в порту
Восточный (Россия)
а - процесс создания оболочки; б, в - установка в проектное
положение1

части шельфа относится побережье моря Лаптевых, Восточно-Сибирского
и Чукотского морей. К субарктическому шельфу относят побережья дальне-
восточных морей: Берингово и Охотское, а также побережье о. Сахалин.

1 Информация с сайта компании РДС.
Далее кратко охарактеризованы инженерно-геологические и ледовые усло-
вия шельфа российского сектора Арктики на примере наиболее исследован-
ных морей ее западной и восточной части, а также шельфа субарктических
морей2 [5, 6]:

- продолжительность времени в году с отрицательными температурами
104-12 мес;

- минимальная температура воздуха -45 4--56 °С;

- максимальная скорость ветра 304-50 м/с;

- минимальная температура морской воды -1,84--!,83 °С;

- преобладающая высота волны: 14-7 м.

Инженерно-геологические условия. Грунтовые условия шельфа морей
западной Арктики более изучены, чем ее восточной части. В целом арктиче-
ский шельф характерен неоднородностью грунтов: неравномерные наслое-
ния илистых грунтов, затем значительные толщи глин, суглинков, супесей
и песков, включающих прослои и линзы мерзлых грунтов. Грунты, как
правило, находятся в водонасыщенном состоянии. На поверхности темпера-
тура грунта близка к 0 °С. В пределах акватории вечномерзлые породы могут
быть встречены только в прибрежной зоне на глубине от Юми более от
поверхности грунта. По мере удаления от берега в сторону моря кровля мерз-
лых пород обрывается, образуя замкнутый выступ [7]. Грунтовые условия
шельфа субарктических морей в среднем более благоприятны: у поверхности
дна залегают рыхлые образования мощностью в несколько метров, подсти-
лаемые прочными галечниковыми и щебенистыми грунтами [6]. Средняя
(«фоновая») сейсмичность для класса причальных и оградительных сооруже-
ний морских портов находится в диапазоне 5^6 баллов по шкале М8К-64 для
западного арктического шельфа, 64-9 баллов для шельфа восточной Арктики
и субарктического побережья [6].

Ледовые условия. Шельф арктических и субарктических морей харак-
теризуется суровыми ледовыми условиями. Ледообразование (появление
узкой полосы ледяного припая) повсеместно начинается в октябре. В запад-
ной части Арктики период полного покрытия акватории льдом длится с де-
кабря по май, в восточной части - с ноября по июнь. Далее приведены основ-
ные характеристики ледовых условий [5, 6, 8]:

- толщина однолетнего припая, образовавшегося в осенне-зимний сезон,
достигает 2,4 м. Средняя толщина ровного льда составляет 0,84-1,0 м, макси-
мальная - до 1,7 м в западной и до 2,0 м в восточной части шельфа Арктики.
Толщина полей деформированного льда, встречающегося в весенний период,
достигает 3,0 м;

- средняя скорость движения ледяных полей составляет 0,24-0,4 м/с.

Для субарктического побережья характерно наличие больших ледяных
полей и торосов [6, 9]. Максимальная толщина ровного льда к концу зимне-
го периода составляет от 1,24-1,3 м (порт Магадан, Северное побережье
Охотского моря) до 1,7 м (о. Сахалин). Воздействие льда на сооружения
представлено набрызговым обледенением («1ст§»), а также ледяными на-

2 Штанько Л.Ф. Руководство по проектированию причальных сооружений для
условий Арктики с учетом воздействия нагрузок и мерзлого грунта в теле сооруже-
ния. Владивосток: Дальморниипроект, 1981. 87 с.
ростами, образующимися в результате значительного колебания уровня моря
(фиксируется амплитуда прилива до 4,6 м) и периодического смачивания
конструкций. Толщина наростов при этом достигает 2,5 м в поперечном се-
чении.

Определение ледовой нагрузки. Использование стальных или железо-
бетонных цилиндрических оболочек (с грунтом в качестве внутреннего на-
полнения) в конструкциях причальных и берегоукрепительных сооружений
в условиях северных морей, в сооружениях инфраструктуры освоения
шельфа требует расчетного обоснования несущей способности таких со-
оружений на воздействие льда. При этом ледовые нагрузки принято раз-
делять следующим образом (СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсми-
ческих районах»):

- горизонтальная нагрузка от сплошного ледяного покрова при его тем-
пературном расширении;

- горизонтальная нагрузка от движущихся ледяных полей;

- давление от торосов и ледников;

- нагрузка от примерзшего к сооружению ледяного покрова при измене-
нии уровня воды. Указанная нагрузка может являться следствием, например,
суточных приливов и отливов.

Ледовая нагрузка Рс , кН (рис. 2) от воздействия движущихся ледяных
полей на секцию протяженного сооружения с вертикальной лицевой гранью
(при / = /? =12 м, Л = 432 м2) определена согласно СП 38.13330.2012 «Нагруз-
ки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от
судов)» и составила Рс = 595,2 кН.

Рис. 2. Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля
на секцию сооружения
а - вид в плане; б - вертикальное сечение

Циклический характер приложения нагрузки. В настоящем исследо-
вании под циклическим нагружением понимается совокупность периодиче-
ски повторяющихся нагружений конструкции знакопеременной нагрузкой.
Описываемое нагружение возникает, например, при действии течений, а так-
же при периодическом воздействии подледных приливов и отливов, когда
лед припая оказывает давление на ограждение при приливе, а затем стремит-
ся отойти от него при отливе [5, 10]. Величина суточного колебания воды
может достигать 1,4 м и более. Величина действующей нагрузки при движе-
нии льда «на ограждение» принимается равной Рс . При отходе от сооруже-
Рис. 3. Схема к определению нагрузки от примерзшего
льда

ния лед припая стремится отделиться от ограждения, и максимальная нагруз-
ка на сооружение при этом не может быть больше силы смерзания, распреде-
ленной по площади контакта льда с сооружением. Сила отрыва определена из
следующих соображений.

Согласно СП 38.13330.2012 «Нагрузки и воздействия на гидротехниче-
ские сооружения (от волн, льда и судов)» нагрузка от примерзшего к соору-
жению ледяного покрова при изменении уровня воды складывается из каса-
тельной составляющейкН/м, и момента Му, кНм/м (рис. 3).

Поскольку в рамках исследований поставлена задача изучения работы
грунтового основания, в целях упрощения процедуры моделирования на-
грузки сосредоточенный момент заменен эквивалентным моментом силы Ту,
кН/м, расположенной на высоте б/ от отметки верха основания:

Ру=Му/а.

ределяется также касательная составляющая нагрузки от примерзшего к со-
оружению ледяного покрова кН/м.

Искомые значения нагрузки Ру и найдены по формулам СП 38.13330.2012
для средних значений исходных данных для Арктики и параметров сооруже-
ния из условия непревышения предельных значений. Для определения ледо-
вой нагрузки приведены дополнительные расчетные данные:

Ао, м..............................................0,1118

б/, м .............................................14,5

Ъс,Пт> МПа ........................................2,4

Му кНм/м........................................... 406,12

Муцт, кНм/м....................................... 406,25

кН/м.............................................26,46

/д/шг кН/м.........................................25,81

Ру кН/м ...........................................28,01

Таким образом, сооружение периодически воспринимает нагрузку от
ровного ледяного поля Рс^, разгрузку от примерзшего льда Ру^/а. Учи-
тываемое число циклов нагружения может быть установлено в результате
расчетной оценки напряженно-деформированного состояния системы
«сооружение - основание» на действие циклической нагрузки. Предлагаемая
Рис. 4. Расположение элементов и слоев численной
модели

1 - интерфейс, 2 - оболочка, 3 - грунт за пределами
оболочки, 4 - наполнитель

последовательность моделирования одного и более цикла ледового нагру-
жения позволит определить перемещения сооружения и напряжения в теле
оболочки и в грунте основания в период эксплуатации.

Далее описана численная модель заполненной оболочки на податливом
основании, воспринимающей внецентренную циклическую нагрузку.

Численная модель сооружения. Для моделирования поведения систе-
мы «сооружение-грунт» был использован программный комплекс Р1ах18
ЗВ. Подробное описание численной модели сосредоточено в трудах авто-
ров, в которых большое внимание уделено вопросам контакта грунтового
наполнителя с внутренней поверхностью оболочки [3, 9,11]. Далее описаны
особенности моделирования сооружения для восприятия циклической на-
грузки.

Грунтовый заполнитель и основание рассматриваются как сжимаемые
упругопластические тела. В качестве расчетной выбрана модель упрочняю-
щегося грунта (Н8-шос1е1), возможности которой хорошо описаны в пособии3
и [12]. Причина выбора этой модели для данного исследования заключается
в возможности анализа явлений, возникающих в грунте основания в процес-
се установки оболочки в проектное положение, заполнения и устройства
обратной засыпки и влияния временных и длительно действующих нагрузок
на сооружение в процессе эксплуатации.

Для описания работы сооружения на контакте с грунтом в модель вво-
дится параметр интерфейса (переходного слоя). Этот слой позволяет отра-
зить изменение прочностных свойств грунта на контакте с сооружением
(таких, как трение и сцепление, и иные вспомогательные параметры, завися-
щие от выбранной модели грунта) (рис. 4).

Для параметров интерфейса рекомендуется использовать значение
К^ег= 0,35, полученное авторами по результатам экспериментальных иссле-
дований цилиндрической оболочки с грунтовым заполнителем, установлен-
ной на сжимаемом основании [13].

3 Бринкгрив Б.В. Руководство пользователя РБАХ18 ЗП. Нидерланды: Делфт-
ский технологический университет и Р1ах18, 2013. 200 с. (на англ.)
Таблица 1. Параметры модели упрочняющегося грунта

Параметры Наполнитель Засыпка Основание
Удельный вес у, кН/м3 И 11 19
Касательный модуль жесткости Ег°^, кН/м2 30 000 30 000 23 000
Жесткость при разгрузке / повторном нагружении Е%, кН/м2 90 000 90 000 69 000
Угол внутреннего трения (р, град. 35 35 25
Сцепление с, кН/м2 2 2 35
Угол дилатансии \|/, град. 0 0 2
Коэффициент Пуассона V 0,25 0,25 0,25
Степень зависимости жесткости от напряжения т 0,5 0,5 1,0

Последовательность расчета. В качестве схемы для расчета в Р1ах18 ЗВ
выбрана секция, состоящая из оболочки с наполнителем, снабженной с двух
сторон соединительными арками и установленной на сжимаемое основание.
Параметры модели приведены в табл. 1.

Расчет выполнен для сооружения со следующими исходными данными
(табл. 2). Модель верхнего строения (железобетонная плита) повторяет очер-
тание оболочки в плане и предварительно задана как сплошное покрытие
определенной толщины.

Таблица 2. Параметры конструкций

Параметры Оболочка Верхнее строение
Удельный вес у, кН/м3 78,5 25
Модуль упругости Е, кН/м2 2,1 • 108 18 • 106
Коэффициент Пуассона V 0,28 0,2
Диаметр О, м 10 10
Толщина /, м 0,014 0,5
Высота Н, м 14,5 -

Анализ результатов моделирования. Расчеты выполнены в соответст-
вии с описанной выше последовательностью циклического нагружения. За
начальное положение принята ситуация, при которой сооружение находится
в проектном положении и воспринимает нагрузку только от собственного
веса и боковое давление от грунта (шаг 1). Напряженно-деформированное
состояние конструкции при этом считается стартовым для первого цикла
приложения нагрузки. На рис. 5 показана цветовая индикация и значения
перемещений для начального положения сооружения.

Далее в составе первого цикла нагружения прикладывается горизонталь-
ная нагрузка ото льда: шаг 2 (рис. 6), в результате чего изменяется картина
предельного состояния системы «оболочка - грунт» (оболочка отклоняется
в сторону от акватории).
х10“3, м
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
-10,00
-20,00
-30,00
-40,00
-50,00
-60,00
-70,00
-80,00
-90,00

-100,00
-110,00
-120,00
-130,00
-140,00
-150,00
-160,00
-170,00

Рис. 5. Цветовая индикация горизонтальных перемещений
сооружения для шага 1 (нагрузка только от собственного
веса сооружения и грунта обратной засыпки) (иу = 0,164 м)

хЮ 3, м
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
-10,00
-20,00
-30,00
-40,00
-50,00
-60,00
-70,00
-80,00
-90,00
-100,00
-110,00
-120,00
-130,00
-140,00
-150,00
-160,00

Рис. 6. Цветовая индикация горизонтальных перемещений
сооружения для шага 2 (приложена горизонтальная нагрузка)
(иу = -0,158 м)

На шаге нагружения 3 прикладывается нагрузка отрыва, в результате
чего конструкция совершает дополнительное отклонение в сторону аквато-
рии (рис. 7).

В результате одного цикла воздействия льда конструкция получила
дополнительное смещение в сторону акватории. Зависимость перемещений
конструкции от прикладываемой нагрузки приведена на рис. 8.
х10 3, м
40,00

20,00

0,00

-20,00

—40,00

-60,00

-80,00

-100,00

-120,00

-140,00

-160,00

-180,00

Рис. 7. Цветовая индикация горизонтальных перемещений
сооружения для шага 3 (разгрузка) = -0,179 м)

Рис. 8. Кривая зависимости перемещения сооружения
от действующей нагрузки

Далее по рассмотренной выше схеме нагружения выполнено несколько
циклов приложения нагрузки до полного затухания деформаций. Параметры
циклов приведены в табл. 3.

Таблица 3. Параметры циклов нагружения

Номер цикла Нагрузка, кН/м Перемещение, м Расхождение, м
нагрузка повторное нагружение под нагрузкой при повторном нагружении
Л
0 0 0 0 -0,1682 0
1 49,6 -25,81 -28,01 -0,158 -0,1787 -0,0207
2 49,6 -25,81 -28,01 -0,1685 -0,1872 -0,0187
3 49,6 -25,81 -28,01 -0,1777 -0,187 -0,0093
4 49,6 -25,81 -28,01 -0,1778 -0,187 -0,0092
5 49,6 -25,81 -28,01 -0,1778 -0,187 -0,0092
кН/м2

38,10

-5,71
-49,52

-93,33

-137,14

-180,95

-224,76

-268,57

-312,38

-356,19

-400,00

Рис. 9. Общие напряжения (вид сверху)

а - <з2 = -341,7 кН/м2 для шага 1 (нагрузка отсутствует); б - <з2 = -325,5 кН/м2 для шага 2
(горизонтальное нагружение); в - = -354,5 кН/м2 для шага 3 (разгрузка)

Конечное число последовательных приложений нагрузки составляет
5^10 циклов, после чего благодаря использованию модели упрочняющегося
грунта нарастание конечных деформаций прекращается (рис. 8). Полные
перемещения в грунте основания под оболочкой вдоль вертикальной оси
показаны на рис. 9.

Анализ картины распределения напряжений в основании сооружения
показывает, что на третьем шаге нагружения (разгрузка) в пределах одного
цикла в грунте возникают наибольшие напряжения, которые следует учиты-
вать при оценке несущей способности основания.

Заключение. В статье приведен пример моделирования циклического
воздействия льда на гравитационное сооружение из заполненных оболочек,
установленное на сжимаемое грунтовое основание. Вычислена нагрузка от
ровного ледяного поля и нагрузка от примерзшего льда, действующие в пре-
делах одного цикла нагружения, смоделирована последовательность цикли-
ческого воздействия.

Предложена численная модель заполненной оболочки на податливом
основании, воспринимающей внецентренную циклическую нагрузку, с ис-
пользованием модели упрочняющегося грунта для описания поведения внут-
реннего наполнителя и основания.

Установлено, что конструкции из тонких заполненных оболочек доста-
точно хорошо сопротивляются воздействию ледовой нагрузки (в условиях
неэкстремальных, средних величин нагрузок, характерных для акваторий
действующих портов), в том числе знакопеременной, «раскачивающей»
конструкцию. В результате серии расчетов установлено число циклов на-
гружения, в пределах которых приращение деформаций сооружения под
действием циклической нагрузки прекращается. Для расчетной оценки
достаточно рассмотреть 5-ь 10 циклов последовательного нагружения со-
оружения знакопеременной нагрузкой. При этом приращение перемещений
сооружения составит около 5 + 7 % от деформаций первоначального поло-
жения конструкции. Данные приведены в качестве примера: для средних
значений нагрузок и показателей физико-механических свойств грунта.
В каждом конкретном случае число рассматриваемых циклов и приращение
деформаций может быть определено расчетом по предлагаемой методике.
Рассмотренная последовательность моделирования циклического воздей-
ствия ледовой нагрузки позволяет оценить конечные перемещения соору-
жения и напряжения в теле оболочки и в грунте основания в рассматривае-
мых условиях эксплуатации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

\.1цЬа1 б. ТЕе регГогшапсе о Г сНарЕга^ш Туре се!1и1аг соГГегс!аш8. РИО Тке818,
Итуег8Йу о! БоиШатрТоп, 2009. 253 р.

2. Ким С.Д., Финагенов О.М., Уварова Т.Э. Определение ледовых нагрузок на соору-
жения континентального шельфа в соответствии со стандартами разных стран //
Новости науки. 2013. № 3 (14). С. 97-103.

3. Веккег А.Т., ТмтЬекпап К. У., Скегпоха Т.1., Вгизз УТ)., ВПДп б. 1п1егГасе Гпсйоп
рагашеТег8 Тог Фе шаШешайса! шос!е1т§ о! 81те11 8ТгисТиге8 ауйЕ шГШ // ТЕе
ргосеесНп§8 о! Ше ЦуспГу-ГИЗИ шТегпайопа! осеап апс! ро1аг еп§шеепп§ сопГегепсе
1БОРЕ -2015, Копа, В1§ Ыапф Нахуап, ИБА, 2015. Р. 1905-1912.

4. Гладкое М.Г. Нагрузки и воздействие льда на морские гидротехнические соору-
жения: дис. ... д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 1997. 181 с.

5. Беллендир Е.Н. Научное обоснование проектирования гравитационных опорных
блоков морских ледостойких платформ и их сопряжения с грунтовым основани-
ем: дис. ... д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 2006. 284 с.

6. Беллендир Е.Н., Глаговский В.Б., Котов А.В., Малютин А.А. Опыт обоснования
конструкций платформ гравитационного типа для грунтовых условий шельфа
о. Сахалин // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2000. Т. 238. С. 96-100.

7. КоЯшгткохА.У., Титзкоу УЕ., Вкошг У.У., ЕДтох У.О., КогтзктКА., ВеккегА.Т.,
Ргзкипоу У.С., ТАтЪе1тап КУ., Козтаск БА. БиЬшагше РегшаГгоз! ш Ше ЕарТеу
Беа// 1п1егпайопа1 Зоита! о!ОГГзБоге апс! Ро1аг Еп§теепп§. 2020. Уо1. 30. Ко. 1.
Р. 86-93.

8. Мельников В.П., Спесивцев В.И. Инженерно-геологические и геокриологические
условия шельфа Баренцева и Карского морей. Новосибирск: Наука, 1995. 195 с.

9. Скегпоха Т.1., ТАтЬе1тап КУа., КшпеКоу 1.С., К хон Е.У. А881§птеп1 о! 1а8к8
Гог ехрептепТа! гезеагск о! 1аг§е-сНате1ег Пип 8Йе118 ауйй шй11, ргосеес!т§8 о!
П1е 1еп111 1БОРЕ РасШсМыа ОВМюге Месйатсз Бутро8шт (РАСОМБ-2012).
У1асНуо81ок, 2012. Р. 203-207.

10. ТакаЧи ТегаЯшпа, АкЦипи У Микста, 1Пс1ек1 НопВа, Куогскг КагИа, КитЫго
Камак ШгоАй Ваекг. ЕхрептепТа! 81ис!у оп уегйса! 1се 1оас18 ас!т§ оп рйе 81гис1иге8
ауП11 а спсикг сго88-8есйоп // Ргосеес!т§ о! Ше 8111 тТетайопа! оГГзйоге апс! ро1аг
еп§шеегш§ сопГегепсе. 1998. Уо1. 2. Р. 448-453.

И. Цимбельман Н.Я., Потянихин ДА., Мамонтов А.И., Чернова Т.И., Квон Е.В. Ма-
тематическая модель оболочки с наполнителем в гидротехническом строитель-
стве // Вести. ТОГУ. 2013. № 4 (31). С. 43-50.

12. Вггпкррехе К.В.Т. Бе1ес1юп о Г Бой МобеЕ апс! Рагаше1ег8 Гог СеоТесЕшса!
Еп§шеегш§ АррНсаПоп. Сео-ЕгопПег8 Соп§ге88. Запиагу 24-26, 2005. АизПп,
Теха8, ИпИес! Б1а1е8, 2005.

13. ТмтЪекпап У. Уа., Матоп1ох А.1., Скетоха Т.1., ВИДп б. БТаЫШу оГ 1Ып 8Не11 ауШ1
шШ1 §гауЦу 81гис1иге8 а§аш8! 1а1ега1 1оас!8 // Ргосеес!т§8 оГ П1е 15111 Рап-Атепсап
СопГегепсе оп 8оП тескашс8 апс! §ео1ескшса1 еп§теегт§, Виепо8 Аиез, Аг^епТта,
2015. Р. 1081-1088.
Цимбельман Никита Яковлевич, канд. техн, наук, доц.;

Е-шай: 181тЬе1шап.пуа@буГи.ги

Дальневосточный федеральный университет, Политехнический институт, г. Влади-
восток

Чернова Татьяна Игоревна, ст. препод.; Е-шай: с11_1_1@шай.ги
Дальневосточный федеральный университет, Политехнический институт, г. Влади-
восток

Селиванова Мария Александровна, асп.; Е-шай: 8еНуапоуа.ша@буГи.п1
Дальневосточный федеральный университет, Политехнический институт, г. Влади-
восток

Скуртол Илья Александрович, ст. препод.; Е-шай: 8кигТо1ла@буГи.ги
Дальневосточный федеральный университет, Политехнический институт, г. Влади-
восток

Пронкина Татьяна Николаевна, ст. препод.; Е-шай: ргопкша.1п@буГи.ги
Дальневосточный федеральный университет, Политехнический институт, г. Влади-
восток

Получено после доработки 24.12.2020

ТзппЬекпап Мкка УакохкукЬ, РЮ, А88. РгоГе88ог; Е-шай: 181тЬе1тап.пуа@буГи.ги
Еаг Еа81егп Еебега! Ишуег8Йу, Ро1у1ес11шс 1п8Й1и1е, У1аб1УО81ок, Ки881а

СЬегпоуа Тайапа 1§огехпа, 8ешог ЕесШгег; Е-шай: с11_1_1@шай.ги

Еаг Еа81егп Еебега! Ишуег8Йу, Ро1у1ес11шс 1п8Й1и1е, У1аб1УО81ок, Ки881а

ЗеПуапоуа Мапа А1ехапс1гоупа, Ро81-§габиа1е 81ибеп1;

Е-шай: 8еНуапоуа.та@буГи.ги

Еаг Еа81егп Еебега! Ишуег8Йу, Ро1у1ес11шс 1п8Й1и1е, У1аб1УО81ок, Ки881а
8кнНо1 Нуа АкхапбгоукЬ, 8ешог ЕесТигег; Е-шай: 8киг1о1ла@буГи.га
Еаг Еа81егп Еебега! Ишуег8Йу, Ро1у1ес11шс 1п8Й1и1е, У1аб1УО81ок, Ки881а
Ргопкша ТаТуапа Мко1аехпа, 8ешог ЕесТигег; Е-шай: ргопкша.1п@бу1и.ги
Еаг Еа81егп Еебега! Ишуег8Йу, Ро1у1ес11шс 1п8Й1и1е, У1аб1УО81ок, Ки881а

1МРАСТ ОГ 1СЕ СУСЫС ЕОАИЖС ОН 1НГ1ЕЕЕИ СУЫНИШСАЕ

8НЕЕЕ8 1Н8ТАЕЕЕИ ОН СОМРКЕ881ВЕЕ 8О1Ь

811еЙ8 ауй11 шйй аге И8сб а8 а шоогш§ апб 8Йоге рго!есйп§ 81гис1иге8 биг!п§ соп81шсйоп
оГ соа81а1 шГга81шс1иге. 1шрас1 оГ 1се 1оаб оп Й1е тййеб 8Йей 81гис1иге8 ауйй Ш81айеб
оп сошрге881Ые Ьа8е оГ Й1е Агсйс апб 8иЬагсйс 8еа8 8Йе1Г 18 соп81бегеб ш Й1е рарег. Тке
ге1еуапсе оГ Й1е гезеагсй 18 1о беуе!ор а бе81§п тейюбо!о§у Гог тобе!т§ Й1е 1оаб оп
Й1е 81гис1иге Ггот Ггохеп 1се, 1акш§ тТо ассошй Й1е ШГГегепсе ш Й1е АУаТег 1еуе1. Тке
тПиепсе оГ 8иЬ§1ас1а1 бшта! йбе8 -еЬЙ8 оп Й1е 81/е апб паГигс оГ Й1е Гоппайоп оГ Й1е
1се 1оаб оп Й1е 81гис1иге Ггот Ггохеп 1се 18 8Йоауп. А тейюб Гог 1акт§ т!о ассошй
Й1е сусНса! паШгс оГ Й1е а11егпа1т§ 1оаб Й1а1 саи8е8 Й1е 81шс1иге 1о гой т ШГГегеп!
(йгесйоп8 18 ргорозеб. А Тесйтдие Гог 8едиепйа1 тобе1т§ оГ опе ог тоге 1се 1оабт§
сус1е8 1о беТегтте Й1е беГогтайоп8 оГ Й1е 81гис1иге апб 81ге88е8 т Й1е 8Йей Ьобу апб
т Й1е Гоипбайоп 8ой бипп§ Й1е орегайоп репой 18 ргорозеб. Тке песе88Йу оГ 1акт§
т!о ассошй Й1е сусНса! аррйсайоп оГ 1се 1оаб8 т Й1е беТегттайоп оГ 8йат8 апб 8йе88е8
т Й1е е1етеп!8 оГ 8у81ет «ййеб 8Йей - сотрге881Ые Ьа8е» 18 8Йоауп.

КеуАУОгбз: Йип 8Йей, 8ой тйй, сйтайс сопб1йоп8 оГАгсйс, 1се 1оаб, сусНс 1оабт§,
Ьа8е Ьеагт§ сарасйу.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

\.к[Ьа1 Тке регГогтапсе оГ б!ар11га§т Туре сейи1аг соГГегбатз. РИО Т11е818,
Итуег8Йу оГ 8оиЙ1атр1оп, 2009. 253 р.
2. Кип 8Т)., Рта§епоу О.М., Суагоуа Т.Е. Оргес!е1ешуе 1ес!оуукй па^гихок па
зоогихйешуа коп1теп1аГпо§о зйеГГа V зоо1уе1з1уп 80 зТапйатГат! гахпукй зТгап
[Ве1егттт§ 1се 1оайз оп зТгасШгез оГ Ше сопИпепТа! зйе1Г ассогШп§ 1о Ше зТапйагйз
оГ ШГГегеп! соипМез]. ЫоуозИ пайк! [№ауз оГ Оаз 8с1епсе]. 2013. Ко. 3 (14).
Рр. 97-103. (т Киззгап)

3. Веккег А.Т., ТйтЬекпап К.У., Скетоуа Т.1., Вгизз УТ)., ВИууп б. ШТегГасе Гпсйоп
рагате!ег8 Гог Ше таШетаНса! тос!е1ш§ оГ зйеП 81гис1иге8 ау!Ш шГШ. Тйе
ргосеесйп^з оГ Ше 1\усп1у-Г1ГШ тТегпайопа! осеап апс! ро1аг еп§теегт§ сопГегепсе
18ОРЕ -2015. Копа, В1§ 1з1апй, Нахуап, И8А, 2015. Рр. 1905-1912.

4. СЕаВкоу М.Сг. Ыа^гихк! 1 уохйеузАпуе 1’Па па тог8к1уе ^ШгоТекйшсйезИуе
зоошхйешуа: (118. ... Шга Текйп. пайк [ЙоаИз апс! 1трас1з оГ 1се оп шаппе йуШаиПс
81шс1иге8: (1188. ... Э8с]. 8ат1 Ре1егзЬиг§, 1997. 181 р. (ш Киззгап)

5. ВеПешИг ЕЖ. Ыаисйпоуе оЬозпоуашуе ргоекйгоуашуа §гауйа1зюппукй орогпукй
Ыокоу тогзИкй1ес1о81оук1к11 р1а!Гогт 11кйзоргуахйешуа 8 §гип1оуут озпоуашует:
Шз. ... с!-га 1ек1т. пайк [8с1еп1П1с зиЬзТапПаИоп оГ §гауйаИопа1 зиррог! с!ез!§п
оГ Ыоск8 оГГзйоге 1се-гез1з1ап1 рЫГогтз апс! Шей тТегасйоп ауйй §гоипс! Ьа8е:
(1188. ... Э8с]. 8ат1 Ре1егзЬиг§, 2006. 284 р. (ш Киззгап)

6. ВеПешИг ЕЖ., СЕа^оузкгу У.В., Ко1оу А. V., Ма1уийп А.А. Ору! оЬозпоуатуа
копз1шк1з1у рЫГогт §гауйа1з!оппо§о Ира Шуа §гип!оуукй из1оу!у зйеГГа о. 8акйаПп
[Ехрепепсе оГ зийзТапИаИоп оГ §гауйу-1уре рЫГогт 81шс1иге8 Гог Ше §гоипс! соп-
сИИопз оГШе 8акйаПп Ыапс! зйеИ]. 1хуезПуа УЫПб 1теш В.Е. Уейепееуа [1хуезИуа
УЫПб пашей айег В.Е. Уейепееу]. 2000. Уо1. 238. Рр. 96-100. (ш Киззгап)

7. КозкигткоуА.У., Титзкоу У.Е., 8кошг У.У., Е]1тоу У.О., КотЕкт К.А., ВеккегА.Т.,
Ргзкипоч У.С., ТНтЪе1тап К.Уа., Козтаск Р.А. 8иЬтаппе РегтаГгоз! ш Ше ЕарТеу
8еа. 1п1етаИопа1 1оита1 оГ ОГГзйоге апс! Ро1аг Еп§шеепп§. 2020. Уок 30. Мо. 1.
Рр. 86-93.

8. МеГткоу У.Р., ВрезгТзеу УТ 1пх11епегпо-§ео1о§1с11е8к1уе 1 §еокпо1о§1с11е8к1уе
и81оу1уа зйеГГа ВагепТзеуа 1 Кагзко^о тогеу [Еп§шеегш§ - §ео1о§1са1 апс!
§еосгуо1о§1са1 8Йе1Г сопсНИопз ш ВагепТз апс! Кага 8еа]. ЫоуозгЫгзк, 8с1епсе,
1995. 195 р. (ш Ки881ап)

9. Скеточа Т.1., ТмтЪектап К.Уа., Кихпе^оу 1.О., Куоп Е.У. А881§птеп1 оГ Тазкз
Гог ехрегппепТа! гезеагсй оГ 1аг§е-сНате1ег Шт зйеПз ау!Ш тй11, ргосееШп§8 оГ
Ше 1епШ 18ОРЕ РасШс/Азга ОГГзйоге Месйашсз Зутрозшт (РАСОМ8-2012).
У1аШуозЮк, 2012. Рр. 203-207.

10. ТакаЖп Тегазкта, Акг/шт КгзЫкаЛа, 1Пс1ек1 Нопс1а, КуогсМ ИагИа, КитЫго
Камей, Н1го$к18аек1. ЕхрептепТа! зШс!у оп уегйса! 1се 1оас!з ас1т§ оп рИе зТгисШгез
ауйй а сйсикг сгозз-зесНоп. РгосееШп§ оГ Ше 8Ш тТетайопа! оГГзйоге апс! ро1аг
еп§теегт§ сопГегепсе. 1998. Уо1. 2. Рр. 448^-53.

И. ТРтЪеГтап У. Уа., РсТуаткЫп Р.А., Матоп1оу А.1., Скетоуа Т.1., Куоп Е. V. Ма1е-
таНсйезкауа тойеГ оЬо1осйк1 з паро1пйе1ет у §1Шо1екйшсйезкот зТгойеГзТуе
[МаШетаНса! тойе! оГ а зйеП ауйй Ш1т§ а§еп! аррйес! 1о йуШоеп§. сопзТгисИоп].
УезТшк ТООИ [УезТшк ТООИ]. 2013. Ыо. 4 (31). Рр. 43-50. (ш Киззгап)

12. Вгткруеуе В.В.Т. 8е1ес1юп оГ 8оИ Мос!е1з апс! РагатеТегз Гог ОеоТесйшса!
Еп§шеегш§ АррНсаНоп. Оео-ЕгопНегз Соп^гезз. 1апиагу 24-26, 2005. АизНп,
Техаз, Ипйес! 81а1ез, 2005.

13. ТРтЪекпап К.У а., Матоп1оу А.1., Скетоуа Т.1., ВИруп б. 81аЫШу оГ Шш зйеП ауйй
шйП §гауйу зТгисШгез а^ашз! 1а1ега1 1оас!з. РгосееШп^з оГ Ше 15Ш Рап-Ашепсап
СопГегепсе оп зоИ шесйашсз апс! §ео1есйшса1 еп§шеегш§, Виепоз Айез, Аг^епИпа,
2015. Рр. 1081-1088.
УДК 624.131

К.Н. ЯКОВЛЕВ, Г.Н. ПОЛЯНКИН, К.В. КОРОЛЕВ

МЕТОД РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ С УЧЕТОМ НАЛИЧИЯ

В МАССИВЕ МЕРЗЛОГО СЛОЯ ГРУНТА

Рассмотрена методика определения несущей способности грунтового основания
с учетом наличия в массиве грунта мерзлого слоя. Обоснована необходимость созда-
ния новой методики, связанная с отсутствием аналитических решений указанной
задачи. Описана последовательность краевых задач для выполнения численного
интегрирования. Получено статическое решение задачи теории предельного равно-
весия методом характеристик. Данное решение может быть применено для оценки
несущей способности грунтовых оснований при проектировании нового строитель-
ства или при оценке изменения несущей способности основания под сооружением
в период эксплуатации при промораживании-оттаивании грунтов подстилающего
слоя. Результаты разработанного автором метода могут применяться в качестве
верификационных для иных методов.

Ключевые слова: предельное равновесие, несущая способность, подстилаю-
щий слой, мерзлый грунт, условия предельного равновесия.

ВО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-31-36

Актуальность оценки изменения несущей способности грунтовых осно-
ваний при проектировании зданий и сооружений в криолитозоне, развитие
методов расчетов и геотехнического прогноза с учетом изменений ряда опре-
деляющих факторов при эксплуатации сооружений определяются тем фак-
том, что область распространения многолетней мерзлоты в России составля-
ет около 65 % ее территории [1-3]. В этой связи необходимо заметить, что
устойчивое развитие этой части нашей страны возможно только при наличии
соответствующей транспортной системы, неотъемлемой частью которой
являются подземные сооружения, основания и фундаменты.

Кроме того, активное освоение подземного пространства при строитель-
стве зданий и сооружений различного назначения в северных регионах Рос-
сии требует усовершенствования имеющихся и внедрения новых научно-тех-
нических решений, гарантирующих, в первую очередь, безопасность, а также
экономическую эффективность объектов строительства согласно Градо-
строительному кодексу РФ № 190-ФЗ и Федеральному закону № 384 «Техни-
ческий регламент о безопасности зданий и сооружений».

В северных регионах Российской Федерации основания сооружений
(существующих или перспективных) располагаются на вечномерзлых грун-
тах. Отметим, что развитие подземного строительства в районах распростра-
нения вечномерзлых грунтов (криолитозоне) сдерживается в значительной
мере недостаточной изученностью процессов, протекающих в технической
системе «подземное сооружение - массив мерзлого/оттаивающего грунта»,
сложностью обеспечения надежности геотехнического прогноза изменения

© Яковлев К.Н., Полянкин Г.Н., Королев К.В., 2021
Рис. 1. Элементы системы «фундамент
- основание - мерзлый грунт»
1 - фундамент сооружения; 2 - основание
сооружения; 3 - мерзлый грунт

напряженно-деформированного со-
стояния таких оснований. Необходи-
мо заметить, что и эксплуатация зда-
ний и сооружений в районах распро-
странения вечномерзлых грунтов в
будущем может столкнуться с про-
блемой деградации вечной мерзлоты
и, как следствие, существенным ухуд-
шением работы грунтового массива
в основании сооружений. В связи с
этим разработка проектной докумен-

тации для строительства сооружений в криолитозоне требует целого ком-
плекса научно-исследовательских мероприятий. Развитие современных ана-
литических и численных методов расчета, а также геотехнического прогноза
с учетом изменений ряда определяющих факторов при эксплуатации соору-
жений позволяет решить эти задачи.

Рассчитывая несущую способность грунтовых оснований при наличии
в массиве мерзлого слоя грунта, можно столкнуться со сложной технической
системой, представленной на рис. 1 [4, 5].

Так как данная задача имеет прикладной характер, метод и итоговый ре-
зультат решения должны удовлетворять требованиям нормативных документов.
В частности, СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» регламен-
тирует определение несущей способности оснований методами теории
предельного равновесия грунтов (ТПРГ). В ТПРГ предлагается решение
рассматриваемой задачи, выполненное на базе решений М.В. Малышева,
А.С. Строганова, Ю.И. Соловьева, К.В. Королева [6-9]. В этом решении
рассматривается основание фундамента, причем на небольшой глубине в ос-
новании расположено подземное сооружение, по контуру которого имеет
место трение грунта по конструкции. В случае если в основании на неболь-
шой глубине вместо подземного сооружения залегает слой мерзлого грунта,
то в целом алгоритм решения задачи схожий. Но есть существенное разли-
чие - это отсутствие трения на границе с мерзлым грунтом или по крайней
мере трение здесь минимально.

В практике проектирования предельная нагрузка на основание определя-
ется чаще всего методом конечных элементов (МКЭ) [10]. Нормы проектиро-
вания, а именно СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», не
исключают такой подход, однако ГОСТ 27751-2014 «Надежность строитель-
ных конструкций и оснований. Основные положения» и СП 248.1325800.2016
«Сооружения подземные. Правила проектирования» рекомендуют выполнять
дополнительные расчеты с использованием альтернативных расчетных мето-
дик и независимо разработанных САЕ-программ.

Как известно, одна из основных задач ТПРГ - определение несущей спо-
собности оснований, в том числе с учетом наличия жесткого подстилающего
слоя, который в данном случае представлен оттаивающим грунтом.

Метод характеристик ТПРГ позволяет рассчитать предельную нагрузку
на основание для описанного выше случая. В данном решении реализова-
но построение полей предельных напряжений по схеме Хилла (гладкий
штамп).
Решение поставленной задачи сведено к определению последовательно-
сти краевых задач, в рамках которой выполняется численное интегрирование
канонической системы ТПРГ (для условий плоской деформации в коорди-
натах хОх)\

Ах = ц = л/4-ср/2,

б7су ±2су!§срб7а = у(б7^ + б7х!§ср),

(1)

где су = (су^ +су 2)/2+схс1§ср - среднее приведенное напряжение;

а - угол между направлением су ! и осью Ох, направленной вертикально вниз;
ср - угол внутреннего трения;

с - удельное сцепление;
у - удельный вес грунта.

Верхние знаки в уравнениях (1) соответствуют линиям скольжения
(характеристикам) первого семейства, нижние - второго.

На рис. 2 показана расчетная схема, отражающая компоновку краевых
задач, номера которых обозначены римскими цифрами. При этом рассматри-
вается односторонний выпор, который имеет место при наличии наклонной
границы подстилающего слоя. Ход решения в областях АВВ. АВС. АОС.
ОК В достаточно хорошо изучен, его можно найти в литературе.

I ш ш ш ш ш ггр

X
>

Рис. 2. Области предельного равновесия в задаче о предельном
давлении гладкого штампа с учетом криволинейного подстилаю-
щего слоя (мерзлого грунта)

Построение же решения III краевой задачи в области ОССК требует
дополнительных пояснений.

Для вычисления неизвестных параметров х, х. а, су в точках на контуре
подстилающего слоя вечномерзлого грунта необходимо решить следующую
систему уравнений:

Х-Х2 = (^-^2)1§[(а + а2)/ 1_ц]>
су -су2 -(су+су2)1§ср(а-а2) = у[^-^2 + (х-х2)1§ср],
(х-е)2 +(г-/г)2 =Л2,

(2)

Гб/х
а = 0... агс!§ — + ц

I Ах )

Первые два уравнения представляют собой конечно-разностную аппрок-
симацию канонических уравнений вдоль характеристики 2-го семейства;
третье равенство - уравнение контура мерзлого грунта (здесь контур описы-
Рис. 3. Пример сетки линий скольжения в основании гладкого штам-
па с учетом подстилающего слоя мерзлого грунта и эпюра предель-
ного давления по его подошве

вается окружностью радиуса Л, с центром на глубине Л, смещенным по оси %
по характеристике е); четвертое уравнение - граничное условие для а, моде-
лирующее различные значения трения по границе мерзлого грунта; х2,^2, а2,
о2 - значения параметров канонических уравнений в ближайшей к контуру
точке конечно-разностной сетки характеристик.

На рис. 3 приведен пример сетки линий скольжения для следующих ис-
ходных данных: у = 20 кН/м, Ъ = 1 м, ср = 30°, с = 1 кПа, д = 5 кПа, К = 100 м,
к = 101 м, е = 5 м.

Из анализа эпюры предельного давления прослеживается влияние слоя
мерзлого грунта на несущую способность основания и фактически прекраще-
ние роста значений эпюры предельного давления. Это можно связать с низ-
ким трением грунта по поверхности мерзлого грунта.

Результаты проведенной работы могут быть использованы при проекти-
ровании сооружений в случае наличия в подстилающем слое вечномерзлого
грунта, а также при эксплуатации сооружений в условиях деградации вечной
мерзлоты, сопровождающейся резким снижением прочностных характери-
стик оттаивающего грунта.

Решения на базе ТПРГ обладают большей достоверностью, нежели реше-
ния методом конечных элементов, в части описания предельной работы грун-
тов, поэтому результаты полученных здесь решений могут быть использованы
как дополнительный источник верификации конечно-элементных расчетов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вялов С. С. Прочность и ползучесть мерзлых грунтов и расчеты льдогрунтовых
ограждений. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

2. Карлов В.Д. Основания и фундаменты в районах распространения вечномерзлых
грунтов. М.: АСВ, 1997. 176 с.

3. Невзоров А.Л. Фундаменты на сезоннопромерзающих грунтах. М.: АСВ, 2000.
152 с.

4. Карян Г.Г., Полянкин Г.Н., Яковлев К.Н. Оценка изменения несущей способности
грунтовых оснований при проектировании зданий и сооружений в криолитозоне //
Инновационные факторы развития транспорта. Теория и практика: МНТК (Ново-
сибирск, 19-20 октября 2017 г.): тез. докл. Новосибирск: СГУПС, 2017. С. 63.
5. Карян Г.Г., Полянкин Г.Н., Королев КВ., Яковлев КН. Совершенствование мето-
дов расчета несущей способности грунтовых оснований с учетом наличия в мас-
сиве подземных сооружений или мерзлого слоя грунта // Проектирование, строи-
тельство и эксплуатация комплексов подземных сооружений (Екатеринбург,
10-11 апреля 2019 г.): тр. конф. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2019. С. 216-222.

6. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений. 2-е
изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1994. 228 с.

7. Строганов А.С. Прочность оснований сооружений // Основания, фундаменты
и механика грунтов. 1983. № 23-27.

8. Соловьев Ю.И. Жестко- и упругопластический анализ устойчивости и напряжен-
но-деформированного состояния грунтов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М.,
1989. 42 с.

9. Королев КВ. Плоская задача теории предельного равновесия грунтов. Новоси-
бирск: СГУПС, 2010. 251 с.

10. Шашкин К.Г., Шашкин В.А., Дунаева М.В. Решение задач предельного равнове-
сия с использованием метода конечных элементов // Развитие городов и геотех-
ническое строительство. 2011. № 1. С. 1-15.

Яковлев Кирилл Николаевич, асп.; Е-шаП: )акоу1еГГ.к@уап(1ех.ги

Сибирский государственный университет путей сообщения, г. Новосибирск
Полянкин Геннадий Николаевич, канд. техн, наук, доц.; Е-шаП: ро1уапкш@шаИ.ш
Сибирский государственный университет путей сообщения, г. Новосибирск
Королев Константин Валерьевич, д-р техн, наук, проф.;

Е-шаП: кого1еу_ку@тай.ги

Сибирский государственный университет путей сообщения, г. Новосибирск

Получено после доработки 14.12.2020

Уакоу1еу К1п11 №ко1ауеу1с11, Ро81-§гас1иа1е 81ис1еп1; Е-шаП: )акоу1еГГ.к@уаш1ех.ги
81Ьепап Тгапврог! Ишуегзйу, Коуо81ЬЙ8к, Ки881а

Ро1уапкт СеппасПу Мко1ауеу1сЬ, РИО, А88. РгоГе88ог; Е-шаП: ро1уапкт@тай.ги
81Ьепап Тгапзрог! ИтуегзНу, Коуо81Ыг8к, Ки881а

Кого1еу Коп8€апйп Уа1ег’уеукЬ, О8с, РгоГе88ог; Е-шаП: кого1еу_ку@тай.ги
81Ьепап Тгапзрог! ИтуегзНу, Коуо81Ыг8к, Ки881а

МЕТНОО РОК СА^С^^АТIО^ ОГ (ЖО1ЖО ВА8Е8 ВЕАКЖС

САРАС1ТУ СОН81ОЕК1ИС ТНЕ ШОЕКГУ1НС ЬАУЕК

ОГ ГКО2ЕА СВОШМ)

Тйе рарег с1еа18 ауйй Ше ргоЫеш оГ Ше 8шооШ 81ашр Нтй рге88иге 1акш§ ш!о ассошй
Ше сигуШпеаг ипс!ег1ут§ 1ауег (Ггохеп §гоипс1). Тйе песе88Йу о Г сгеа!т§ а псау
теШосЫо^у, а88ос1а!ес1 ауйй Ше 1аск оГ геабу-табе апа1уйса1 8оййюп8 1о Ше айоуе
ргоЫеш, 18 8иЬ81апНа1есИ Тйе 8едиепсе оГ Ьоипбагу уа1ие ргоЫет8 Гог пшпепса!
тТе^гаНоп 18 безспЬесИ XV с оЫатеб а 81айс 8о1ийоп оГ Ше Нтй едшНЬпшп Шеогу
ргоЫеш а! Ше т1ег8есйоп оГШе 8Йр 1ше8 \уйИ Ше ипс1ег1ут§ 1ауег. Тйе оЫатеб 8о1ийоп
сап Ье И8сс1 1о езйтаТе Ше 8оП Ьа8е8 Ьеапп§ сарасйу ш Ше ргосе88 оГ с1е81§шп§
пеАУ соп81гисйоп ог 1о езНтаТе Ше сйап^е т Ше Гоипбайоп Ьеагт§ сарасйу ипйег
Ше 81гис1иге бипгщ татТепапсе мШПе Ггеехт§ ог Ша\ут§ оГ Ше ипс1ег1ут§ 1ауег.
Тйе ге8иЙ8 оГ Ше теШой с1еуе1орес1 Ьу Ше аиШог сап Ье и8ес! а8 уепйсайоп Гог оШег
теШоШ.

КеуАУОгбз: Нтй едшНЬгшт Шеогу оГ 8ОЙ8, Ьеапп§ сарасйу, 8иЙ8ой, регтаГгозТ, Нтй
едшНЬгшт сопсНйоп8.
КЕЕЕКЕЫСЕ8

1. Ууа1оу 8.8. Ргос11по81’ 1 рокискевТ’ шегх1укк §шп!оу 1 гавскеТу Гс!о-§гип1оуук11
о^гахЫешу [81геп§Ш апс! сгеер оГ Ггохеп §гоипс! апс! са1си1аИоп8 оГ 1се-8оП Ьагпегз].
М08С0АУ, 1962. (т Ки881ап)

2. Каг1оу У.Р. Озпоуатуа 1 ГипсктепТу у гауопакк га8рго81гапетуа уескпо-тегх1укк
§шп1оу [ЕоипскЕоп8 т агеа8 оГрегтаГгоз! 80118]. Мозсоау, 1997.176 р. (тКи881ап)

З. Ыеухогоу А.Ь. ЕипсктепТу па 8ехоппорготегхауи8ксЫкк §гип1акк [Еоипс!а11оп8
оп 8еа8опа11у Ггохеп 801к]. Мозсоау, 2000. 152 р. (т Ки881ап)

4. Кагуап С.С., Ро1уапк1п С.И., Уакоу1еу К.И. Окепка ктепетуа пе8и8кскеу
8рО8оЬпо811 §гип!оуук11 озпоуату рп ргоуекНгоуапп хскту 1 8оогих11ету у
кпоШохопе [А88е88теп1 оГ скап§е8 т 1Ис Ьеагт§ сарасЕу оГ §гоипс! Ьа8е8 т 1Ис
с!е81§п оГ ЬшМт§8 апс! 81гис1иге8 т 1Ис сгуоННс хопе]. 1ппоуа181оппууе ГакТогу
гахуШуа 1гап8рог1а [ХппоуаЕуе Гас1ог8 оГ 1гап8рог1 с!еуе1ортеп1]. Коуо81Ыг8к, 8ТИ,
2017. 63 р. (т Ки881ап)

З. Кагуап О.О., Ро1уапкт (З.Ы., Кого1еу К.У., Уакоу1еу К.8!. 8оуег8кеп81уоуатуе
те!ос!оу га8ске!а пе8и8кскеу 8ро8оЬпо8И ^гшПоуукИ озпоуату 8 искеТот паНсЫуа
у та881уе роскетпукк 8оогихкету Ш тегх1о§о 81оуа §гип!а [1тргоуетеп1 оГ
теОюск Гог са1си1а1т§ 1Ис Ьеагт§ сарасИу оГ 8011 Ьа8е8, 1акт§ т!о ассоип! 1Ис
ргезепсе оГ ипс!ег§гоипс! 81гис1иге8 ог Ггохеп 1ауег оГ 8011]. РгоуекНгоуатуе,
81го11еГ81уо 1 ек8р1иа1а181уа котр1ек8оу роскетпукк 8оогихкету [Ве81§п,
соп81гис!юп апс! орегаНоп оГ сотр1ехе8 оГ ипс!ег§гоипс! 81шс1иге8]. Уека1еппЬиг§,
2019. Рр. 216-222. (т Ки881ап)

6. Ма1у$кеу М. V. Ргоскпо81’ §гип!оу 1 и81оусЫуо81’ озпоуату 8оогихкету [ЭигаЫШ
80118 апс! 81аЫ1Иу оГ Ше Ьа8е8 оГ соп81гисИоп8]. Мозсоау, 81гоукс!а1, 1994. 228 р.
(т Ки881ап)

7. 81го§апоу А.8. Ргоскпо81’ озпоуату 8оогихкету [81гис1иге8 Ьа8е8 81геп§111].
Озпоуатуа, ГипсктепТу 1 теккатка §гип!оу [Еоипс!а11оп8 апс! 8оП Мескатсз].
1983. Ыо. 23-27. (т Ки881ап)

8. 8о1оу’еу Уи.1. 7ке81ко- 1 ирги§ор1а811ске8к1у апаНх и81оусЫуо811 1 паргуахкеппо-
с!еГогш1гоуаппо§о 8О81оуатуа §гип!оу: ауТогеГ. Ш8. ... с!-га Теккп. пайк [К1§1с! апс!
е1а8Ис-р1а8Ис апа1у818 оГ81аЫ1Иу апс! 81ге88-81гат 81а1е оГ80118: аиШог. сН88. ... Э8с].
Мо8соау, 1989. 42 р. (т Ки881ап)

9. Кого1еу К. V. Р1о8кауа хакаска Теогп ргес!еГпо§о гаупоуе81уа §шп1оу [Е1а1 ргоЫет
оГШе НтИ едшНЬгшт Шеогу оГ80118]. Коуо81Ыг8к, 8ТИ, 2010.251 р. (т Ки881ап)

У3.8ка8кк1п К.С., 8ка$кк1п У.А., Рипаеуа М.У. Кезкетуе хас!ас11 ргес!еГпо§о
гаупоуе81уа 8 18роГхоуатует те!ос!а копескпукк е1етеп1оу [8о1иЕоп оГ ГтИе
едшНЬпит ргоЫетз и8т§ Ше ГтИе е1етеп1 теШос!]. КахуШуе §огос!оу 1
§ео1екктске8коуе 81гоИеГ81уо [ИгЬап с!еуе1ортеп1 апс! §ео1есктса1 соп81гисНоп].
2011. Ыо. 1. Рр. 1-15. (т Ки881ап)
ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ
НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ,
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
СТРОИТЕЛЬСТВА

УДК 697.112.2.001.24

О.Д. САМАРИН

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ
ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ
КЛИМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Представлены полученные ранее автором теоретические выражения для изменения
температуры внутреннего воздуха в помещении, обслуживаемом автоматизирован-
ными системами обеспечения микроклимата при использовании интегральных регу-
ляторов. Описано экспериментальное исследование для подтверждения данных за-
висимостей в условиях выбранного помещения в гражданском здании. Исследованы
режимы начального разогрева помещения при автоматическом регулировании мест-
ной системы охлаждения, компенсирующей скачкообразные теплопоступления.
Показано, что в пределах погрешности измерений их результаты достаточно хорошо
согласуются с теоретическими соотношениями для тех же условий и тем самым
подтверждают их обоснованность.

Ключевые слова: микроклимат, температура, регулирование, интегральный
закон, теплопоступления, измерение, термометр.

ВО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-37-42

Задача исследования нестационарного теплового режима помещений,
обслуживаемых автоматизированными системами обеспечения микроклима-
та, является весьма актуальной, поскольку она непосредственно связана с
обеспечением комфортной и безопасной среды жизнедеятельности человека.
При этом в настоящее время в связи с появлением климатического оборудо-
вания, имеющего иные динамические характеристики и использующего
более сложные алгоритмы управления по сравнению с применяемыми ранее,
в ряде случаев требуются новые подходы к данной проблеме. В качестве
наиболее интересных работ в этой области, опубликованных в нашей стране
и за рубежом в последние годы, можно назвать [1-8]. В них приводятся реше-
ния, полученные как аналитическими, так и численными методами, но, как
правило, они отличаются либо определенной громоздкостью и трудностью

© Самарин О.Д., 2021
для использования в инженерной практике, хотя и имеют комплексный
характер [1, 3-5, 7, 8], либо, наоборот, учитывают только часть факторов,
влияющих на исследуемые процессы в помещении и климатических систе-
мах [2, 6].

Ранее автором в публикациях [9, 10] на основе аналитического решения
общего уравнения баланса конвективной теплоты в помещении в сочетании
с выражением обратной связи, отражающим используемый закон регулиро-
вания, были найдены теоретические выражения, описывающие изменение
температуры внутреннего воздуха /в, °С, с течением времени, при интеграль-
ном регулировании климатических систем для скачкообразного изменения
теплопоступлений, и их некоторые частные случаи при постоянстве или
равенстве нулю тех или иных параметров.

Так, если считать, что 011ОС1 _ величина скачка поступлений явной тепло-
ты в воздух помещения от конвективных источников, Вт, ат- промежуток
времени, с, с момента начала переменного теплового воздействия, тогда для
избыточной температуры 0В = /в - /в>0, гДе ^в.о представляет собой начальное
значение ^в, при малых значениях времени т можно записать асимптоти-
ческое решение [9]:

е 22пос1^ (1)

в в

Параметр В в выражении (1) можно определить по формуле

В=Ъ[АМД^\. (2)

Здесь X, с и р - соответственно коэффициент теплопроводности,
Вт/(м • К), удельная теплоемкость, Дж/(кг • К), плотность материала слоя
/-го массивного ограждения, обращенного внутрь помещения, например,
наружных и внутренних стен и перегородок, а также междуэтажных пере-
крытий; Ам - площадь каждой из перечисленных ограждающих конструк-
ций, м2.

Представляется целесообразным, однако, осуществление эксперимен-
тальной проверки справедливости соотношения (1), поскольку предположе-
ния, использованные при его выводе, лежат в основе также и других решений
для более сложных случаев и уже с учетом автоматического регулирова-
ния климатического оборудования. На рис. 1 точками показаны результаты
такого исследования для одного помещения. Замеры осуществлялись термо-
метром Тез1о 0560 1110с ценой деления температурной шкалы 0,1° в центре
помещения на высоте 1 м от пола. При этом скачок теплопоступлений имити-
ровался включением конвективного электрообогревателя соответствующей
мощности, в данном случае равной 011ОСт = 500 Вт, а величина В определена
с учетом действительных теплотехнических характеристик строительных
материалов в здании и геометрии помещения. Площадь помещения состав-
ляет 14 м2, высота от пола до потолка 3 м, глубина от наружной стены 6 м,
внутренние конструкции выполнены из железобетона плотностью 1200 кг/м3
и общей площадью 64 м2, которая учитывается полностью, так как темпера-
турная волна в ограждениях будет распространяться только в одну сторону,
наружная стена из легкого бетона плотностью 500 кг/м3 и площадью 7 м2
Рис. 1. Зависимость 0В от времени для расчетного помещения
при его начальном прогреве (сплошная линия - по выраже-
нию (1), точки - эксперимент)

с окном площадью 1,8 м2. В этом случае значение В можно принять равным
24 000 Вт • с1/2/К. Расчетная кривая, вычисленная по формуле (1), изображена
сплошной линией.

Легко видеть, что в пределах погрешности измерения совпадение меж-
ду экспериментальными и теоретическими данными оказывается весьма
хорошим, особенно при достаточно больших значениях т > 500 с, когда уже
перестают сказываться начальные эффекты, связанные с теплоинерционно-
стью массы воздуха в помещении и нагревателя, которые не принимались в
расчет при выводе формулы (1). Одновременно убеждаемся в правильности
принятого значения параметра В для исследуемого помещения и справедли-
вости для него выражения (2). При этом можно заметить, что сопоставление
результатов замеров с теоретической кривой может быть использовано и
для идентификации используемой математической модели, а именно для
определения фактического значения В, участвующего в зависимостях, опи-
сывающих нестационарный тепловой режим помещения при автоматиза-
ции климатических систем.

Рассмотрим экспериментальное подтверждение одного из таких соот-
ношений, относящегося к использованию местной системы охлаждения,
регулируемой по интегральному закону, при одновременном наличии
фонового нерегулируемого притока для подачи санитарной нормы на-
ружного воздуха. Для компенсации теплоизбытков использовался внутрен-
ний блок сплит-системы, регулируемый позиционно, но из-за большой
частоты включений и отключений такое регулирование приближается к
интегральному. Как известно, оно характеризуется параметром АГрег -
эквивалентным коэффициентом передачи автоматизированной системы,
Вт/(К • с), по каналу «/в -э производная по времени от 0рег»? где 0рс1 пред-
ставляет собой величину регулируемого теплового потока, Вт, от местных
систем охлаждения, который и предназначен для компенсации теплопосту-
п лений.

Тогда, если использовать подстановку 7 = д/т , можно записать:
0(г) = 2^ост2 1-Сг + |с2г2 - |(С3 +Г>>3 + ^С(2С3 +^>4 -

-I (3)

-^С2(2С3 + ЗГ>>5 + ^(4С6 + 16С3Г> + 10Г>2)г6 - .

Это решение представляет собой дальнейшее развитие полученного в
[10] для условий наличия фоновой нерегулируемой общеобменной вентиля-
ции. При не слишком больших т данный ряд сходится достаточно быстро.
В эксперименте величина Л?рег в данном случае составила 2,5 Вт/(К • с),
поэтому используемый в (3) параметр Л = К^у/В, сгЪ1\ оказывается равным
1,04 • 10-4, с’3/2, а другой необходимый коэффициент С, с-1/2, здесь можно
определить по формуле

где 6д - массовый расход приточного воздуха, кг/ч, который обычно считает-
ся равным величине расхода вытяжного Оу из-за практически мгновенной
стационарности воздушного баланса помещения по сравнению с тепловым;
св - удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг • К). При про-
ведении измерений расход Сгп был равен 430 кг/ч, тогда С = 0,005 с-1/2, а ве-
личина 0пост в данном режиме была равна 1000 Вт. Результаты замеров
показаны точками на рис. 2, а сплошной линией изображена теоретическая
кривая, рассчитанная по формуле (3).

Можно заметить, что и здесь совпадение достаточно хорошее, причем
наилучшим оно оказывается, если экспериментальные данные поместить
со сдвигом влево на 11 мин, т.е. 660 с, что и сделано на рис. 2. Очевидно,
это и есть величина запаздывания, связанная с упоминавшимися начальны-
ми эффектами. Заметим, что она полностью соответствует моменту, начиная
с которого наблюдается наибольшее совпадение и в режиме первичного разо-
грева (см. рис. 1). Ориентировочно ее можно оценить как 1,6 • 3600Крв/Сп =
= 1,6• 3600/па, где V- объем помещения, равный в данном случае 14 • 3 = 42 м3;

Рис. 2. Зависимость 0В от времени для расчетного помещения
при автоматическом поддержании /в (сплошная линия - по
выражению (3), точки - эксперимент)
рв= 1,2 кг/м3 - плотность воздуха; па = Сп/(Крв) - кратность воздухообмена, ч \
тогда 1,6 • 3600 • 42 • 1,2/430 = 675 с.

Заключение. На основе сопоставления теоретических результатов с экс-
периментальными данными показано, что ранее полученные аналитические
соотношения для избыточной температуры 0В при начальном разогреве поме-
щения и при интегральном регулировании обслуживающих его систем охла-
ждения достаточно удачно подтверждаются при учете запаздывания, связан-
ного с теплоинерционностью воздуха помещения, и поэтому могут быть ис-
пользованы для расчетов в процессе проектирования климатических систем.

Отмечено, что сопоставление теоретических и опытных данных позволя-
ет идентифицировать разработанную математическую модель и эксперимен-
тально определять ее параметрические характеристики, необходимые для
вычисления 0в в конкретном помещении с заданным климатическим обору-
дованием.

Подтверждено, что ориентировочное время запаздывания изменения 0в
по отношению к скачку теплового воздействия обратно пропорционально
кратности воздухообмена в помещении.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ка/аЕкауа Т.А. КеНаЬййу апс! сопТгоПаЫШу оГ 8у81еш8 оГ сепТгаНхеб ЕеаТ 8ирр1у //
ЕазТегп Еигореап Биепййс Зоигпа!. 2016. Ыо. 2. Р. 228-235.

2. Малявина Е.Г. Расчет темпа остывания помещения после отключения теплоснаб-
жения // Пром, и граждан, стр-во. 2015. № 2. С. 55-58.

3. Дорошенко А.В. Имитационная термодинамическая модель здания // БСТ: Бюлле-
тень строительной техники. 2017. № 12. С. 42-43.

4. Не Ко8а М., Вгапсо V., Всагра Е., Та§НаДсо Е.А. Мос!еШп§ оГ епег^у соп8ишр1юп
т ЬшМт§8: ап а88е88теп1 оГ 81айс апс! бупаппс тобеП // Ки881ап Зоигпа! оГ
Соп81гис1юп Бсгепсе апс! Тесйпо1о§у. 2016. Уо1. 2. Ко. 1. Р. 12-24.

5. Ьш С.-В. Ап т1е§га1 едиайоп теНюс! 1о гесоуег поп-аскШгуе апс! поп-8ерагаЫе
Ьеа1 8оигсе мчИюиТ 1пШа1 ТетрегаТиге // 1п1ета1юпа1 Зоигпа! оГ Неа1 апс! Ма88
ТгапзГег. 2016. Уо1. 97. Р. 943-953.

6. Тагазоуа (АпАгееча) Е.В., Ре1пскепко М.К. Вш1с!т§ диа81-81а1юпагу Шегта!
ЬеЕауюг// Ма^ахте оГ С1уй Еп§теегт§. 2017. Ыо. 4 (72). Р. 28-35.

1, ВИои8 1.7и., Ре8кко V.!., ВиккоАиЪ 1.О. Вш1с!т§ т81с!е ан ТетрегаТиге рагатеТпс
81ис!у// Ма^ахте оГ С1уй Еп§теегт§. 2016. Ыо. 8 (68). Р. 65-75.

8. Еаогш О., ВгЫ-Тпкг №, Егаош В., АЪёпе А. Мос!е1т§ а 1ихху 1о§1с соп1го11ег
1о 81ти1а1е апс! орйпйхе И1е §геепйои8е писгосНтаТе тапа^етепТ и8т§ МаИ11аЬ
БтаиНпк // 1п1ета1юпа1 Зоигпа! о Г МаШетайса! Бс1епсе8 апс! Сотри1т§. 2017.
Уо1. 3. Ыо. 3. Р. 12-27.

9. Самарин О.Д. Расчет теплового режима помещения при автоматическом регули-
ровании климатических систем//Вести. МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 4. С. 585-591.

10. Самарин О.Д. Расчет теплового режима помещения при использовании инте-
гральных регуляторов для климатических систем // Изв. вузов. Строительство.
2020. № 2. С. 28-35.

Самарин Олег Дмитриевич, канд. техн, наук, доц.

Национальный исследовательский Московский государственный строительный
университет

Получено псле доработки 10.12.2020
8атапп О1е§ ВткпеукЬ, РИГ). Азз. РгоРеззог

ЫаГюпа! Кезеагск Мозсоау 8ГаГе ИтуегзПу оР СЛуП Еп§теегт§, КиззГа

ЕХРЕК1МЕАТАЕ СОХГ1КМАТЮХ ОГ ТНЕОКЕТ1САЕ

ОЕРЕХОЕХСЕ8 ГОК ЖОООК А1К ТЕМРЕКАТ1ЖЕ

ШОЕК АИТОМАТ1С СОХТКОЬ ОГ СЫМАТЕ 8У8ТЕМ8

Тке ГкеогеПса! ехргеззГопз оЫатек еагкег Ьу Гке аиГког Рог скап^ез ш Гке тГегпа! а!г
ГетрегаГиге ш а гоош зегуГсек Ьу аиГошаГек гтсго-скшаГе зузГетз изт§ тГе^гаГек
сопГгокегз аге ргезепГек. Ап ехрептепГа! зГику 18 сопзГкегек Го сопйгт Гкезе кереп-
кепсГез т Гке сопккюпз оР Гке зе!есГек гоот т а с1уП Ьш!кт§. Тке токез оР тЫа!
кеаГт§ оРГке гоот АУкк аиГотаПс сопГго! оРГке 1оса1 соо1т§ 8у8Гет ГкаГ сотреп8аГе8 Рог
кеаГ зиг^ез. И 18 зкоАУП ГкаГ ууккт Гке теазигетепГ еггог, Гкек ге8и1Г8 аге т §оок а§гее-
тепГ АУ1Гк Гке ГкеогеПса! ге!аНопз Рог Гке 8ате сопккюпз апс! Гки8 сопйгт Гкегг уаккку.

КеуАУОгкз: тГсгосНтаГе, ГетрегаГиге, ге§и1аНоп, тГе^га! а1§опГкт, кеаГ §ат,
теазигетепГ, ГкегтотеГег.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

1. Ка/а1зкауа Т.А. КекаЫкГу апс! сопГгоПаЫкГу оР 8у8Гет8 оР сепГгакхек кеаГ 8ирр1у.
ЕазГегп Еигореап 8с1епНПс Зоигпа!. 2016. Ыо. 2. Рр. 228-235.

2. Ма1уалппа Е.С. КазскеГ Гетра озГууапГуа ротезкскетуа ро81е оШуискетуа
Гер!озпаЬхкетуа [Са!си1аНоп оР Гке гаГе оР соо1т§ оР а гоот аРГег Гигпт§ оРР Гке
кеаГ 8ирр1у]. Рготу8к1еппоуе 1 ^гахккапзкоуе зГгоке1’зГуо [1пкизГпа! апс! С1уП
Еп§теепп§]. 2015. Ыо. 2. Рр. 55-58. (т КиззГап)

Ъ.Еогозкепко А.У. 1ткаГзюппауа Геппоктагтскезкауа тос!еГ хкапГуа [81ти!аНоп
Гкегтокупагтс тос!е1 оРГке Ьш!кт§]. В8Т: ВуиПеГеп’ зГгоке!’поу Гекктк! [ВиПеГт
оР сопзГгисГюп едшртепГ]. 2017. Ыо. 12. Рр. 42-43. (т КиззГап)

4. Ре Коза М., Вгапсо V., 8сагра Е., Та§НаДсо Е.А. Моке!1т§ оР епег^у сопзитрНоп
т ЬиПкт^з: ап а88е88тепГ оР зГаНс апс! купатГс токе!з. КиззГап Зоигпа! оР
Соп81гисГ1оп ЗсГепсе апс! Тескпо1о§у. 2016. Уо1. 2. Ыо. 1. Рр. 12-24.

5. Ьш С.-8. Ап тГе^га! едиаПоп теГкос! Го гесоуег поп-асккйуе апс! поп-8ерагаЫе
кеаГ 8оигсе АУккоиГ тШа! ГетрегаГиге. 1пГегпаПопа1 Зоигпа! оР НеаГ апс! Ма88
ТгапзРег. 2016. Уок 97. Рр. 943-953.

6. Тагазоуа (АпАгееча) Е.8., Ре1пскепко М.К. Вш1сНп§ диа81-81аГюпагу Гкегта!
Ьекауюг. Ма^ахте оР С1уП Еп§теегт§. 2017. Ыо. 4 (72). Рр. 28-35.

ЪВИоиз 1.Ти., Еезкко V.!., 8иккоАиЪ 1.О. ВиПс!к1§ 1П81ске ак ГетрегаГиге рагатеГпс
8Гику. Ма^ахте оР С1уП Еп§теегт§. 2016. Ыо. 8 (68). Рр. 65-75.

8. ЕаоиД Е., ВгЫ-Тпкг К, Егаош В., АЪёпе А. Мос!е1т§ а Гихху 1о§1с сопГгоПег
Го 81ти1аГе апс! орГпшхе Гке §геепкои8е гтсгосктаГе тапа^етепГ и8т§ МаГЫаЬ
ЗппиНпк. 1пГегпаГюпа1 Зоигпа! оР МаГкетаНса! 8с1епсе8 апс! СотриГт§. 2017.
Уок З.Ыо. 3. Рр. 12-27.

9. 8атапп О.Е. КазскеГ Гер1оуо§о гехккпа ротезкскетуа рп ауГотаНскезкот
ге^икгоуапп кктаПскезкГкк 8181ет [Тке са1си1аГ1оп оР Гке Гкегта! токе оР а гоот
АУкк аиГотаПс ге§и1аГюп оР сктаГе 8у8Гет8]. Уе8Гтк МО8И [ВиПеГт МО8И].
2020. Уок 15. 188. 4. Рр. 585-591. (т Ки881ап)

10. 8атагт О.Е. КазскеГ Гер1оуо§о гехЫта ротезкскетуа рп Гзрокхоуапп
тГе§га1’пукк ге§и1уаГогоу Шуа кНтакскезИкк 818Гет [Тке са1си1аГ1оп оРГке Гкегта!
токе оР а гоот изт§ Гке тГе^га! сопГгоПегз Рог сктаГе сопГго! зузГетз]. 1хуезПуа
уихоу. 8Ггоке!’зГуо [№ауз оР Н1§кег ЕкисаПопа! 1пзГкиПопз. СопзГгисПоп]. 2020.
Ыо. 2. Рр. 28-35. (т КиззГап)
УДК 628.34:621

С.Г. ТРЕТЬЯКОВ, Т.И. ХАЛТУРИНА, Е.Л. ВОЙТОВ, О.В. ЧУРБАКОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ОСАДКОВ
МАСЛОЭМУЛЬСИОННЫХ СТОЧНЫХ вод

ОТРАБОТАННЫМИ ЩЕЛОЧНЫМИ РАСТВОРАМИ

ТРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Представлены данные изучения процесса обработки маслоэмульсионных сточных
вод и осадков отработанным щелочным раствором травления металлообрабаты-
вающих предприятий. Для оптимизации процесса кондиционирования осадков
и построения регулировочных диаграмм в программе БсПаЬ проводилось ротата-
бельное планирование эксперимента по методу Бокса-Хантера и получены мате-
матические модели. В работе исследован процесс утилизации отработанных ще-
лочных растворов травления как техногенного сырья в качестве реагента при
кондиционировании осадков и для очистки маслоэмульсионных сточных вод. Экс-
перимент показал, что щелочной раствор травления может быть использован в ка-
честве реагента для процесса очистки маслоэмульсионных стоков. Получены ре-
зультаты по изучению состава осадка, обработанного щелочным раствором травле-
ния, с помощью рентгенофазового анализа на дифрактометре АПУАХСЕ-П8
в интервале углов 20 10-60.

Ключевые слова: осадок, сточные воды, эмульгированные нефтепродукты,
кондиционирование, отработанный щелочной раствор травления, плановый экспе-
римент Бокса-Хантера, оптимизация, регулировочные диаграммы, рентгенофазовый
метод.

ПО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-43-49

Введение. При процессе очистки маслоэмульсионных сточных вод обра-
зуются большие объемы осадков в виде трудноразделяемых коллоидных сус-
пензий, обладающих плохими водоотдающими свойствами. При подготовке
осадков сточных вод к механическому обезвоживанию применяют реагент-
ную обработку [1-6] для последующей утилизации [7-9]. Обезвоживание
осадков имеет большое значение для дальнейшего рационального использо-
вания отработанных реагентов. Определение их оптимальной дозы представ-
ляет собой весьма сложную задачу.

Цель данной работы: получить математические модели процесса обра-
ботки осадка отработанными щелочными растворами травления как техно-
генного сырья и использовать его при очистке маслоэмульсионных сточных
вод. Отработанные щелочные растворы содержат в основном МаОН, а также
в небольшом количестве соли Ма2СО3, Ма28Ю3. Плотность раствора состав-
ляет р = 1,147 г/см3, что соответствует 12,9 % концентрации раствора гидро-
ксида натрия.

Материалы и методы. Исследования проводились на натурных масло-
эмульсионных стоках и осадках металлообрабатывающего предприятия
ООО «Красноярский металлургический завод». На ООО «КраМЗ» при

© Третьяков С.Г., Халтурина Т.И., Войтов Е.Л., Чурбакова О.В., 2021
очистке маслоэмульсионных сточных вод образуются большие объемы
гидроокисных осадков, содержащих гидроксид алюминия. Процесс конди-
ционирования осадка заключается в том, что в осадок вводят отработанный
щелочной раствор, плотность которого составляет р = 1,147 г/см3 и соответ-
ствует 12,9 % концентрации. Эксперимент проводился следующим образом:
в емкости наливался равный объем осадка (500 мл), добавлялся щелочной
раствор в различных дозах, перемешивался в течение 5 мин на механической
мешалке, затем осуществлялось отстаивание в течение 1,5 ч и определялись
составы обработанного осадка. Анализ химического состава осадка обра-
ботанным щелочным раствором был изучен рентгенофазовым методом на
дифрактометре АВУАХСЕ-В8 в интервале углов 20 10-60. Концентрацию
нефтепродуктов определяли с использованием концентратомера КН-2.

Планирование эксперимента проведено по методу Бокса-Хантера
[10, 11]. В качестве факторов, от которых зависит процесс обработки осадка
отработанным щелочным раствором, были выбраны следующие: - замас-
ленность осадка, %; х2 - температура процесса обработки осадка, °С; х3 -
водородный показатель. В качестве оценочных критериев были приняты:
у1 - остаточный объем осадка, % к исходному; у2 - доза щелочи, г/г. Ос-
новной уровень, интервалы варьирования и границы области исследования
приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные уровни и их интервалы варьирования

Фактор Шаг изменения, Дх х0 +1,68 +1 -1 -1,68
Х1 15 55 85 70 40 25
х2 15 35 65,2 50 25 9,32
х3 1 12 13,68 13 И 10,32

В ходе математической обработки данных экспериментальных исследо-
ваний были получены математические модели. Уравнения регрессии при
кондиционировании осадков маслоэмульсионных сточных вод отработан-
ным щелочным раствором имеют следующий вид:

ух = 1,22 + 1,55х2 + З,6х3 + 1,94х2х3 -0,42x2 +2,6х3;

у2 = 83,1-13,82%! - 19,54х2 + 19,54х3 +10,8%^ -

-9,05%2 - 19,13x1 - 14,34х|.

Проведение планового эксперимента по методу Бокса-Хантера при
исследовании процесса обработки осадка маслоэмульсионных стоков отра-
ботанным щелочным раствором позволило определить значимость факторов
и их взаимное влияние.

Результаты и обсуждение. Результаты экспериментальных исследова-
ний были использованы для поиска оптимальных условий процесса конди-
ционирования осадков отработанными щелочными растворами в программе
8сйаЬ для построения регулировочных диаграмм в виде графиков линий
уровня. Пунктирными линиями обозначен расход щелочи, г/г, а сплошными
---Расход щелочи, г/г -----Объем осадка, %

Рис. 1. Диаграмма выбора оптимального значения величины рН в зависимости от
замасленности осадка при температуре 9,32 °С (а), 25 °С (б); 35 °С (в); 50 °С (г)

кривыми линиями - объем осадка, %. Диаграммы процесса обработки осад-
ков показаны на рис. 1.

Как видно из рис. 1, осадок с замасленностью 60-70 % рациональнее
обрабатывать при рН = 11,4-12,8 и при температуре 9,32 °С (рис. 1, а).

При обработке осадка с замасленностью 70-80 % (рис. 1, б) и температу-
ре процесса 25 °С оптимальные значения величины рН = 10,8-12,4.

Обработка при замасленности осадка 75-85 % (рис. 1, в) и при температу-
ре процесса 35 °С рациональна, если рН = 10,5-12,2.

Так, при замасленности осадка 60-70 % (рис. 1, г) проводятся процессы
обработки осадка щелочным раствором при I = 50 °С и рН = 11-11,5.

Диаграммы позволяют определить оптимальные значения водородного
показателя при известной замасленности осадка и температуре.

Был проведен рентгенофазовый анализ для определения структуры и со-
става осадка [12], обработанного щелочным раствором на дифрактометре
АВУАМСЕ-В8 в интервале углов 20 10-60.

Дифрактограмма представлена на рис. 2.

После обработки осадка маслоэмульсионных сточных вод щелочным
раствором на дифрактограмме показаны линии с б/ = 1,869; 2,08; 2,475; 3,06,
указывающие на наличие СаСО3, линии с б/ = 2,85; 2,33; 2,21; 1,99; 1,853;
1,749; 1,649; 1,566 характерны для Са8О4. Линии с б7 = 3,5 и 3,45 связаны
с кварцитом 8Ю2. Наличие небольшого количества гиббсита у-А1(ОН)3 под-
тверждается линиями б7 = 2,48; 2,21; 1,93; 1,64.
Рис. 2. Дифрактограмма осадка после обработки щелочным раствором

Таким образом, проведенный рентгенофазовый анализ позволил опреде-
лить состав осадка после обработки щелочным раствором.

В нашей работе была изучена возможность утилизации отработанных
щелочных растворов травления как техногенного сырья в качестве реагента
при очистке сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты.
Определение концентрации нефтепродуктов проводили с использованием
концентратомера КН-2. Данные, указанные в табл. 2, подтверждают утилиза-
цию отработанных растворов травления.

Таблица 2. Результаты по определению оптимальной дозы
щелочных отходов для очистки сточных вод, содержащих
эмульгированные нефтепродукты

б-исх. н.п, мг/ДМ Доза отходов, мл/дм3 б-ост. н.п, мг/ДМ Гст, %
700 60 18,05 44
700 30 16,6 55
700 24 13,3 12
700 10 9,35 6
700 2 9,71 2

Обработка результатов экспериментальных данных была проведена в
табличном процессоре Ехсе1, что позволило построить графические зависи-
мости (рис. 3) и получить уравнение аппроксимации.

Выводы. 1. Получена математическая модель процесса обработки
осадка трудноразделяемых коллоидных суспензий для дальнейшей оптими-
зации.

2. Определены оптимальные режимы кондиционирования осадков мас-
лоэмульсионных сточных вод.

3. Установлено, что осадок с замасленностью 60-70 % рациональнее об-
рабатывать при рН = 11,4-12,8 и при температуре 9,32 °С, при кондициониро-
вании осадка с замасленностью 70-80 % и при температуре процесса 25 °С
оптимальные значения величины рН = 10,8-12,4. При обработке осадка за-
{-'ост. н.п? мг/дм3

у = -0,0022х2 + 0,3027х + 8,072 К2 = 0,9012

О 10 20 30 40 50 60 70

мл/дм3

Рис. 3. Зависимость остаточной концентрации нефтепро-
дуктов Сост. н.п, мг/дм3, от дозы щелочного раствора травле-
ния, мл/дм3

масленностью 75-85 % и температуре процесса 35 °С рациональным зна-
чением является величина рН = 10,5-12,2. Так, при замасленности осадка
60-70 % оптимально проводить процессы кондиционирования осадка отра-
ботанным щелочным раствором при I = 50 °С и рН = 11-11,5.

4. Рентгенофазовый анализ при использовании дифрактометра
АВУАМСЕ-В8 фирмы «Вгикег АХ8» показал, что в составе осадка после
обработки щелочным раствором содержатся СаСО3, Са8О4, кварцит 8Ю2 и
небольшое количество гиббсита у-А1(ОН)3.

5. Обоснована утилизация отработанных щелочных растворов травления
при очистке маслоэмульсионных сточных вод.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ТерещукА.И. Исследование и переработка осадков сточных вод. Львов: Высш, шк.,
1988. С. 147.

2. ТуровскийИ.С. Осадки сточных вод. Обезвоживание и обеззараживание. М.: ДеЛи
принт, 2008. 375 с.

3. Халтурина Т.И., Чурбакова О.В. К вопросу кондиционирования и утилизации
осадков промышленных сточных вод // Изв. вузов. Строительство. 2003. №11.
С. 89-92.

4. Халтурина Т.И., Стафейчук Л.В., Пчелкин А.Г., Пазенко Т.Я. Исследование воз-
можности химического кондиционирования осадка // Журн. прикл. химии. 1980.
№ 12. С. 2747-2750.

5. Халтурина Т.П., ВойтовЕ.Л., Орлова М.М., Чурбакова О.В. Исследование процес-
са реагентного кондиционирования осадка маслоэмульсионных и кислотно-ще-
лочных сточных вод металлообрабатывающих предприятий // Изв. вузов. Строи-
тельство. 2019. № 1. С. 61-71.

6. Халтурина Т.П., Войтов Е.Л., Третъяков С.Г., Чурбакова О.В. Оптимизация про-
цесса кондиционирования смешанного осадка маслоэмульсионных и кислот-
но-щелочных сточных вод // Изв. вузов. Строительство. 2018. № 5. С. 80-90.

7. Соколов Л.И. Переработка и утилизация нефтесодержащих отходов: моногр. 2-е
изд., испр. и доп. М.: Инфра-Инженерия, 2017. 160 с.

8. Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Обработка и утилизация осадков природных и сточных
вод. Самара, 2008. 204 с.

9. Палъгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. М.: Строй-
издат, 1990. 352 с.
10. Батрак А.П. Планирование и организация эксперимента. Учеб, пособие. Красно-
ярск: Изд-во СФУ, 2010. 60 с.

11. Ахназарова С.Л., КафаровВ.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической
технологии. М.: Высш, шк., 1978. С. 99-114.

12. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и
контроля. М.: Техносфера, 2004. 384 с.

Третьяков Сергей Геннадьевич, асп.; Е-шаП: 18@шаП.ги

Инженерно-строительный институт СФУ, г. Красноярск

Халтурина Тамара Ивановна, канд. хим. наук, проф.; Е-шаП: ТНа11965@уапс1ех.ги
Инженерно-строительный институт СФУ, г. Красноярск

Войтов Евгений Леонидович, д-р техн, наук, доц.

Новосибирский государственый архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
Чурбакова Ольга Викторовна, канд. техн, наук, доц.; Е-шаП: ос1шгЬасоуа@та11.ги
Политехнический институт СФУ, г. Красноярск

Получено 18.12.2020

ТгеГуакоу 8ег§еу Сеппа(Веу1сЬ, Ро81-§гас!иа1е 8Шс!еп1; Е-шаП: 18§.18@шаП.ги
8с1юо1 оГ Еп§шеегш§ апс! Соп81гис1юп оГ 8ЕИ, Кга8поуаг8к, Ки881а

КкаИнгта Татага Гуапоупа, РЮ, РгоГе88ог; Е-шаП: ТНа11965@уапс1ех.ги
8с1юо1 оГ Еп§теегт§ апс! Соп81гис1юп оГ 8ЕИ, Кга8поуаг8к, Ки881а

УоуШу Еу§ету Ееоп1(1оу1сЬ, П8с, А88. РгоГе88ог; Е-шаП: у1у@81Ь81гт.ги
Коуо81Ыг8к 81а1е Итуегзйу оГ АгсййесШге апс! САН Еп§теегт§ (ЗШзТгт), Ки881а
СЬигЬакоуа О1§а У1к1огоупа, РЮ, А88. РгоГе88ог; Е-таН: ос1шгЬасоуа@та11.ги
Ро1у1есЬтс 1п8Ши1е апс! СопзТгисйоп оГ 8ЕИ, Кга8поуаг8к, Ки881а

8Т1ШУ ОР СО^ГПООТХС ОГ ОI^-ЕМ^^8IО^ УУА8ТЕУУАТЕК
8ЕО1МЕАТ8 УУ1ТН 8РЕАТ АЕКАЬЕХЕ ЕТСНГХС 8ОЬШТО^

ОГ МЕТАЬУУОККЖС ЕХТЕКРК18Е8

1п 11118 агНс1е ргезеп! с!а!а Ггош Ше 81ис!у оГ Ше ргосе88 оГ ргосе88ш§ оП-ешиЫоп
АУа81еАУа1ег апс! ргесгрйайоп, 8реп! ауйЬ ап а1каНпе е1сЫп§ 8о1иНоп оГ Ме1а1АУОгкш§
еп!егрп8е8. То орйпихе Ше ргесгрйаНоп сопс!йюпт§ ргосе88 апс! ЬиПс! ге§и1аНп§
сйа§гаш8 ш Ше 8сПаЬ рго^гаш, гоТаТаЫе р1аппш§ оГ Ше ехрепшеп! АУа8 регГогшеб и8ш§
Ше Вох-Нип1ег шеШоб апс! шаШешабса! шос!е18 АУеге оЫашес!. 1п Ш18 Ауогк, Ше ргосе88
оГ иННхаНоп оГ 8реп! а1ка1ше е!сЫп§ 8о1иНоп8 а8 Тесйпо^ешс гаАУ та1епа18, а8 а геа^еп!
Гог ргесгрйаНоп сопШНопт^ апс! Гог оН-етиЫоп АУа81еАУа1ег ТгеаТтеп! 18 зйкНеН. ТЬе
ехрептеп! 8ЙОАУес! Ша1 ап а1каНпе е1сЫп§ 8о1иНоп сап Ье и8ес! а8 а геа^еп! Гог Ше ргосе88
оГ с1еапт§ оП-етиЫоп еГПиеп!8. ТЬе ге8и118 оГ 8Ш(1ут§ Ше сотрозШоп оГ Ше 8еШтеп1
ТгеаТеб ауйй ап а1каНпе е!сЫп§ 8о1иНоп АУеге оЫатеб и8т§ Х-гау рЬазе апа1у818 оп ап
АПУАХСЕ-П8 ШГГгасТотеТег т Ше ап§1е гап§е 20 10-60.

КеуАУОгбз: 8еШтеп1, АУа81е АУаТег, стиЕШсс! ре1го1ешп ргос!ис18, сопсШюпт^, 8реп!
а1ка1те е!сЫп§ 8о1и1юп, р1аппес! Вох-Нип1ег ехрептеп!, орйппхаТюп, асЦи81теп1
сНа§гат8, Х-гау рЬазе теШоб.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

1. Тегезкскик А.1. 1881ес1оуатуе 1 регегаЬоТка озабкоу 81осЬпукЬ уой [КезеагсЬ апс!
ргосе88т§ оГ 8еАУа§е 81ис1§е]. Еуоу: Н1§Ьег 8сЬоо1, 1988. Р. 147. (т Ки881ап)

2. Тигохзкгу 1.8. ОзаШа 81осЬпукЬ уой. ОЬехуохЫуатуе 1 оЬеххагахЫуатуе [ЗеАУа^е
81ис!§е. ПекуШайоп апс! сНзтГесНоп]. Мозсоау, 2008. 375 р. (т Ки881ап)
3. КкаИигта Т.1., СкигЪакоуа О.У. К уоргози копсШзюшгоуашуа 1 и1Шха18п овайкоу
ргошузЫеппукй 81осйпукй уой [Оп Ше 188ие оГ сопс!Шотп§ апс! иИНхайоп оГ
тс!и81па1 АУа81е АУаТег ргсирПаПоп]. 1хуе8Йуа уихоу. 81гойе1’81уо [№ау8 оГН^кег
Ес1иса1юпа1 1п81йиИоп8. Соп81гис1юп]. 2003. Ко. И. Рр. 89-92. (т Ки881ап)

4. Ккакиппа Т.1., 8/а/еускик Е.У., Рске1к1п А.С., Рахепко Т.Уа. 1881ес!оуатуе
уохтохкпозН кЫплскезко^о копс!Й8ютгоуатуа свайка [1пуе8Н§аНоп оГ Ше
р0881Ы1йу о Г скеписа! ргеслрйайоп сопсНИотп§]. 2Иигпа1 рпк1ас1поу кЫтп [Зоигпа!
оГ аррНес! скепшТгу]. 1980. Ыо. 12. Рр. 2747-2750. (т Ки881ап)

5. Ккакиппа Т.1., Уоу/оу Е.Е., Ог1оуа М.М., СкигЪакоуа О.У 1881ес!оуатуе рго!8е88а
геа§еп!по§о копсН18ютгоуатуа О8ас1ка та81оетиГ8Юппук11 1 к181о1по-811с11е-
1ос1тук11 81ос1тук11 уос! ше1а11ооЬгаЬа1ууауи8ЙсЫкЕ ргейрпуайу [1пуе811§а1юп оГ
Ше ргосе88 оГ геа^еп! сопсННопт^ оГ 81ис!§е оГ оП-етиЫоп апс! ас!с!-а1ка1те
АУа81еАУа1ег оГ Ме1аЕуогкт§ еп!егрп8е8]. 1хуе811уа уихоу. 81гойеГ81уо [№ау8 оГ
Н1§11ег ЕйисаИопа! 1п81йиИоп8. Соп81шсИоп]. 2019. Ко. 1. Рр. 61-71. (т Ки881ап)

б. Ккакиппа Т.1., Уоу1оу Е.Е., ТгеРуакоу 8.С., СкигЬакоуа О.У. Ор11т1ха181уа
рго!8е88а копсИ181отгоуатуа 8те8Йаппо§о О8ас!ка та81оетиГ81оппук11 1 к181о!по-
8Йс11е1ос11пук11 81ос1тук11 уос! [ОрТтихаНоп оГ Ше ргосе88 оГ сопсНйопт^ оГ пихес!
81ис!§е оГ оП-етиЫоп апс! ас!с!-а1ка1те АУа81еАУа1ег]. 1хуе811уа уихоу. 81гойеГ81уо
[№ау8 оГ Н1§кег ЕйисаНопа! 1п81йи11оп8. СопзТгисйоп]. 2018. Мо. 5. Рр. 80-90.
(т Ки881ап)

7. 8око1оу Е.1. РегегаЬоТка 1 иШ1ха181уа пейе8О(1егхйа8ЙсЫкй оТккойоу: топо^гайуа
[Ргосе88т§ апс! ийНхайоп оГ оП-соп1атт§ Ауа81е: топо^гарк]. Мозсоау, 2017.
160 р. (т Ки881ап)

8. КгсЫруп У.1., Раклруп Е.О. ОЬгаЬоТка 1 иШ1ха181уа О8ас!коу рпгос!пук111 81оскпук11
уос! [Ргосе881п§ апс! иННхаНоп оГ ргеирйайоп оГ паТига! апс! АУа81е АУаТегз]. Затага,
2008. 204 р. (т Ки881ап)

9. РаЕ^ипоу Р.Р., 8итагокоу М.У. ИИНха^уа рготузЫеппукй оТккойоу [ИИНхаИоп
оГтйшТпа! АУа81е]. Мозсоау, 81гоу1хс!а1, 1990. 352 р. (т Ки881ап)

10. ВаЛгак А.Р. Р1атгоуатуе 1 ог§атха181уа екзрегппепТа. ИскеЬпоуе розоЫуе
[Р1аппт§ апс! ог^атхаИоп оГ Ше ехрептеп!. 81ис!у §шс!е]. Кга8поуаг8к, РиЫ18Йт§
Йои8е оГ 8ЕИ, 2010. 60 р. (т Ки881ап)

И. Аккпахагоуа 8.Е., Ка/агоу У. У. Ор11т1ха181уа ек8рептеп1а V кЫтп 1 кЫпискезкоу
1ек1то1о§п [ОрИпйхаИоп оГ Ше ехрептеп! т сИст18Пу апс! скеписа! 1ескпо1о§у].
Мозсоау, Н1§кег 8с11оо1, 1978. Рр. 99-114. (т Ки881ап)

12. Вгапскт О., Кар1ап V. М1кго81гик1ига та1епа1оу. Ме1ос!у 1881ес!оуатуа 1 коп!го1уа
[М1сго81гис1иге оГ та1епа18. МеШосЕ оГ гезеагск апс! соп!го1]. Мозсоау, Тескпо-
8ркеге, 2004. 384 р. (т Ки881ап)
1881Ч 0536-1052. Известия вузов. Строительство. 2021. № 1

НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
АРХИТЕКТУРЫ,
ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА
И ЭКОЛОГИИ

УДК 714-112(571.1/5)

П.В. СКРЯБИН

ОПОРНЫЕ УЗЛЫ РАССЕЛЕНИЯ

КАК УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ

ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА ЮГА СИБИРИ

Проблематика пространственного развития страны связана с вопросами повышения
транспортно-коммуникационной связности обширных территорий, с обеспечением
равных возможностей развития всех административно-хозяйствующих субъектов,
расширения географии центров экономического роста. Возникающая при этом про-
блема центростремительной урбанизации обусловлена втягиванием инвестиций,
экономически активного населения, энергии и грузопотоков в несколько крупных
мегаполисов в ущерб целостному пространственному развитию обширных террито-
рий. С целью решения этой проблемы применительно к южной части Сибири мето-
дом наложения двух каркасов (транспортно-коммуникационного и ландшафтно-эко-
логического) предложены перспективные узловые точки градостроительной актив-
ности (малые города и поселки) - альтернативные мегаполисам опорные узлы
расселения и даны рекомендации по их градостроительному развитию.

Ключевые слова: градостроительство, территориальное планирование, рассе-
ление, планировочный каркас, узлы расселения, оси расселения.

ПО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-50-61

Тупиковый характер центростремительной урбанизации ставит вопрос
о необходимости поиска новой пространственной модели расселения ввиду
постоянно сжимающейся градообразующей базы не только малых и средних
городов, но и крупнейших городов - мегаполисов. Сеть городов-мегаполи-
сов представляется экспертным сообществом как неотвратимая форма гло-
бального расселения будущего (идея о мировом сетевом городе Константи-
носа Доксиадиса), как общества вечных кочевников, переселяющихся из
одного мегаполиса в другой в поисках большего заработка, более широких
возможностей и комфортного проживания. При этом обширные пространст-
ва вокруг зон влияния агломераций, оставаясь почти необитаемыми, будут
использоваться как ресурсно-сырьевая база. В связи с этим следует отметить
контрастное несоответствие темпов развития градообразующей базы мегапо-
лисов росту численности в них населения. Так, численность населения Моск-
вы и Московской агломерации возросла в разы, приблизившись к 20 млн че-
ловек, благодаря разрастанию третичного экономического сектора - сферы
услуг (торговля, гостиничное дело, общественное питание, операции с не-

© Скрябин П.В., 2021
движимостью) в ущерб первичному производственно-творческому сектору.
Третичный экономический сектор, не имея достаточно развитой производст-
венной основы для своего развития, расширяется исключительно за счет кре-
дитования со стороны банков. В то же время при наличии богатого потенциа-
ла для градостроительного развития (природных ресурсов, выходов к морям,
лесных угодий, пахотных площадей, запасов пресной и чистой воды) возни-
кает несоответствие между хозяйственно-экономической потребностью
страны в пространственном развитии, в частности Сибири с ее безграничным
потенциалом, и происходящим сегодня географическим «сжатием» градо-
строительной деятельности в несколько локальных точек на карте Сибири -
в несколько городов-мегаполисов. Для решения этого противоречия автор
выдвигает гипотезу о возможности точечным воздействием на определенные
ключевые узлы в системе расселения вызвать значимые изменения во всей
системе. Такая градостроительная «акупунктура» является стремлением пе-
ренаправить вектор градостроительной активности от центростремительной
«очаговой» урбанизации в сторону центробежного освоения благоприятных
для этого пространств.

Цель данной работы - выявить расположение альтернативных опорных
узлов расселения для пространственного развития Юга Сибири. Для дости-
жения поставленной цели следует обозначить некоторые важные задачи:

- выделить границы структурных элементов расселения южной части
Сибири;

- выявить опорные узлы расселения и охарактеризовать перспективы их
возможного развития;

- предложить обоснование возможностей градостроительного развития
под воздействием факторов расселения в южной части Сибири. Определить
факторы, результатом которых станет изменение пространственной модели
расселения на Юге Сибири.

Юг Сибири ограничен с севера Транссибирской и Байкало-Амурской ма-
гистралью, с юго-запада и с юга государственной границей с Казахстаном,
Китаем и Монголией, восточной границей Юг Сибири упирается в берег
Байкала. В рассматриваемом пространстве система расселения исторически
формировалась по двум перпендикулярным планировочным направлениям:
с конца XVI в. (1580 г.) до 1730 г. градостроительное освоение Сибири
осуществлялось в меридиональном направлении по рекам Тоболу, Иртышу,
Оби, Енисею и Ангаре с множеством их притоков [1]. С 1730 по 1880 г. освое-
ние приобрело широтное направление по линии запад - восток и было свя-
зано со строительством Московско-Сибирского тракта [2].

После строительства Транссибирской железнодорожной магистрали
(с 1880 по наши дни) рисунок планировочного каркаса южной части Сибири
приобрел сетчатый вид [3]: широтные трансконтинентальные транспортные
коридоры, протянувшиеся с запада на восток, пересекаются с меридиональ-
ными транспортно-коммуникационными связями, идущими вдоль сибир-
ских рек, протекающих с юга на север. В результате сформировались три
крупных бассейна расселения согласно трем крупным сибирским рекам:
Оби, Енисею и Ангаре [4]. В границах каждого бассейна расселения выделя-
ются расселенческие планировочные районы. Каждый район расселения
формируется из нескольких муниципальных районов, объединенных в гра-
Рис. 1. Границы структурных элементов системы расселения Юга Сибири

ницах зоны влияния центрального узла расселения. Таким образом, для сис-
темы расселения Юга Сибири характерна иерархическая последовательность
структурных элементов: бассейн расселения - планировочный район рассе-
ления - узел расселения (рис. 1).

Западносибирский бассейн расселения сформировался в бассейне Оби
и ее притока - р. Томь, объединив в своих границах четыре административ-
но-хозяйствующих субъекта - Новосибирскую и Кемеровскую области,
а также Алтайский край и Республику Алтай. Состоит из следующих плани-
ровочных районов расселения [5]:

- Новосибирский планировочный район расселения выделяется в северо-
восточной части области вокруг Новосибирской агломерации;

- Карасукский планировочный район расположен в юго-западной части
Новосибирской области и объединяет несколько муниципальных районов
вокруг узла расселения г. Карасука;

- Татарский планировочный район расселения занимает западную часть
Новосибирской области и формируется вокруг центрального узла расселения
- г. Татарска, расположенного на Транссибирской магистрали;

- Кемерово-Юргинский планировочный район выделяется в северо-за-
падной части Кемеровской области вокруг узла расселения - г. Юрга и агло-
мерационного ядра Кемерово;

- Новокузнецк-Междуреченский планировочный район расположен в
юго-восточной части Кемеровской области и формируется вокруг двух узлов
расселения - Междуреченск и Новокузнецк;

- Мариинско-Тяжинский планировочный район имеет один центр - узел
расселения г. Мариинск;

- Барнаульский планировочный район расселения вытянут вдоль север-
ной границы Алтайского края и формируется вокруг трех узлов расселения -
Барнаула, Камня-на-Оби и Славгорода;

- Бийский планировочный район расселения занимает юго-восточную
часть Алтайского края и включает два узла расселения - Бийск и Алейск;
- Рубцовский планировочный район в Алтайском крае формируется
вокруг двух узлов расселения - Рубцовска и Зеленогорска;

- Чемальский планировочный район расселения с исключительно рек-
реационной хозяйственной специализацией расположен на севере Республи-
ки Алтай вдоль р. Катунь и объединяется вокруг райцентра - пос. Немал;

- рекреационный планировочный район Телецкое озеро в северо-восточ-
ной части Республики Алтай сформирован вокруг узла - пос. Артыбаш;

- рекреационный планировочный район Усть-Кан - западная часть Рес-
публики Алтай - вокруг узла расселения Усть-Кан;

- рекреационный планировочный район Уймонская долина расположен
у подножия горы Белухи, в юго-западной части Горного Алтая, головной
узел расселения райцентр Усть-Кокса;

- Онгудайский планировочный район - межгорная котловина централь-
ной части Горного Алтая, формируется вокруг узла расселения - пос. Онгудай;

- рекреационный планировочный район Курайская долина расположен
в горной долине р. Курай, центром является пос. Акташ;

- Кош-Агачский рекреационный планировочный район выделяется на
высокогорном степном плато в юго-восточной оконечности Республики
Алтай, центр пос. Кош-Агач;

- район Чуйские белки включает вершины снежных гор и ледников юж-
ной части Горного Алтая с узлом расселения пос. Беляши.

Абакано-Енисейский бассейн расселения сформировался вдоль Енисея
и объединяет три административно-хозяйствующих субъекта: южную часть
Красноярского края, Республики Хакасия и Тыва. Этот бассейн расселения
включает несколько планировочных районов:

- Западный Ачинско-Ужурский планировочный район расселения Крас-
ноярского края формируется вокруг двух узлов расселения - Ачинска и Ужура;

- Центральный планировочный район расселения, вытянутый вдоль
Енисея в центральной части Красноярского края, формируется вокруг Крас-
ноярской агломерации;

- Восточный Канско-Зеленогорский планировочный район расположен
в восточной части вокруг узлов расселения - Канска и Зеленогорска;

- Копьёво-Ширинский на севере Республики Хакасия формируется во-
круг двух узлов расселения (Копьёво и Шира);

- на юге Хакасии выделяется Саяногорско-Абазинский планировочный
район расселения (узлы расселения Саяногорск и Абаза);

- в центральной части республики Абакано-Черногорский планировоч-
ный район (узлы расселения Черногорск, Минусинск и Белый Яр);

- планировочный район вокруг Кызыльской агломерации выделяется
в восточной части Республики Тыва вдоль истоков Енисея (на слиянии мало-
го и большого Енисея), включает множество поселков, центр агломерации -
г. Кызыл;

- Ак-Довуракский планировочный район расположен в западной части
Тывы, его центральным узлом расселения является пос. Ак-Довурак;

- Шагонарский планировочный район занимает центральную часть рес-
публики, его главный узел пос. Шагонар;
- Чаданский планировочный район расселения выделяется в срединной
части Тывы вокруг узла пос. Чадан.

Байкало-Ангарский бассейн расселения расположен в треугольнике
транспортно-коммуникационных осей БАМ - Транссиб - западное побере-
жье Байкала и включает пять планировочных районов расселения:

- Тайшет-Тулунский планировочный район расселения формируется в
западной части Иркутской области - вокруг узлов Тайшет и Тулун;

- в юго-восточной части формируется Саяно-Иркутский планировочный
район с множеством узлов расселения, среди которых самые значимые -
Залари, Саянск и Зима, а также г. Иркутск - ядро одноименной агломерации;

- Братский планировочный район формируется в северо-восточной час-
ти на берегах Ангарского водохранилища, вокруг г. Братска;

- Усть-Кутско-Ленский планировочный район выделяется в северо-вос-
точной части Байкало-Ангарского бассейна расселения вокруг г. Усть-Кута;

- Усть-Илимско-Катангский планировочный район расположен в севе-
ро-западной части Байкало-Ангарского бассейна расселения, вытягиваясь
в северном направлении от Байкало-Амурской магистрали, формируется на
основе узла расселения г. Усть-Илимска (на р. Илим - притоке Ангары).

Опорными узлами расселения предлагается считать существующие ма-
лые и средние города, а также некоторые поселки, расположенные в точках
пересечения осей планировочного каркаса и обладающие неиспользованным
потенциалом экономико-географического расположения (рис. 2).

Расположение узлов расселения по территории Юга Сибири определяет
их типологию, сложившуюся в ходе исторического процесса градостроитель-
ного освоения Сибири и формирования сибирской системы расселения, на-
чиная с ранних городов-острогов и до нашего времени - к началу XXI в. Эта
типология обусловлена наложением осей транспортно-коммуникационного
каркаса на оси ландшафтно-экологического каркаса [6]. В ландшафтно-эко-
логическом каркасе осями являются реки, которые автор различает как при-
родные оси первого, второго и третьего порядка:

- природные оси первого порядка - крупные сибирские реки Ангара,
Енисей и Обь;

- природные оси второго порядка - притоки крупных сибирских рек:
Томь, Чулым, Алей (р. Обь), Абакан, Уда, Бирюса, Кан и Туим (Енисей) и
Илим, Ока (р. Ангара);

- природные оси третьего порядка - ручьи и малые реки (Каргат, Чулым,
Абаза и Залари).

Аналогично выглядит типология осей транспортно-коммуникационного
каркаса, среди которых предлагается выделить:

- оси первого порядка - это широтные трансконтинентальные коридоры
(Транссибирская и Байкало-Амурская магистрали), границы которых вклю-
чают линию железнодорожного сообщения, автотрассу федерального значе-
ния и линейные инженерные связи (газопроводы высокого давления, высоко-
вольтные линии электропередач и нефтепроводы);

- оси второго порядка - меридиональные транспортно-коммуникацион-
ные коридоры: «Чуйский тракт» (Новосибирск - Барнаул - Горно-Алтайск -
Рис. 2. Типология узлов расселения в пространственном каркасе Юга Сибири

Монголия), трасса «Енисей» (Красноярск - Абакан - Кызыл - Монголия -
Китай), а также связь Кемерово-Новокузнецк;

- оси третьего порядка - региональные транспортные связи (автодороги
и железнодорожные ответвления).

Множественные пересечения осей транспортно-коммуникационного
каркаса (Т-образные, Х-образные и многолучевые), пересекаясь в то же
время с осями ландшафтно-экологического каркаса - природными осями,
образуют узлы расселения разного масштаба и значения. Применительно
к условиям Юга Сибири предлагается типология узлов расселения, состоя-
щая из трех групп (первого, второго и третьего порядка), в каждой из групп
выделяются крупные, средние и малые узлы расселения.

На пересечении транспортно-коммуникационных осей первого порядка
(Транссиб или БАМ) с природными осями первого порядка (реки Обь, Анга-
ра, Енисей) сформировались крупные агломерационные ядра с радиусом
зоны влияния до 240-300 км: Новосибирск, Иркутск и Красноярск. Средними
узлами второго порядка являются крупные, большие и средние города с ра-
диусом зоны влияния 50-60 км, сформированные пересечением транспорт-
но-коммуникационных осей первого порядка (Транссибом или БАМом) с
природными осями второго порядка. Например, в точках пересечения Транс-
сибом р. Томь расположен г. Кемерово (556,4 тыс. человек), на пересечении
р. Чулым - г. Ачинск (105,5 тыс.), р. Кан - Канск (88,9 тыс.).

На пересечениях теми же трансконтинентальными коммуникационными
осями малых рек и ручьев сформировались малые узлы первого порядка,
такие как Мариинск с населением в 37,9 тыс. человек (на пересечении Транс-
сибом малой реки Кия) или г. Тулун с населением в 39,7 тыс. человек (на
пересечении Транссибом малой реки Ия).

К узлам второго порядка автор предлагает отнести узлы расселения, рас-
положенные на пересечении меридиональных трансграничных осей с при-
родными осями. У сближения Чуйского тракта с берегом Оби расположен
крупный узел второго порядка - г. Барнаул (632,4 тыс.), на пересечении этой
осью реки Бия - средний узел второго порядка г. Бийск (200,6 тыс.), на сбли-
жении с р. Катунь расположен малый узел второго порядка - Горно-Алтайск
(64,5 тыс.).

Узлами третьего порядка предлагается обозначить узлы расселения,
включая малые города, поселки - административные центры муниципаль-
ных районов и сельских поселений с радиусом зоны влияния 15-20 км, кото-
рые сформировались на пересечении природных осей региональными транс-
портными связями. Крупными узлами третьего порядка являются, например,
г. Усть-Илимск (80,4 тыс.), расположенный на пересечении региональной
автодорогой р. Ангары - природной оси первого порядка. Характерный сред-
ний узел третьего порядка - малый город Ак-Довурак (13,6 тыс.) расположен
на пересечении региональной связью р. Хемчик - притока Енисея. Малым
узлом третьего порядка следует назвать райцентр Чемал (Республика Алтай)
с населением 3,6 тыс. человек, расположенный на пересечении региональной
связью - Чемальским трактом ручья Чемал, впадающего в р. Катунь - приток
Оби.

На начальном этапе возникновение узлов и их структурные различия
в системе расселения Юга Сибири объясняются воздействием транспорт-
но-коммуникационных факторов. Дальнейшее градостроительное развитие
этих узлов зависит от хозяйственно-экономических факторов: возможностей
природного ландшафта для хозяйственного освоения [7], залежей полез-
ных ископаемых, наличия энергетических ресурсов, площади плодородных
земель или условий для развития рекреационной деятельности. Эти факторы
во многих случаях определяются природно-ландшафтными условиями
(гидрографией, геологией, почвами) [8-11]. Рассматривая линейную зависи-
мость: природа - хозяйственно-экономическая деятельность - градострои-
тельное развитие - динамика численности населения, следует отметить
прямое влияние степени хозяйственно-экономической сложности узлов рас-
селения на изменения демографии. Функциональное наполнение урбанизи-
рованной среды непосредственно влияет на плотность населения и его чис-
ленность, а никак не наоборот. Таким образом, добавление каждой новой
функции в какой-либо из опорных узлов расселения приводит к росту чис-
ленности населения, а исчезновение хотя бы одной из функций ведет к убыли
этого населения. Следовательно, выявление потенциальных возможностей
для опорных узлов расселения (поселков, малых и средних городов) для того
или иного функционального наполнения расширяет их градообразующую
базу. Расширение градообразующей базы некоторых опорных узлов путем
добавления новых хозяйственных функций повысит инвестиционную при-
влекательность, обеспечит приложение труда, стабилизирует численность
населения, создаст возможности для его роста. Таким образом, имеется воз-
можность влияния градостроительными средствами на демографический
вектор расселения, а именно путем развития в ключевых узлах расселения
новых функций. Новые функции определяются на основе перспективных на-
правлений хозяйственно-экономической деятельности в новом технологиче-
ском укладе в соответствии с градостроительной типологией опорных узлов
расселения.

Результат исследования и некоторые предложения. Следует обратить
внимание на важную особенность, которая заключается в выгодном эконо-
мико-географическом расположении отдельных узлов в системе расселения.
Одновременно эти узлы расселения обладают не использованным потенциа-
лом для градостроительного развития, но имеющим ключевое значение для
пространственного развития Юга Сибири. Такие узлы расселения автор
предлагает называть «спящими» и выделяет их в каждом бассейне расселе-
ния (рис. 3).

Рассмотрим ключевые опорные узлы в границах Байкало-Ангарского
бассейна расселения, обладающие возможностями градостроительного раз-
вития:

- Тайшет (32,6 тыс.), расположенный на Х-образном пересечении двух
трансконтинентальных транспортно-коммуникационных осей первого по-
рядка Транссиба и БАМа с природной осью второго порядка - р. Бирюса,
притоком Ангары, данный узел имеет предпосылки развития в качестве про-
изводственно-транспортного узла;

- Братск, городской округ, имеющий тенденцию к развитию в агломера-
цию, расположен по берегам Ангарского водохранилища на пересечении
планировочных осей первого порядка (Байкало-Амурской магистрали и
р. Ангары), обладает мощной градообразующей базой (металлургия, электро-

Рис. 3. Опорные узлы расселения Юга Сибири
энергетика). При формировании в перспективе до 2050 г. новой меридио-
нальной транспортно-коммуникационной связи вдоль Ангары возможно
развитие Братска в качестве крупного транспортного узла;

- Усть-Кут расположен на Т-образном пересечении планировочных осей
первого порядка и одной оси второго порядка (Байкало-Амурской магистра-
ли, р. Лена и ответвления на Якутию - федеральная автотрасса «Вилюй»).
В данный момент этот узел расселения имеет предпосылки для развития в
качестве производственно-транспортного (ремонт, изготовление малых реч-
ных судов) и лесохозяйственного центра (предприятия по изготовлению
материалов и продукции из древесины);

- пос. Жигалово (5,0 тыс.), расположенный на пересечении планировоч-
ной осью третьего порядка (региональной автодорогой) истока Лены (при-
родной оси первого порядка). Данный узел благодаря своему расположению
в богатой плодородными почвами котловине Предбайкальского прогиба
имеет возможность развития в качестве крупного аграрного центра с разме-
щением сельскохозяйственных производств.

В границах Западносибирского бассейна расселения потенциальными
точками градостроительной активности являются:

- Славгород и Яровое, расположенные в западной части Алтайского
края. Развитие г. Яровое следует рассматривать в качестве бальнеологиче-
ского центра с использованием целебных свойств соленого озера, г. Славго-
род в дополнение к химической специализации может развиваться как аграр-
ный центр;

- узлы расселения г. Татарск и Карасук, находящиеся в западной и
юго-западной части Новосибирской области, имеют предпосылки для разви-
тия их как сельскохозяйственных центров с учетом формирования меридио-
нальной транспортной связи по линии Татарск - Карасук - Славгород - Руб-
цовск - Казахстан;

- Мариинск, расположенный на пересечении Транссибирской магистра-
лью р. Кия - природной оси третьего порядка (приток Чулыма, впадающего
в Обь). Планами развития здесь предусмотрено строительство предприятия
по выплавке и обработке благородных металлов в дополнение к сельско-
хозяйственной специализации;

- пос. Шерегеш, южная часть Кемеровской области, сегодня меняет свою
хозяйственную специализацию с горнодобывающей (поселок при угольных
шахтах) на рекреационную, развиваясь как горнолыжный зимний курорт;

- пять райцентров - узлов расселения в горах Алтая, которые являются
центральными узлами своих планировочных районов расселения с преобла-
дающей рекреационной специализацией (отдых, туризм и лечение). Узлы
расселения, выделяемые на ближайшую перспективу до 2050 г. - Усть-Кан,
Онгудай и Усть-Кокса и на отдаленную перспективу (до конца XXI в.) -
Кош-Агач и, возможно, горный поселок Беляши.

В Абакано-Енисейском бассейне расселения также следует выделить
ключевые узлы потенциально возможной градостроительной активности:

- Ачинск, узел расселения, расположенный на Т-образном пересечении
Транссибирской магистрали и транспортно-коммуникационной связи
Ачинск - Ужур - Шира - Сорск - Абакан - Абаза, имеет возможность разви-
тия в качестве производственно-энергетического центра на основе месторож-
дений полезных ископаемых;

- пос. Шира, находится в западной части Хакасии, в просторной степной
котловине р. Туим с четырьмя целебными озерами (Шира, Итокль, Беле и
Белое), есть возможность градостроительного развития в рамках рекреацион-
ной и аграрной хозяйственной специализации;

- Ак-Довурак, расположен у западной границы Тывы, способен форми-
ровать вокруг себя зону интенсивного градостроительного освоения, вклю-
чая хозяйственно связанные с ним населенные пункты (Кызыл-Мажалык,
Шекпээр, Дон-Терезин, Барлык, Бижиктиг-Хая) с аграрной специализацией.
Городской округ имеет предпосылки к превращению в транспортный узел
по мере развития новой трансграничной планировочной связи второго по-
рядка Красноярск - Абакан - Ак-Довурак - Монголия - Китай, дублирующей
трассу «Енисей».

Выводы. 1. Планировочная организация системы расселения Юга Сиби-
ри включает три иерархических уровня: бассейны расселения, планировоч-
ные районы расселения и узлы расселения.

2. Расположение узлов расселения обусловлено пересечением типологи-
чески разных планировочных осей (природных и транспортно-коммуникаци-
онных), что определяет типологию этих узлов, включая специализацию,
функциональное наполнение и размеры. Каждому типу узлов соответствует
определенный радиус зоны влияния, который составляет от 240 до 300 км -
для агломерационных ядер и до 15-20 км - для административных центров
сельских поселений.

3. Сочетание границ зон влияния расселенческих узлов обусловливает
границы планировочных районов расселения, а природно-ресурсный потен-
циал и ландшафтно-экологические условия определяют их градостроитель-
ное развитие. Развитие опорных узлов расселения как новых точек градо-
строительной активности позволяет избежать «сжатия» градостроительной
активности в несколько крупнейших сибирских мегаполисов и уравновесить
пространственное развитие Юга Сибири.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. РезунД.Я., Василевский Р. С. Летопись сибирских городов. Новосибирск: Новосиб.
кн. изд-во, 1989. 304 с.

2. Катионов Ю.Н. Московско-Сибирский тракт на картах, чертежах и рисунках.
XVIII - XIX вв. Новосибирск: Изд-во НГПУ, 2006. 186 с.

3. Ременцов А.Н., Савельев Ю.Е. Из истории создания Великого Транссибирского
железнодорожного пути (вековой юбилей Транссиба): учеб, пособие / МАДИ
(ГТУ). Москва, 2003. 70 с.

^.Митягин С.Д. Градостроительство. Эпоха перемен. СПб.: Зодчий, 2016. 280 с.

5. Скрябин П.В. Особенности и проблематика градостроительного освоения террито-
рии Горного Алтая // Изв. вузов. Строительство. 2010. № 2. С. 66-74.

6. Скп81а11ег РЕ П1е хеп1га1еп Ог1е т 8йск1еи18с111апс1. Зепа: Си81ау Ивсйег, 1933.

7. Большаков А.Г. Градостроительная организация ландшафта как фактор устойчиво-
го развития территории: дис. ... д-ра архитектуры. М., 2003. 424 с.

8. Наагеп СУ., СаПег С., Ои 8. Ьапбвсаре р1апшп§. Тйе Ьа818 оГ8И81атаЫе 1апс18саре
с!еуе1ортеп1. Ее1рх1§: Гебега! А^епсу Гог ХаШге Сопзегуабоп, 2008, 52 р.
9. МсНаг§. Эе8т§ ауйй паТиге. Ысау Уогк: ЫаТига! Н181огу Рге88 ЭоиЫебау &
Сошрапу, 1пс., 1971. 198 р.

10. Ва1кепко1 К, Сизктап 8.А., 81ог/ег А.Т., ПАиК Ь.Р. ЕапсЕсаре Оепейсз: Сопсер18,
МеЙюсЕ, АррНсаИопз. АУйеу & 8оп8 Ихк, 2016. 288 р.

И.АИт 8., ТУа1$к С. 81га1е§1с 8раИа1 Р1аппш§ ш Еигореап Сйу-Ке§1оп8: Рага11е1
Ргосе88е8 ог ЭГуег^еп! Тга]ес1опе8? МаупооШ: ЫаНопа! Ишуег8Йу оГ 1ге1апс1,
2010.40 р.

Скрябин Павел Владимирович, канд. архитектуры

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Получено после доработки 16.12.2020

ЗкгуаЫп Рауе! У1а(1ишгоУ1сЬ, РИГ)

8аш1-Ре1ег8Ьиг§ 81а1е Ишуегзйу оГ АгсййесТиге апс! С1уй Еп§шеегш§, Ки881а

8ИРРОКТЕХС 8ЕТТЕЕМЕАТ ?ЮОЕ8 А8 С(ЖЫТКЖ8

ГОК ТНЕ 8РАТ1АИ ГКАМЕУУОКК ОЕУЕЕОРМЕАТ

ОГ ТНЕ 8ОИТН ОГ 81ВЕК1А

ТЬе ргоЫеш8 оГ 8раИа1 Йеуе1оршеп1 оГ Ше соипТгу аге соппесТеб ауйЬ Ше 188ие8 оГ
шсгеа8ш§ Ше 1гап8рог1 апс! сотшишсайоп соппесйуйу оГ уа8! 1еггйопе8, еп8ипп§ едиа!
оррогШтйез Гог Ше Йеуе1ортеп1 оГ ай аШштзйаЙуе апс! есопопис епШ1е8, ехрапШп§
Ше §ео§гарЬу оГ Ше сеп!ег8 оГ есопопис §гоауШ. ТЬе ге8иШп§ ргоЫет оГ сепйгреТа!
игЬатхайоп 18 саизеб Ьу Ше аНгасйоп оГ туе81теп1, есопописайу асйуе рори1а!юп,
епег^у апс! саг§о Поау8 1о 8еуега1 1аг§е те§ас1йе8 а! Ше ехрепзе оГ Ше т!е§га1 8райа1
Йеуе1ортеп1 оГ уа8! 1еггйопе8. 1п огйег 1о 8о1уе Ш18 ргоЫет т ге1айоп 1о Ше 8оиШегп
раг! оГ 8Шепа Ьу 1Ье теШой оГ 8ирегппро8т§ 1ауо 1гатеАУОгк8 (1гап8рог1 апс!
соттитсайоп апс! 1апЙ8саре-есо1о§1са1) ргот18т§ поба! рот!8 оГ игЬап с!еуе1ортеп1
асбуйу (8та11 сЫе8 апс! 1оауп8) аге ргорозес! - акегпайуе геРегепсе рот!8 оГ 8еП1етеп1
1о те^асЫез апс! гесоттепбайопз аге §1уеп 1ог Шеи игЬап с!еуе1ортеп1.

КеуАУОГЙ8: игЬап р1аппт§, Теггйопа! р1аппт§, 8е111етеп1, р1аппт§ 1гатеАУОгк,
8еШетеп1 пос1е8, 8еП1етеп1 ахе8.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

1. Кехип Э. Та., УазИеузкгу К.8. Ее1ор18’ 81Ыг8к1кЬ §огос!оу [СЬготс1е о!ЫЬепап СШез].
Коуо81Ыг8к, Коуо81Ыг8к Воок РиЫ18Ып§ Ьои8е, 1989. 304 р. (т Ки881ап)

2. Кайопог ТиТЫ. Мо8коУ8ко-81Ыг8к1у 1гак1 па кагГакЬ, сЬегТе/ЬакЬ 1 пзипкакЬ. XVIII -
XIX уу. [ТЬе Мо8СОАУ-81Ьепап гаЙАУау оп тар8, с1гаАУт§8 апс! с1гаАУт§8. XVIII - XIX
сепШпез]. Хоуо81Ыг8к, РиЫ18Ып§ Ьои8е о1*Хоуо81Ыг8к 81а1е Реба§о§1са1 ИтуегзНу,
2006. 186 р. (т Ки881ап)

3. Кетеп18оу А.И., 8ауеГеу Уи.Е. I/ 181огп 8охс1атуа УеНко^о Тгап881Ыг8ко§о
хЬе1ехпобогохЬпо§о риб (уекоуоу уиЫ1еу Тгап881Ьа) [Егош Ше ЫзТогу оР Ше Сгеа!
Тгап8-81Ьепап КаЙАУау (Ше сепТепагу оРШе Тгап8-81Ьепап КаЙАУау)]. Мозсоау, 2003.
70 р. (ш Ки881ап)

А.МНуа&п 8.Э. Сгайо81гойеГ81уо. Ерокйа регешеп [Сйу Ьиййш§. Типе оР сЬап^ез].
8аш1 Ре1ег8Ьиг§, 2016. 280 р. (ш Ки881ап)

5. 8кгуаЫп Р.У. О8оЬеппо8Й 1 ргоЫешаНка §гаск)81гойеГпо§о озуоетуа Теггйогй
Сотого А11ауа [ТЬе ргоЫет8 оР Ше ИгЬап р1аппт§ Йеуе1ортеп1 оР Ше 1еггйопе8
оР Ше НШу АЬау]. 1хуе811уа уихоу. 81гойе1’81уо [№ау8 оР Н1§Ьег Ейисайопа!
1п81йийоп8. Соп81гисйоп]. 2010. Ыо. 2. Рр. 66-74. (т Ки881ап)
6. СкгЫаИег ЯС Э1е хеп1га1еп Ог1е т 8йск1еи18с111апс1. Зепа, ОивТау Р18с11ег, 1933.

7. ВоГзкакоу А. С. Огас1о81го11еГпауа ог§ап!ха181уа кпШкайа как ГакТог шТоусЫуо^о
гахуШуа ТеггИогп: сШ. ... скга агкЫТекТигу [ИгЬап 1апс18саре ог^атхаИоп а8 а ГасТог
оГ 8и81атаЫе с1еуе1ортеп1 оГШе ТетТогу: ск88. ... Э8с]. Мозсоау, 2003. 424 р. (т
Ки881ап)

8. Наагеп С. V., (ЗаПег С., Ои 8. ЬапШсаре р1аппт§. Тке Ьа818 оГ 8и81атаЫе кпШсаре
с1еуе1ортеп1. Ье1рх1§, Еес1ега1 А^епсу Гог ЫаТиге СопзегуаИоп, 2008. 52 р.

9. МсНаг§. Эе8т§ ауШ1 паТиге. ЫеАУ Уогк, ЫаТига! Н181огу Рге88 ЭоиЫес1ау &
Сотрапу, 1пс., 1971. 198 р.

10. Ва1кепко1 И., Сизктап 8.А., 81ог/ег А.Т., Ь.Р. ЬапШсаре Оепейсз: Сопсер18,
МеШоШ, АррНсаИопз. АУПеу & 8оп8 ЫсЦ 2016. 288 р.

И.АШп 8., №а1$к С. 81га1е§1с 8раИа1 Р1аппт§ т Еигореап СИу-Ке§1оп8: Рага11е1
Ргосе88е8 ог Э1уег§еп1 Тга]'ес1опе8? МаупооШ, ЫаИопа! ИшуегзИу оГ1ге1апс1, 2010.
40 р.
1881Ч 0536-1052. Известия вузов. Строительство. 2021. № 1

УДК 711.4-112(4)

А.Е. БАЛАКИНА, В. ХЕРБЕЗ

ОБ АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЯХ
В КОНТЕКСТЕ ИСТОРИКО-ПРИРОДНЫХ ЗАПОВЕДНИКОВ
(НА ПРИМЕРЕ СКАДАРСКОГО ОЗЕРА В ЧЕРНОГОРИИ)

Рассмотрены типы и архитектурно-планировочные решения поселений в районе
Скадарского озера с целью создания рекомендаций по их реконструкции и восста-
новлению аутентичного архитектурного образа Скадарского озера, а также примене-
ния малых архитектурных объектов в туристических целях в уже сложившейся исто-
рико-культурной среде.

Подтверждена необходимость сохранения архитектурного наследия, его реконст-
рукции, ревитализации и возможность использования малых архитектурных объек-
тов в туристических целях в сложившейся историко-культурной среде на Скадар-
ском озере. Показано, что Скадарское озеро следует рассматривать как единое целое
и малые архитектурные объекты представляют наиболее эффективные и гибкие
планировочные решения, приближающие человека к природе, применение которых
не нарушит гармонию в существующей среде.

Ключевые слова: архитектурное наследие, заповедник, устойчивость, архитек-
турный образ, малые архитектурные объекты, историко-культурная среда.

ПО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-62-71

Скадарское озеро, две трети которого принадлежат Черногории и одна
треть Албании, является самым большим озером на Балканском полуострове.
Этот ценный природный ресурс с богатым историко-культурным наследием
требует особого подхода с учетом уже созданной историко-культурной
среды, а также применения принципов устойчивого развития. Один из пяти
заповедников в Черногории, Скадарское озеро, территория которого принад-
лежит трем муниципалитетам, находится в 20 км от столицы Черногории,
г. Подгорица. В бассейне Скадарского озера выделяются три пространствен-
ных сегмента, которые принадлежат трем муниципалитетам, - Краина и
Црмница принадлежат муниципалитету Бар, Риечка нахия муниципалитету
Цетинье, Лешанска нахия, Зета и Малесия расположены в муниципалитете
Подгорица (рис. 1).

Актуальность темы обосновывается необходимостью реконструкции за-
брошенных домов в поселках на Скадарском озере в целях восстановления
традиционного архитектурного образа поселений, а также применения но-
вых, устойчивых, архитектурно-планировочных решений для развития тури-
стической деятельности. Задачи исследования - анализ основных типов
поселков и домов, определение их характеристик, поиск новых архитектур-
но-планировочных решений, необходимых для развития туристической дея-
тельности. Объекты исследования - поселения на Скадарском озере. Цель ис-
следования состоит в выявлении ключевых проблем, встречающихся в про-
цессе создания и восстановления аутентичного архитектурного образа

Скадарского озера, и в составлении рекомендаций для будущих архитектур-
но-планировочных решений в уже созданной историко-культурной среде.
Метод исследования включает анализ и обобщение опыта проектирования
и строительства на Скадарском озере и за рубежом, а также систематизации
научных разработок, представленных как в отечественной, так и зарубежной
литературе.

Восстановление архитектурного образа и будущее строительство на
Скадарском озере требуют особого подхода, так как основной характеристи-
кой строительства в уже созданной историко-культурной среде с архитектур-
ным наследием является отражение «духа местности» и выражение в объекте
не только архитектурных параметров, но и истории локального места [1].
Изучение подобной темы требует привлечения обширного исторического
и историко-архитектурного материала, лишенного привычного разделения
на только архитектуру зданий, только градостроительство и т.д. [2] и обеспе-
чивающего возможность реконструкции архитектурного образа Скадарского
озера. Главное препятствие в реконструкции архитектурного образа Скадар-
ского озера заключается в том, что нет соответствующей научной базы для
упомянутой территории, которая бы позволила создать экспериментальные
архитектурно-планировочные решения. Отсутствие экспериментальных
разработок и научной базы по КО и ОРК (курортно-оздоровительный и обра-
зовательно-рекреационный комплекс) в экологических поселениях - одна
из причин нерационального природопользования, сложностей освоения
территории для экологических поселений, проблем сложившейся системы
расселения, отставания в экономическом развитии малого и среднего бизнеса
[3, 4].

В настоящее время сельские поселения представляют собой компактный
тип поселка, который состоит из отдельно стоящих домов, расположенных на
небольшом расстоянии друг от друга, или групп домов, объединенных в жи-
лые комплексы [5]. Как уже отмечалось, главные факторы, влияющие на раз-
витие Скадарского озера, - это природные условия и историко-культурные
предпосылки. Реконструкция и ревитализация архитектурного наследия на
Скадарском озере может способствовать возрождению культурных ценно-
стей, охране и восстановлению исторического наследия, а также улучшить
экономическое положение местных жителей, предоставляющих туристиче-
ские услуги [6]. Следует развивать функциональное наполнение на Скадар-
ском озере: культурно-просветительские мероприятия, исследования, обра-
зование, спорт, рыбалка, экскурсии, мероприятия развлекательного и этно-
графического характера, а также разные виды туризма: оздоровительный,
аграрный, религиозный, познавательный, рекреационный и др. [7].

Кроме реконструкции архитектурного образа Скадарского озера необхо-
димо проектирование новых архитектурно-планировочных решений. Их
применение на территории Скадарского озера сможет раскрыть его культур-
но-исторический и туристско-рекреационный потенциал и подчеркнуть под-
линно сохранившиеся объекты традиционной архитектуры, дома и деревни,
созданные в единстве природных условий и хозяйственной деятельности.
Формат поселения и связанные с ним представления о жизни людей на терри-
тории озера могут быть разными, включая традиционные дома и нетрадици-
онные формы, отвечающие этническим, футуристическим или фантастиче-
ским запросам туристов (колокольни, капсулы, сафариты, палатки, домики
на деревьях, эпи, старинные караваны, старинные трейлеры и юрты) [8]. Для
минимального воздействия новых архитектурно-планировочных решений на
окружающую среду следует применять архитектурные объекты из облегчен-
ных оболочек, переплетенного углеродного волокна, мембраны из фторо-
пласта, из измельченных раковин моллюсков, кирпичей из микроорганизмов
и биоцемента и т.д. [9]. Необходимость применения новых материалов и
форм в архитектуре приближает нас к моменту единения с природой и гармо-
низации нашего будущего [10]. Такая архитектура позволит создавать среду
обитания человека, не разрушающую природный баланс и возможно даже
его восстанавливающую [И].

Вопросы архитектурно-градостроительного наследия в условиях суще-
ствующей историко-культурной среды являются весьма актуальными и рас-
сматриваются в работах ряда авторов, как отечественных, так и зарубежных,
например, Т.Е. Быстровой, А.Е. Балакиной, В.С. Шульгиной, Г.Ф. Валеевой-
Сулеймановой и т.д.

В процессе исследования был проведен анализ типовых поселений и до-
мов на Скадарском озере. В пределах анализируемого пространства сети на-
селенных пунктов выявлено наличие трех типов поселений: компактный,
раздробленный и переходно-раздробленный. На их формирование большое
влияние оказали морфология местности и климатические условия.

В результате среди многочисленных поселений на территории Скадар-
ского озера выбраны четыре типовых приозерных поселения для более под-
робного анализа: Враньина, Риека Црноевича, Жабляк Црноевича и Вирпа-
зар. Пос. Враньина принадлежит муниципалитету Подгорица, пос. Риека
Црноевича и Жабляк Црноевича принадлежат муниципалитету Цетинье,
пос. Вирпазар муниципалитету Бар.

Пос. Враньина (рис. 2) расположен на склоне одноименного острова, в
северной полосе Скадарского озера, компактного типа, что диктуется как
ландшафтом, так и повседневной жизнью местных жителей.
Рис. 2. Пос. Враньина

Пос. Риека Црноевича (рис. 3) смешанного типа, имеет важное значение
в истории Черногории, своим положением и историческими памятниками
выделяет эту часть Скадарского озера.

На скалистом холме конической формы находится самый известный ис-
торический памятник всего региона - Жабляк Црноевича (рис. 4). У подно-

Рис. 3. Пос. Риека Црноевича
Рис. 4. Жабляк Црноевича

жия исторического Жабляка Црноевича, на склонах одноименного конуса
и доминирующего холма (высота 129 м) возникло поселение, которое за
долгое и бурное прошлое много раз меняло свою форму, размер и значение.

Пос. Вирпазар (рис. 5) расположен в месте слияния двух рек. Дома в Вир-
пазаре каменные, в подвале каждого дома магазин, так как первый этаж пока

Рис. 5. Пос. Вирпазар
используется для проживания. Помимо этих домов, есть здания, предназна-
ченные только для торговли, построенные по образцу турецких магазинов.

Анализ населенных пунктов показал, что дома в основном построены на
изогипсах, но есть дома, расположенные параллельно изогипсам, обычно это
бывает с одноэтажными домами. В большинстве населенных пунктов на Ска-
дарском озере можно найти заброшенные дома и участки, на которых нахо-
дятся только остатки бывших домов. Деревни опустели, часть старого архи-
тектурного наследия постепенно уничтожается. Согласно общей характери-
стике вышеупомянутых поселков на Скадарском озере, типовой дом - это
дом с двухскатной крышей, с трактиром, подвалом и двором, которые пред-
ставляют единое целое со строго определенным назначением. Одноэтажный
дом - самый простой и распространенный тип дома, что подтверждается от-
носительно большим количеством сохранившихся домов. Обычно их строи-
ли на одной стороне скалы, чтобы из земли выступала лишь небольшая часть.
Длина дома в полтора или в два раза больше, чем ширина, построены дома на
прочном фундаменте. Особенности дома - крутые внешние лестницы, пер-
вый этаж с мощными каменными столбами, а также просторная веранда, ко-
торая делает дом ценным микропространством. Дома каменные с толстыми
массивными стенами, лестницы тоже каменные, подъезды застелены дере-
вянным полом, как и все комнаты. Конструкция крыши из дерева, кровельное
покрытие из соломы, каменных плит, черепицы. Уклон кровельной плоско-
сти от 20 до 30°.

Камень - единственное и основное средство строительства. Каменные
стены, казалось бы, все одинаковые, по большей части различаются склеи-
вающим материалом, что приводит к разным способам укладки. Пространст-
во под террасой, где обычно размещают лодку и рыболовные снасти, пере-
крыто сводчатой каменной конструкцией. Изнутри стена оштукатурена,
а снаружи демонстрирует свою естественность. Специальной горизонталь-
ной теплоизоляции нет, потому что дома в основном строятся на каменистом
грунте, на камне, который не промокает. Проемы небольших размеров за счет
максимального удержания тепла зимой и тени летом. Дверные коробки и по-
доконники обычно изготавливаются из одного или нескольких больших кус-
ков камня. Характерной чертой домов на Скадарском озере является то, что
объемно-планировочное решение диктуется жизненным опытом, из которого
вытекают простота и функциональность. Все максимально компактно и тес-
новато, насколько позволяет нормальное удовлетворение жизненных потреб-
ностей.

Основные проблемы в зоне Скадарского озера - отсутствие экологиче-
ского регулирования и вследствие этого деградация природного ландшафта,
сокращение традиционной хозяйственной деятельности, недостаточное раз-
витие объектов инфраструктуры, сложная экономическая ситуация в регио-
не, нереализованные природные и человеческие ресурсы. Также проблемой
является то, что большинство поселков изолированы от муниципального
центра и только осуществляют прямой контакт с озером, представляющим
важную опору их жизнедеятельности и развития. Большая часть построек по-
теряла свою первоначальную ценность из-за непрофессиональной реконст-
рукции. Однако меньшее количество зданий можно сохранить в их нынеш-
нем состоянии, при этом определенные ценности будут восстановлены
посредством реабилитации и частичной адаптации. Эта степень архитектур-
ного вмешательства подразумевает удаление вновь созданных элементов,
чуждых этой архитектуре, а также особый подход к отделке фасада, проемов
и т.д., что означает попытку визуально соединиться с объектами окружаю-
щей ценности.

Урбанизация и основные характеристики современной застройки не
обошли стороной бассейн Скадарского озера, и в нем происходят многочис-
ленные действия, приводящие к угрозе и разрушению природной среды.
В районе Скадарского озера находится значительное количество ценных
зданий, которые можно отремонтировать по сохранившимся остаткам мате-
риалов. Объекты этой группы следует реконструировать как по хронологи-
ческой преемственности, так и по методу аналогии. Адекватный подход
к охране историко-архитектурного наследия требует возрождения жилых
построек с целью сохранения их аутентичных градостроительных и худо-
жественно-эстетических ценностей. Проектирование новых частей поселе-
ний должно быть согласовано с размерами унаследованных построек, важ-
но избегать расхождений между старыми и новыми материалами, элемен-
тов ложного историзма или элементов, характерных для практики широко
принятых местных или региональных стилей строительства. Все вновь пла-
нируемые здания в пределах Скадарского озера в принципе должны соот-
ветствовать аутентичным архитектурным особенностям унаследованной
конструкции как с точки зрения характерных размеров и их сборки, так
и использования материалов. Строительство новых зданий возможно при
условии, что они вписываются в существующую среду с учетом их архитек-
турного выражения.

Для временного проживания туристов и развития новых функциональ-
ных наполнений в дикой природе Скадарского озера, а также для того чтобы
приблизить человека к природе, авторы предлагают гибкие и устойчивые ма-
лые архитектурные объекты (рис. 6).

Объемно-планировочнным решением малых архитектурных объектов
могут быть легкие домики, жилье в форме сфер, кочевые юрты, индейские
вигвамы, дома на деревьях, комфортные шатры, футуристичные сферы и кап-
сулы, размещенные посреди дикой природы и далеко от цивилизации. Срав-
нивая примеры мирового опыта в сфере архитектурно-планировочных ре-
шений для временного проживания туристов, авторы пришли к выводу, что
главными характеристиками малых архитектурных объектов являются ус-
тойчивость, экологичность, скорость производства, низкие эксплуатацион-
ные и логистические затраты, энергоэффективность, быстрое исполнение
и короткие сроки монтажа.

Рис. 6. Примеры малых архитектурных объектов
Выводы. Природный и культурный ландшафты Скадарского озера с
аутентичной традиционной архитектурой создают уникальную среду обита-
ния. В последние годы ведется интенсивная строительная деятельность, ко-
торая во многих деталях и в целом нарушает интимность и выразительность
всей обстановки. Наблюдается небрежное отношение к историческому
фольклорному дому, отказ от традиционных архитектурных форм, введение
новых материалов массового производства, разрушение и отказ от специ-
фики местного колорита.

Для восстановления традиционного архитектурного образа поселений на
Скадарском озере рекомендуется проектировать новые архитектурно-плани-
ровочные решения с целью достижения предпочтительного внешнего вида
однородного целого, сохранять высоту зданий, характерную для общей кар-
тины населенного пункта и беспрепятственного обзора, обработка фасада т.е.
его вид, по направлению к озеру или улице должна быть каменной, кровель-
ное покрытие - битумная черепица или аналогичная черепица с патиной
красноватого цвета обожженной земли, наклонные крыши, одно- и двухскат-
ные, с уклоном плоскостей кровли 18-25°. Рекомендуется изготавливать две-
ри и окна из дерева (натурального или окрашенного) с деревянными ставня-
ми, которые служат физической защитой, перемычки, подоконники, дверные
коробки и подоконники обрабатывать камнем.

Для временных построек в дикой природе для туристических целей на
территории Скадарского озера предлагается использовать малые, устойчи-
вые архитектурные объекты, которые гармонично вписываются в окружаю-
щую среду и будут представлять дополнительное функциональное наполне-
ние, обеспечивающие как размещение туристов, так и проведение традици-
онных мероприятий, фестивалей, обучения и т.д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Валеева-Сулейманова Г.Ф., Харченко Н.Н. Новые объекты в архитектурно-
исторической среде бывшей Госпитальной слободы г. Казани (ныне ул. Мушта-
ри, ул. Щапова, ул. Волкова, ул. Бутлерова) // Изв. КГАСУ. 2015. № 4(34).
С. 25-32.

2. Балакина А.Е., Дуничкин И.В., Кочанов О.А., Золотарев А.А. Экологически ориен-
тированные курортно-оздоровительные и образовательно-рекреационные ком-
плексы // Пром, и граждан, стр-во. 2017. № 9. С. 30-32.

3. Седова А.В., Балакина А.Е. Экологический туристско-рекреационный этнокластер
«Бахчисарайский» (Республика Крым): Целесообразность развития, специфика
и перспективы уникального района // Науч, обозрение. 2016. № 12. С. 22-26.

4. Дедок В.М. Современное состояние и перспективы развития глэмпинга в мировой
индустрии гостеприимства // Современные тенденции развития международного
туризма в мире и Республике Беларусь в условиях глобализации: материалы
междунар, науч.-практ. конф. Минск: Белорус, гос. ун-т, 2018. С. 32-38.

5. Хербез В. Условия формирования архитектурных кластеров в особо ценных запо-
ведниках (на примере Скадарского озера, Черногория) // Вести. БГТУ им. В.Г. Шу-
хова. 2020. № 6. С. 100-106.

6. Быстрова Т.Ю. Архитектурно-градостроительное наследие малых горнозавод-
ских поселений Урала в контексте устойчивого развития // Академический вест-
ник УралНИИпроект РААСН. 2017. № 2. С. 26-31.
7. Бабич П., Вуксанович К. Пространственный план специального назначения,
национальный парк Скадарское озеро. Кн. 2 / Институт урбанизма и проекти-
рования по заказу Министерства устойчивого развития и туризма Черного-
рии. 2018. С. 281. Режим доступа:Ше:///С:/И8ег8/и8ег/ ОоАУп1оаПз/КХЛСА%2
02%20-%20АХАБ1Т1СК1%200Ю%20(3).рс1Г (дата обращения: 25.10.20).

Ъ.Мапс I. С1и81ег8 а8 а ЕасТог оГ Кига1 Тоипзш СошреТйАепезз: МопТепе^го
Ехрепепсез // Визшезз ЗузТеш Кезеагсй. 2013. Уо1. 4. Ыо. 2. Р. 94-107.

9. Вуксанович Д., Попович С. Архитектурный атлас Черногории / Республика Чер-
ногория, Министерство экономического развития, по заказу Технического со-
трудничества Германии. 2006. 36 с.

10. У морина Ж.Э. Бионическая архитектура как способ достичь экологического
баланса с природой // Символ науки. 2017. Т. 2. № 1. С. 200-201.

11. Витюк Е.Ю., Уморина Ж.Э. Природные технологии как новый принцип формо-
образования в архитектуре // Вести. ТГАСУ. 2018. № 4. С. 55-64.

Балакина Алевтина Евгеньевна, канд. архитектуры, доц.

Национальный исследовательский Московский государственный строительный
университет

Хербез Веленка, асп.

Национальный исследовательский Московский государственный строительный
университет

Получено после доработки 24.12.2020

Ва1акта А1еуТта Еу§етеупа, РИГ). А88. РгоТеззог

Ыабопа! Кезеагсй Мозсоау 81аТе ИпАегзйу оГ САП Еп§теегт§, КиззГа

КЬегЬех Уе1епка, РозТ-^гаПиаТе ЗТиПепТ

ХаТюпа! Кезеагсй Мозсоау 81аТе ИтуегзПу оГ САП Еп§теегт§, КиззГа

АВОЕГТ АКСШТЕСТЕГКАЬ АХО РБАХХ1ХС 8ОШТКЖ8

IX ТНЕ СОХЫТЮХ8 ОГ Ш8ТОК1САБ АХО ХАТ1ЖАБ КЕ8ЕКУЕ8
(ОХ ТНЕ ЕХАМРЬЕ ОГ БАКЕ 8КАОАКIX МОХТЕХЕСКО)

Тйе 1уре8 апП агсййесТига! апП р1апшп§ зоййюпз о Г 8е111ешеп18 ш П1е агеа оГ
Баке ЗкаПаг аге сопзМегес! т огбег 1о сгеаТе гесоттепПайопз 1бг Шей гесопзТгисйоп
апП гезТогайоп оГ П1е аиШепйс агсййесТига! 1та§е оГ Баке ЗкаПаг, а8 АУе11 а8 Ше
и8е о1т§ 8та11 агсййесТига! оЬ)ссГз 1бг Ше ригро8е8 оГ Тоипзш, т Ше а!геаПу езТаЬПзйес!
ЫзТопса! апП си!Тига! епуйопшепТ.

ТБе пееб 1о ргезегуе, гесоп81гис1 апП геуйаПхе Ше агсййесТига! йегйа^е апП Ше аЫШу
1о и8е 8та11 агсЫТесТига! оЬ)ссГз 1бг Ше ригро8е8 оГ Тоипзт ш Ше ех1зТш§ ЫзТопса!
апс! сиПига! епуйошпепТ оп Баке ЗкаПаг йауе Ьееп сопйгшеП.

1Т 18 зйоауп Ша! Баке ЗкаПаг зйоиЫ Ье сопзМегес! аз а зш§1е АУЙо1е, апс! Ша! зша11
агсЫ!ес!ига! оЬ)ес!з гергезеп! Ше шоз! еЛес!Ае апс! ПехПЯе р1апшп§ зоЫЕопз Ша!
Ьпп§ реор1е с1озег 1о паТиге, Ше изе оР ауЫсй ауй! по! ую!а!е Ше йагшопу оР Ше ех!з!ш§
епуйошпеп! апс! Ше 1аке.

КеуАУОгПз: агсЫ!ес!ига! йегйа^е, гезегуе, зизТашаЬППу, агсЫ!ес!ига! йпа^е, зша11
агсЫ!ес!ига! оЬ)ес1з, ЫзТопса! апс! сиЙига! епуйопшепТ.

КЕЕЕКЕХСЕ8

1. Уа1еуеуа-8и1еутапоуа О.Е., Ккагскепко У.У. Хоуууе оЬ”уекТу у агкййекТигпо-ГзТоп-
сйезкоу згебе Ьуузйеу ОозрйаГпоу з!оЬос!у Кахат (пупе и!. МизЫап,
и!. Зйсйароуа, и!. Уо!коуа, и!. ВиНегоуа) [№ау оЬ)ес!з т Ше агсййесТига! апс! ЫзТо-
пса! епуйопшепТ оР Ше Тогтег Нозрйа! зеТНетепТ оР Кахап (поау МизЫап ЗТгееТ,
Зйсйароу ЗТгееТ, Уо!коу ЗТгееТ, ВиПегоу ЗТгееТ)]. Ххуезйуа КСА8И [КСА8И Ысауз].
2015. Ыо. 4 (34). Рр. 25-32. (т КиззГап)
2. Ва1акта А.Е., Еитсккт I. V., Коскапоу О.А., 7о1о1агеу А.А. Еко1о§1ске8к1
опуепйгоуаппууе кигог!по-охс!огоуНе1’пууе 1 оЬгахоуа1е1’по-гекгеа181оппууе
кошр1ек8у [Епу1гоптеп1а11у опепТес! гезогТ апс! гесгеайоп апс! ейисайопа! апс!
гесгеайопа! сошр1ехе8]. РгошузЫеппоуе 1 ^гахкйашкоуе 81гоке1’81уо [1пс!и81па1
апс! С1У11 еп§теепп§]. 2017. Ыо. 9. Рр. 30-32. (т Ки881ап)

Ъ.ВеАоча А.У., Ва1акта А.Е. Еко1о§1ске8к1у 1ип818ко-гекгеа18юппуу е!пок1а81ег
«Ваккск18агау8к1у» (Ке8риЫ1ка Кгут): Т8е1е8ооЬгахпо8Й гахуШуа, 8ре181йка 1
регзрекйуу иткаГпо^о гауопа [Есо1о§1са1 1оип81 апс! гесгеайопа! е!кпос1и81ег
«ВакксЫзага!» (КериЬНс оГ Сптеа): Ееа81ЫН1у оГ с!еуе1ортеп1, 8ресН1С8 апс!
рго8рес!8 оГ а итдие агеа]. Ыаискпоуе оЬохгетуе [Зиепййс геугеАу]. 2016. Ыо. 12.
Рр. 22-26. (т Ки881ап)

4. Рес1ок У.М. Зоугетеппоуе 8О81оуатуе 1 регзрекйуу гахуШуа §1етрт§а V пигоуоу
тйшйп §081ергпш81уа [Сиггеп! 81а1е апс! рго8рес!8 оГ §1атрт§ с!еуе1ортеп1 т Тке
§1оЬа1 козркаНТу тйшТгу]. Зоугетеппууе 1епс!еп18п гахуЩуа техкс!ипагос!по§о
Типхта V т!ге 1 Ке8риЬНке Ве1аги8’ V и81оу1уакк §1оЬаНха18Й: та1епа1у техксктаг.
паиск.-ргакТ. копГ. [СиггепТ ТгепсЕ т Тке с!еуе1ортеп1 оГ тТетайопа! Тоипзт т Тке
ауогМ апс! Тке КериЬНс оГ Ве1аги8 т Тке сопТехТ о Г §1оЬаНхайоп: таТепа18 о Г Тке
тТегпайопа! 8с1епйГ1с апс!ргасйса! сопГегепсе]. Мт8к, 2018. Рр. 32-38. (т Ки881ап)

5. КкегЪег V. И81оу1уа ГогтНоуатуа агкЫТекТигпукк к1а81егоу V О8оЬо Тзеппукк
хароуесЫкакк (па рптеге 8кас!аг8ко§о охега, Скегпо^опуа) [СопсННопз Гог Тке
Гогтайоп оГ агсЫТесТига! с1и81ег8 т е8рес1а11у уа1иаЫе паТиге ге8егуе8 (оп Тке
ехатр1е оГЕаке 8кас!аг, МопТепе^го)]. УезТтк ВОТИ 1т. У.О. Зкиккоуа [ВиПейп
оГ В8ТИ патес! аГТег У.О. Зкиккоу]. 2020. Ыо. 6. Рр. 100-106. (т Ки881ап)

6.Ву81гоуа Т.Уи. АгкЫТекТито-§гас!о8Тго1Те1’поуе па81ескуе та1укк ^огпохауосЕИкк
ро8е1ету Ига1а у копТекзТе и8ТоусЫуо§о гахуШуа [АгсЫТесТига! апс! игЬап р1аптп§
кепТа^е оГ 8та11 ттт§ 8е1Йетеп18 т Й1е ИгаЕ т Й1е сопТех! оГ 8и81атаЫе
с!еуе1ортеп1]. АкайеписйезИу уе81тк ИгаШПргоуек! КАА8Ы [Асайепйс ВиПейп
оГИгаШПргоек! КАА8Ы]. 2017. Ыо. 2. Рр. 26-31. (т Ки881ап)

ЕВаЫск Р., Уикзапоугск К. Рго81гап81уеппуу р1ап 8ре181а1’по§о пахпасйетуа,
па181опа1’пуу рагк Зкайагзкоуе охего. Кт§а 2 [8рес1а1 Ригрозе 8райа1 Р1ап, Зкайаг
Еаке Ыайопа! Рагк. Воок 2]. 1п8Й1и1 игЬатхта 1 ргоуекйгоуатуа ро хакахи
Мт181ег81уа и81оусЫуо§о гахуШуа 1 Типхта Скегпо^огп [1п8Й1и1е оГ ИгЬатзт
апс! Ве81§п сотш1881опес! Ьу 1ке Мишку оГ ЗшТатаЫе Веуе1ортеп1 апс! Тоипзт
оГ МопТепе^го]. 2018. Р. 281. Ассе88 тойе: Й1е: /// С: / И8ег8 / и8сг / БоуийоасЕ /
КЫЛОА% 2 02% 20-% 20АЫАЕ1Т1СК1% 20010% 20 (3). рйГ (Йа1е оГ гедие81:
25.10.2020).

З.Мапс I. С1и81ег8 а8 а ЕасТог оГ Кига1 Тоипзт Сошреййуепе88: МопТепе^го
Ехрепепсез. Ви8те88 8у81ет Кезеагсй. 2013. Уо1. 4. Ыо. 2. Рр. 94-107.

9. Уикзапоугск Е., Ророугск 8. АгкййекШтуу айа8 Сйегпо^огп [АгсййесШга! АЙа8
оГ МопТепе^го]. Ке8риЫ1ка Скето^опуа, Мт181ег81уо екопоппсйезко^о гахуЫуа,
ро хакахи Текктсйе8ко§о 8о1гис!тс11е81уа Оегтапп [КериЬНс оГ МопТепе^го,
Мт181гу оГ ЕсопопНс Оеуе1ортеп1, сотпН881опес! Ьу Оегтап Тесктса!
Соорегайоп]. 2006. 36 р.

10. Етоппа Хк.Е. Вютскезкауа агкккекТига как 8ро8оЬ йозйск’ еко1о§1ске8ко§о Ьа-
1ап8а 8 рпгойоу [Вютс агсккесШге а8 а АУау 1о асЫеуе есо1о§1са1 Ьа1апсе АУЙк
паШге]. 81шуо1 пайк! [8утЬо1 оГ 8с1епсе]. 2017. Уо1. 2. Ыо. 1. Рр. 200-201. (т
Ки881ап)

И. УВуик Е.Уи., Етоппа 7к.Е. РпгосЬууе 1еккпо1о§п как поууу ргт181р ГогтооЬ-
гахоуатуа V агкккекШге [№Шга! 1ескпо1о§1е8 а8 а псау ргтс!р1е оГ 8карт§ т
агсккесШге]. Уе81ткТОА8И [Т8А8ИВиПейп]. 2018.Ыо. 4. Рр. 55-64. (тКи881ап)
1881Ч 0536-1052. Известия вузов. Строительство. 2021. № 1

УДК 725.8:697.7(571.5)

А.С. НИКОЛАЕВА, К.И. КОЛОДИН

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

В АРХИТЕКТУРЕ ТУРИСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
(НА ПРИМЕРЕ ОЗЕРА БАЙКАЛ)

Исследование посвящено изучению особенностей включения элементов солнечной
энергетики в архитектуру и формированию структурного подхода к подбору реше-
ний для туристических комплексов на оз. Байкал. Проведен анализ существующих
решений, выявлены основные типы сооружений, элементы зданий и интерьеров.
Сформулированы рекомендации по применению таких решений, как солнечные
электростанции, солнечные батареи, малые архитектурные формы, энергоэффек-
тивное остекление в зависимости от планировочной структуры комплексов, архи-
тектурно-планировочных и объемно-пространственных решений. Результаты ста-
тьи помогают сформировать подход к проектированию архитектуры туристиче-
ских комплексов на Байкале и могут использоваться в аналогичных объектах
и природно-климатических условиях.

Ключевые слова: солнечные батареи, озеро Байкал, архитектура, альтернатив-
ная энергетика, гелиодом.

ПО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-72-79

Эффективность работы систем альтернативной энергии определяется
прежде всего природно-климатическими характеристиками региона строи-
тельства. Озеро Байкал и Прибайкалье - территория, характеризующаяся
высокой суммарной продолжительностью солнечного сияния (в диапазоне
1900-2700 ч/год), при этом наиболее солнечной является южная часть Байка-
ла, а также остров Ольхон. Изучение материалов об особенностях климата
на территории РФ показало, что на Байкале и в ближайших регионах локаль-
но наблюдается тенденция повышения количества солнечного сияния (Феде-
ральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
(Росгидромет). Докл. об особенностях климата на территории Российской
Федерации за 2019 г. М.: Росгидромет, 2020. 97 с.). Из рисунка видно, что
Прибайкалье - один из наиболее солнечных регионов России. Это под-
тверждает целесообразность применения решений по альтернативной энер-
гетике.

Актуальность исследования также определяется труднодоступностью
или невозможностью проведения городских и сельских систем электроснаб-
жения в удаленных туристических комплексах, что связано прежде всего
с протяженностью озера и рассредоточенным размещением объектов на тер-
ритории. С учетом ухудшающейся экологической ситуации на озере и при-
родоохранного статуса требуется наиболее экологичный подход к выбору
решений по ресурсоснабжению.

Активное развитие туризма на территории Прибайкалья, наличие Феде-
ральных целевых программ и Проектных предложений определяют актив-

© Николаева А.С., Колодин К.И., 2021
Пространственное распределение суммарной за год продолжитель-
ности солнечного сияния на территории РФ в 2019 г. (январь-
декабрь)

ное строительство на территории объектов отдыха и туризма, что делает во-
прос систематизации и комплексного подхода к проектированию наиболее
острым.

Тема альтернативной энергетики широко изучается и внедряется в миро-
вой практике, ведется активная работа по совершенствованию и удешевле-
нию технологий и средств, созданы различные организации и объединения
по развитию направлений в различных странах, такие как 8аисй АгаЫа 8о1аг
ТпсЬзйу Аззосхабоп (8А81А, Саудовская Аравия), Еш1га1е8 8о1аг 1пби81гу
А88ос1абоп (Е81А, ОАЭ), 8о1аг (ЗСС АШапсе (ОАЭ), фирмы по разработке
солнечных батарей 8о1МобуВе81§п. Кроме того, создана международная
ассоциация АгсйЕесШга! 8о1аг А88ос1аЕоп (А8А), объединяющая США,
Италию, Сингапур, Индию, ОАЭ, Канаду, занимающаяся преобразованием
элементов зданий и поверхностей в энергогенерирующие, т.е. решающая
отчасти архитектурные задачи внедрения. В России существуют «Ассоциа-
ция предприятий солнечной энергетики» (АСЭ) и профессиональное объе-
динение специалистов по возобновляемой энергетике России «Зеленый
киловатт».

Научное сообщество также обращается к вопросу гелиоэнергетики.
Озеро Байкал (на примере Забайкальского края) изучено в диссертационном
исследовании Е.В. Носковой [1], получено подтверждение актуальности при-
менения для региона гелиоэнергетики, выделены наиболее перспективные
зоны. Однако архитектурный аспект использования солнечной энергии на
Байкале остается неосвещенным. Изучение солнечной архитектуры имеет
достаточно широкий охват как в России, так и в мире: обширно исследуется
тема малоэтажных солнечных домов [2, 3], рассматриваются общие вопросы
внедрения в архитектуру решений по гелиоэнергетике в исследованиях [4-6],
отдельные статьи посвящены конкретным техническим и архитектурным
решениям (движущиеся фасадные панели [7], солнечные панели вместо
асфальтобетонного покрытия [8], кровельные конструкции [9]), также уде-
ляется внимание созданию художественного облика [10, И].
Данная работа посвящена архитектурной организации туристических
комплексов на Байкале с использованием решений по гелиоэнергетике. Цель
ее - формирование основных принципов и комплексного подхода к подбору
решений. Основные решения по гелиоэнергетике, применяемые в архитекту-
ре преимущественно в зарубежной практике, а также перспективные направ-
ления, которые могут быть использованы в регионе исследования, представ-
лены в таблице. Выделен отдельный тип внедрения - создание солнечных

Примеры архитектурных решений применения гелиоэнергетики

Решение

Отдельно Солнечные
стоящие электростанции
станции

Вид

Непосредственно при проектировании объекта Экстерьер Покрытия навесов
Элементы благоустройства (малые архитектурные формы)
Покрытия дорог, тротуаров
Архитектурные решения Фасадные решения Встраиваемые фасадные панели
Навесные элементы (адаптивный фасад)
Решение

Остекление

Окончание таблицы

Вид

/ / 1 >«('

Фото-
электрическая черепица

Встраиваемые элементы (глухие/ светопрозрачные)
Кровля п 11

Накладные элементы
г / / /А
сг п* ятя

Навесы,
козырьки

Осветительные
приборы

электростанций, участвующих частично или полностью в энергоснабжении
города, поселения, комплекса объектов или отдельного объекта. Их внешний
вид не имеет отношения к архитектурному облику туристических комплек-
сов и не представляет интереса для данного исследования. Также за границы
изучения вынесены вопросы применения гелиоэнергетики для инженерных
систем.

Основные решения можно разделить на экстерьерные (генеральный
план/благоустройство), архитектурные (непосредственно формирующие
контур здания) и интерьерные (элементы внутреннего пространства).
Эти решения в различной степени интересны и эффективны для приме-
нения в туристических комплексах на оз. Байкал. Формирование структури-
рованного подхода к выбору тех или иных решений основывается на следую-
щих принципах:

- принцип интеграции - данный принцип применим к новым проекти-
руемым комплексам и предусматривает исключение накладных элементов:
при внедрении гелиоэффективные решения должны непосредственно яв-
ляться частью, например, покрытия, остекления или фасада и быть полно-
стью интегрированы в облик здания как его неотъемлемый элемент;

- принцип устойчивости и достаточности - при разработке комплекса
необходимо производить расчет потребности в тепловых и электрических
ресурсах, решений должно быть достаточно для полного снабжения объекта,
что позволит оптимизировать бюджет;

— принцип заменяемости — изделия и составные части должны быть
легко заменяемы и ремонтопригодны;

- принцип энергетического формообразования - формообразование эле-
ментов здания для максимальной эффективности энергоснабжения (наклон-
ные фасадные панели, козырьки, подвижные элементы);

- принцип многослойности - внедрение решений на всех уровнях - от
генерального плана до интерьерных решений;

принцип новизны - динамика развития решений по солнечной энергети-
ке требует постоянных исследований в области возможности применений
их в архитектуре региона.

Вышеперечисленные принципы относятся прежде всего к новым объек-
там, позволяющим решать задачу энерго- и теплоснабжения на этапе кон-
цепции. Однако стоит отметить перспективу использования накладных эле-
ментов, навесных фасадов, элементов благоустройства для модернизации
существующих зданий. Это может улучшить архитектурный облик туристи-
ческого комплекса и «оживить» экстерьер.

Данным принципам соответствует изменение архитектурных решений
туристических комплексов на Байкале в различных направлениях, например:

- активное внедрение решений в покрытия навесов, кровли зданий по-
зволит обеспечить весь комплекс электрической или тепловой мощностью;

- применение наклонных фасадов, наклонных или плоских кровель с
полным покрытием солнечными панелями;

- использование тротуарной плитки и покрытий для благоустройства,
создание уникальных малых архитектурных форм поможет обеспечить осве-
щением территорию в вечернее и ночное время;

- применение светопрозрачных конструкций и покрытий для остекления
фасадов и кровли позволяет улучшить показатели по теплу для зданий, до-
полнять обогрев в светлое время суток, а также накапливать электроэнергию;

- применение интерьерных элементов (например, осветительных прибо-
ров), способных работать в вечернее и ночное время от накопленного заряда.

Отдельное значение имеет гелиоэнергетика для мобильных объектов,
которые могут быть размещены на льду в зимнее время, на воде в летнее
время, круглогодично на суше, также для создания подвижных отелей
(например, капсульных автобусов), водных отелей (судна на электроэнерге-
тике или отели-катамараны).
Заключение. В результате исследования были изучены и выявлены ос-
новные решения, которые могут быть эффективны для использования в архи-
тектуре туристических комплексов на Байкале, в том числе решения по экс-
терьеру и интерьеру объектов, были выделены основные принципы форми-
рования «солнечной» архитектуры региона: принцип интеграции, принцип
устойчивости и достаточности, принцип заменяемости, принцип энергетиче-
ского формообразования, принцип многослойности, определены направле-
ния использования для существующих, мобильных и передвижных объектов.

Данное исследование имеет значение для формирования комплексного
подхода к созданию «солнечной» архитектуры, отдельные рекомендуемые
решения могут быть применены в текущих проектах, а также при модерниза-
ции существующих туристических комплексов на Байкале, открывают пер-
спективу создания гелиомобилей для перемещения в жилой ячейке как на
суше, так и по акватории озера. Результаты могут быть использованы и для
объектов иного назначения в регионах, которые наиболее перспективны
для внедрения решений по гелиоэнергетике. Также для Байкала ввиду этни-
ческого и ландшафтного разнообразия территории актуально изучение при-
менения гелиоэффективных решений для национальной архитектуры и раз-
личных типов объектов, связанных с природными особенностями (например,
террасные комплексы, подвесные, землянки).

Авторы считают, что принципы «солнечной» архитектуры являются
важным фактором формообразования и эстетического облика зданий и ком-
плексов на Байкале и могут участвовать в формировании имиджа туризма
и эстетического кода региона, превращая непривлекательные дома и сель-
ские поселения в технологичные комфортные уникальные объекты, которые
не только будут привлекать и восхищать туристов со всего мира, но и нано-
сить природному окружению минимальный вред.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Носкова Е.В. Климатические предпосылки развития альтернативной энергетики
в Забайкальском крае: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Казань, 2018. 163 с.

2. Зубарева Г.И. Солнечный дом с вегетарием // Вести. ПНИПУ. Стр-во и архитекту-
ра. 2019. Т. 10. № 2. С. 126-135.

Ъ.Цопа Н.В., Дикарев А.Е. Перспективы применения возобновляемых источников
энергии для малоэтажных зданий в условиях Крыма // Стр-во и техногенная безо-
пасность. 2020. № 19 (71). С. 85-93.

4. Киричук Ю.Б., Ким А.А. Солнечные панели и батареи в архитектуре // Новые
идеи нового века: материалы междунар, науч. конф. ФАД ТОГУ. 2017. № 2.
С.123-129.

5. IVа! I М., Мипап РгоЬМ М.С., Коескег С., ИиЪогз М.С., ПогхлМ М., ./огуепхеп О.В.,
Карре! К. АгсЫеуш^ 8о1аг Епег^у ш АгсЫнТесШгеЛЕА 8НС Та§к 41 // Епег^у
РгосесНа. 2012. Ыо. 30. Р. 1250-1260.

6. Напзбат ИЗЕ)., Ткегезга 8. Мебап №Шгс 8сЬоо1 \У1Ш Ше АррНсайоп оГ Епег^у
8ауш§ Есо1о§1са1 АгЫТесТиге // Кабопа! Зоигпа! оГ АгсЫТесТиге апс! ИгЬашвш. 2020.
Уо1. 4. Ыо. 3. Р. 311-322.

7. Матвиенко В.Д., Савостенко В.А. Проектирование фасадной панели, движущейся
за солнцем, для проекта крытого горнолыжного центра в городе Владивостоке //
Архитектура и дизайн: история, теория, инновации. 2020. № 4. С. 214-219.
8. Панов В.В. Покрытие из солнечных панелей как альтернатива асфальтобетонного
покрытия // Современные научные исследования и инновации. 2018. № 6 (86).
С. 6.

9. Олкауа А. 8. АррНсабоп оР гепеАУаЫе епег^у 8у81еш8 т гоор8 (а сазе 81ибу т
Репсйк, ЫапЬи!) // АгсЫТесТиге гезеагсй. 2019. Уо1. 9. Хо. 2. Р. 33-44.

10. Поляков И.А., Илъвицкая С.В. Использование средств альтернативной энергети-
ки при формировании художественного образа в архитектуре // Архитектура
и современные информационные технологии. 2017. № 1 (38). С. 160-173.

11. Хуснутдинова А.Ф., Забрускова М.Ю. Влияние использования альтернативной
энергетики на формирование архитектуры придорожных автозаправочных стан-
ций // Изв. Казан, гос. архит.-строит, ун-та. 2018. № 1 (43). С. 96-102.

Николаева Анна Сергеевна, асп.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Колодин Константин Иванович, канд. архитектуры, доц.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Получено 10.12.2020

\|ко1аеха Аппа 8ег§ееупа, Ро8Т-§габиаТе ЗТибепТ

8аш1-Ре1ег8Ьиг§ 8ТаТе Ишуегзйу оР АгсЫТесТиге апб С1уП Еп§шеегш§, Ки881а

Ко1ос1т КопзТапйп 1уапоу1сЬ, РИГ). А88. РгоРе88ог

8аш1-Ре1ег8Ьиг§ 8ТаТе ИшуегзИу оР АгсЫТесТиге апб С1уП Еп§шеегш§, Ки881а

АЕТЕКХАТ1УЕ 8ОЕАК ЕХЕКСУ

IX ТНЕ АКСШТЕСТ1ЖЕ ОГ ТО1Ж18Т СОМРЕЕХЕ8

(И81ХС ЕАКЕ ВА1КАЕ А8 АХ ЕХАМРЬЕ)

ТЕе ге8еагс11 18 беуоТеб 1о 111е 81ибу оР 8о1аг епег^у е1ешеп18 шс1и81оп РеаТиге8 ш
агсЫТесТиге апб 111е РогтаПоп оР а 81гис1ига1 арргоасй 1о 111е 8е1есбоп оР 8оЫПоп8 Рог
1ошт81 сошр1ехе8 оп Еаке Ва1ка1. Тке апа1у818 оРех18Тш§ 8оЫПоп818 сагпеб оиТ,111е шаш
1уре8 оР 81шс1иге8, е1ешеп18 оР Ьш1бш§8 апб шТепог8 аге 1бепИЕеб. КесошшепбаПопз
аге 1бгшеб оп 111е и8е оР 8ис11 8о1иИоп8 а8 8о1аг роАУег р1ап!8, 8о1аг рапеЕ, 8ша11
агсЫТесТига! Рогш8, епег§у-еРЕс1епТ §1ахш§ берепбт§ оп Ше р1аппт§ 8ТгисТиге оР
сотр1ехе8, агсЫТесТига! р!аппт§ апб 8расе-8раПа1 8о1иТ1оп8. Тке гсзиЫ оР Ше агПс1е
11е1р То Рогт ап арргоасй То Тке агсЫТесТиге бе81§п оР ТоипзТ сошр!ехе8 оп Еаке Ва1ка1,
апб сап а180 Ье и8сб ш 8нпПаг оЬ)ссТ8 апб паТига! апб сНшаТю сопбШоп8.

КеуАУОгбз: 8о1аг рапе18, Еаке Ва1ка1, агсЫТесТиге, аЙегпабуе епег^у, ПеНоГюизе.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

Х .Иозкоуа Е.У. КПшабсйезЫуе ргебр08у1Ы гахуШуа аГТегпабупоу епег^ебк! у
7аЬаука1’8кош кгауе: ауТогеР. 618. ... капб. ТекЫт пайк [Тке сНшаПс ргегедш8Йе8 Тог
Пте 6еуе1оршепТ оР аЙегпаПуе епег^у т Ше Тгап8-Ва1ка! Теггйогу: аиТког. 6188. ...
РЮ]. Кахап, 2018. 163 р. (ш Ки881ап)

2. ХиЪагеуа (3.1. ЗоЫесйпуу бот 8 уе^еТапует [8иппу Тюизе ауйй а уе^еТапап]. УезТЫк
РМРИ. ЗТгойеГзТуо 1 агкЫТекТига [ВиПеГт оРРЫКРИ. Соп81гисТюп апб АгсЫТесТиге].
2019. Уо1. 10. Ыо. 2. Рр. 126-135. (т Ки881ап)

3. Пора Х.У., Игкагеч А.Е. Регзрекйуу рптепеЫуа уохоЬпоу1уаетук!1 ГзТосЫпкоу
епег^п 61уа та1оеТах!1пук11 хбаЫу у и81оу!уак!1 Кгута [Рго8рес18 Гог гепеАУаЫе епег^у
Рог 1оАУ-г18е Ьш16т§ т Сптеа]. ЗТгойеГзТуо 1 ТекЫю^еппауа Ьехора8по81’
[СопТгисПоп апб ЫбизТпа! заРеТу]. 2020. Ыо. 19 (71). Рр. 85-93. (т Ки881ап)
4. Ктскик Уи.В., Кип А.А. 8о1пескпууе рапеН 1 ЬаТаге! V агккйекШге [8о1аг рапеЕ апс!
Ьайепез ш агскйесШге]. Ыоуууе 1с1еу1 поуо^о уека: та1епа1у техЫипагоскюу
паискпоу копГегеп18п РАО ТООИ [№ау Меав оГ Ше №ау сепШгу: таТепаЕ оГ
Ше 1п1егпайопа1 8С1спНГ1с сопГегепсе оГ РАБ ТООИ]. 2017. Ко. 2. Рр. 123-129.
(т Ки881ап)

5. \Уа11 М., Мипап РгоЬМ М.С., Коескег С., РиЪогз М.С., Ногча1 М., Аогрепьеп О.В.,
Карре! К АгсЫеут^ 8о1аг Епег^у т АгсЫ1ес1иге-1ЕА 8НС Та8к 41. Епег^у
РгосеШа. 2012. Ыо. 30. Рр. 1250-1260.

6. НапзВап! Р.Р., Ткеге$!а 8. Мейап ЫаШге 8скоо1 упШ Ше АррНсайоп оГ Епег^у
8аут§ Есо1о§1са1 АгскНесШге. ЫаНопа! Зоигпа! оГ АгскНесШге апс! ИгЬатзт.
2020. Уок 4. Ыо. 3. Рр. 311-322.

7. МаМепко У.Р., 8ауо81епко У.А. РгоекШоуатуе ГазаШюу рапеН, сМхки8ксксу8уа
ха 8о1п18ет, сПуа ргоекТа кгу!о§о §огпо1ух1то§о 18еп1га V §огос!е У1аШуо81оке
[Ве81§пт§ а ГасаНе рапе! шоуш§ ЬеЫпй Ше 8ип Гог Ше рго)ес! оГ ап тскюг 8к1 сепТег
т Ше сНу оГ У1асНуо81ок]. АгккНекШга 1 Шхауп: 181ог1уа, Теопуа, тпоуа!8п
[АгсЫТесШге апс! Йе81§п: ЫзТогу, Шеогу, тпоуаНоп]. 2020. Ко. 4. Рр. 214-219.
(т Ки881ап)

8. Рапоу У.У. РокгуНуе 1х 8о1пескпукк рапе1еу как акТегпаЙуа азГаРТоЬеТоппо^о
рокгуНуа [Соа1т§ оГ 8о1аг рапеЕ а8 ап аНегпаНуе 1о азркаИ сопсгеТе соаНп§].
Зоугетеппууе паискпууе 1881ес1оуатуа 1 тпоуа^И [Мойегп 8с1епНйс гезеагск
апс! тпоуаИоп]. 2018. Мо. 6 (86). Р. 6. (т Ки881ап)

9. Охкауа А.В. АррНсайоп оГгепеАУаЫе епег^у 8у81ет8 т гооГ8 (а сазе 8Шс1у т РепШк,
ЫапЬи!). АгсЫТесШге гезеагск. 2019. Уок 9. Ыо. 2. Рр. 33-44.

10. Ро!уакоу 1.А., Пуйзкауа 8. У Ерокхоуатуе 8геЙ81у аПсгпаПупоу епег^ейк! рп
Готйгоуапп ккийохкезТуеппо^о оЬгаха у агкЫТекШге [ТЬе и8с оГ аНегпаИуе епег^у
ге8оигсе8 т Ше ГогтаТюп оГ ап агйзНс 1та§е т агсЫТесТиге]. АгкЫТекШга 1
8оугетеппууе 1пГогта181оппууе 1ек1то1о§п [АгсЫТесШге апс! тойегп тГогтайоп
Тес1то1о§1е8]. 2017. Ыо. 1 (38). Рр. 160-173. (т Ки881ап)

11. КкизпиМпоуа А.Р., ХаЪгизкоуа М.Уи. УНуатуе 18ро1’хоуатуа аРТегпаЙУПоу
епег^ейк! па Готигоуатуе агкЫТекШгу рпйогохкпукк ауТохаргауоскпукк 81ап181у
[ТЬе тПиепсе оГ Ше и8е оГ акетайуе епег^у оп Ше Гогтайоп оГ Ше агсЫТесШге
оГгоаШШе §а8 81аНоп8]. 1хуе8Нуа Кахап8ко§о §о8ис!аг81уеппо§о агкЫТекШгпо-
81гойе1’по§о итуег8Йе1а [РгосееШп§8 оГ Ше Кахап 81а1е ИшуегзИу оГ АгсЫТесШге
апс! С1У11 Еп§теепп§]. 2018. Ыо. 1 (43). Рр. 96-102. (т Ки881ап)
НАУЧНО-
МЕТОДИЧЕСКИЙ
РАЗДЕЛ

УДК 628.925:699.885

И.А. ОДЕНБАХ

АНАЛИЗ ХРОМОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДЛЯ СМАРТ-ОКОН С УГЛОВЫМ СЕЛЕКТИВНЫМ
СВЕТОПРОПУСКАНИЕМ

Проведен сравнительный анализ хромогенных материалов и технологий для практи-
ческого использования в смарт-окне с угловым селективным светопропусканием,
имеющим решеточный оптический фильтр, с учетом специфического отличия от
обычного смарт-окна, полностью покрытого хромогенным материалом. Показано,
что в отличие от обычного смарт-окна решеточный фильтр ослабляет только прямое
солнечное излучение, позволяя проходить рассеянному и отраженному излучению,
тем самым улучшая условия естественного освещения и инсоляции в помещении.
Такое смарт-окно имеет угловое селективное светопропускание за счет двух тонко-
пленочных поверхностных решеток с чередующимися параллельными пропускаю-
щими и хромогенными полосами. Помимо технологических особенностей изготов-
ления и характеристик светопропускания и пропускания солнечной энергии при ис-
пользовании различных хромогенных технологий, предварительно оценена
возможная стоимость предлагаемой технологии.

Ключевые слова: смарт-окно, решеточный оптический фильтр, естественное
освещение, солнечное излучение, хромогенные материалы, угловое селективное
светопропускание.

ОО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-80-90

Обычные смарт-окна, полностью покрытые слоями современных смарт-
материалов, широко используются в последние десятилетия для обеспечения
комфортного естественного освещения и инсоляции. Хромогенные материа-
лы с наибольшим потенциалом при использовании в смарт-окнах в целях
фильтрации солнечного излучения располагают множеством механизмов для
управления светопропусканием. Фотохромные материалы [1,2] имеют обра-
тимое изменение цвета под действием ультрафиолетового и коротковолново-
го видимого света. Ионохромные [3] и ацидохромные [4] фотохромные ма-
териалы могут дополнительно изменять цвет из-за потока ионов через ма-
териал или воздействия газов НС1 и ХН3 соответственно. Термохромные и
термотропные материалы [5-8] изменяют цвет и светорассеивающие или от-
ражающие свойства в ответ на изменения температуры окружающей среды.
У газохромных материалов [9, 10], относящихся к классу хемохромных мате-
риалов с изменением цвета в ответ на химические изменения или реакции,

© Оденбах И.А., 2021
обратимо переключается оптическое пропускание при попеременном воз-
действии разбавленных газов - водорода и кислорода.

Галохромные вещества [И] изменяют цвет из-за изменения рН раство-
ров, сольватохромы [12] демонстрируют изменение цвета при изменении ме-
ханизма переноса заряда, гигрохромные вещества [13] изменяют цвет при ин-
фильтрации или перемещении жидких соединений внутри пористой структу-
ры, механохромы [14] реагируют изменением цвета на механическое
возмущение, пьезохромы [15] имеют зависящий от давления сдвиг длины
волны селективного отражения во всем видимом диапазоне, а трибохромные
системы [16] изменяют цвет при воздействии фрикционной силы. Электро-
хромные материалы [17-19] изменяют свой цвет и оптические свойства при
пропускании слабого электрического тока. Окно с нанокристаллическими
композитами в стекле в настоящее время является наиболее перспективной
электрохромной технологией [20-23]. Окно с электрокинетическими пиксе-
лями [23] управляет движением окрашенных частиц с помощью электрофо-
реза, чтобы модулировать передачу и оттенок входящего света.

Хромогенный материал, полностью покрывающий площадь обычного
смарт-окна, ослабляет не только прямое солнечное излучение, но и рассеянное.
Такое окно не имеет углового селективного светопропускания, приспособлен-
ного к изменению положения солнца на небе. Смарт-окно с решеточным опти-
ческим фильтром [24] лишено этих недостатков. Некоторые аспекты использо-
вания хромогенных материалов [1-23] в таких окнах обсуждались в [25].
Целью данной статьи является сравнительный анализ хромогенных материа-
лов и технологий для выбора наиболее подходящих для практического исполь-
зования в смарт-окнах с угловым селективным светопропусканием с учетом
их специфических отличий от обычных смарт-окон.

Угловую селективную фильтрацию солнечного излучения без использо-
вания жалюзи и других устройств перераспределения светового потока обес-
печивают параллельные полосы хромогенных материалов на двух поверхно-
стях окна, образующие решеточный оптический фильтр с угловым селектив-
ным светопропусканием (рис. 1). Оптимальный угол наклона решеток для

Рис. 1. Оптический фильтр с наклонными решетками,
адаптированными к траектории солнца

®с - характеристический угол фильтра; 8 - расстояние между
решетками; у - угол наклона решеток фильтра; сь с3 - ширины
пропускающих полос входной и выходной решеток; с2, с4 - ши-
рины хромогенных полос входной и выходной решеток
адаптации к траектории движения солнца относительно окна рассчитывается
с учетом сезонных и суточных изменений солнечной радиации, географи-
ческих координат здания и азимута окна [24]. Такое смарт-окно блокирует
прямые солнечные лучи в заданном угловом диапазоне и пропускает рассеян-
ные и отраженные лучи в других диапазонах (два таких диапазона выделены
на рис. 1).

Уровень техники по использованию хромогенных технологий в смарт-
окнах (включая окна с решеточными фильтрами) показывает, что фотохром-
ные [1,2], термохромные и термотропные [5-8], газохромные [9, 10] и элек-
трохромные [17-19] материалы являются наиболее перспективными по срав-
нению с другими хромогениками, такими как ионохромные [3], ацидохром-
ные [4], галохромные [И], сольватохромные [12], гигрохромные [13],
механохромные [14], пьезохромные [15], трибохромные [16] и т.п. материа-
лы. Существуют и другие перспективные хромогенные смарт-технологии
с электрическим управлением: нанокристаллические композиты в стекле
[20-23] и электрокинетические пиксели [23]. Коэффициенты светопропуска-
ния и пропускания солнечной энергии для различных хромогенных материа-
лов и технологий в окрашенном и обесцвеченном состояниях представлены
в таблице.

Коэффициенты светопропускания и пропускания солнечной энергии
хромогенных материалов

Технология и ссылка Материал и структура Светопропускание Пропускание солнечной энергии
Окрашенное состояние Обесцве- ченное состояние Окрашенное состояние Обесцве- ченное состояние
1 2 3 4 5 6
Фотохромная [1] Золь-гелевый слой ТЮ2 - - 0,075 0,57
Фотохромная [2] Органические краси- тели в мезопористой матрице 0,246 0,65 0,115 0,251
Термохромная [5] Пленка УО2 в серебро- содержащем покры- тии — 0,582 0,071 (разность между обесцвеченным и окра- шенным состояниями)
Термохромная [6] Наночастицы УО2, легированные редко- земельными элемен- тами и вольфрамом 0,63 (разность между обесцвеченным и окра- шенным состояниями) 0,036 (разность между обесцвеченным и окра- шенным состояниями)
Термохромная [7] Лигандообменная сис- тема в тонкой пленке 0,045 0,54 0,045 0,225
Термохромная [7] Композиты в полио- лефиновой матрице 0,34 0,61 0,62 0,68
Термотропная [7] Смесь с разделением фазы о,з 0,92 - -
Термотропная [7] Г ель с разделением фазы 0,06 0,92 - -
Окончание таблицы

1 2 3 4 5 6
Термотропная [7] Полимерный гидро- гель с наночастицами о,1 0,58 - -
Термотропная [7] Смесь с фазовым пе- реходом - - 0,57 0,82
Термотропная [7] Полиолефин с термо- тропными добавками 0,22 0,58 - -
Г азохромная [9] Пленка \УО3 0,1 0,59 0,12 0,46
Г азохромная [10] Пленка Р1-\УО3 0,1 0,8 - -
Электро- хромная [17] Монолитный твердо- тельный органо-неор- ганический гибрид 0,49 (разность между обесцвеченным и окра- шенным состояниями) — —
Электро- хромная [18] Полимерный гелевый электролит в смеси 0,82 (разность между обесцвеченным и окра- шенным состояниями) — —
Электро- хромная [19] Серебро, осажденное в растворе электролита 0,11 0,78 - -
Нанокристал- лические ком- позиты [21] Наночастицы, взве- шенные в диэлектри- ческой матрице — >0,5 0,1 0,2
Нанокристал- лические ком- позиты [22] Плазмонные нанок- ристаллы, взвешен- ные в электролите — 0,9 0,2 0,8
Электрокине- тические пик- сели [23] Движение частиц под действием электро- фореза 0,22 0,75 — —

Фотохромное устройство с золь-гелевым слоем ТЮ2 [1] имеет одну из
лучших разностей между обесцвеченным и окрашенным состояниями 0,495
по пропусканию солнечной энергии, а также самое низкое светопропускание
в окрашенном состоянии (таблица). Другой фотохромный слой, полученный
путем встраивания органических красителей, 1,2-6-нафтопирана, в золь-
гелевую органо-неорганическую мезопористую матрицу [2], имеет низкий
коэффициент пропускания солнечной энергии как в обесцвеченном, так и в
окрашенном состоянии и средний коэффициент светопропуекания. По срав-
нению с другими хромогенными материалами, фотохромики имеют такое
важное преимущество для использования в смарт-окнах, как возможность
нанесения тонкопленочных покрытий на оконное стекло. Эта технология
также хорошо подходит для решеточных фильтров с шириной хромогенных
полос от миллиметров до десятков миллиметров. Однако для широкого ис-
пользования необходимо повысить цикличность фотопереключений мате-
риалов, стабильность их фотоиндуцированных форм, экономичность, проч-
ность и долговечность.
Неорганические термохромные материалы на основе УО2 [5, 6] имеют вы-
сокий коэффициент светопропускания в обесцвеченном состоянии и большую
разницу между обесцвеченным и окрашенным состояниями. Органические
термохромики с такими же значениями светопропускания демонстрируют раз-
личные диапазоны пропускания солнечной энергии [7]. Типичные термохром-
ные материалы имеют коэффициент светопропускания 0,55-0,6 в обесцвечен-
ном состоянии и 0,05-0,13 в окрашенном состоянии, коэффициент пропуска-
ния солнечной энергии составляет 0,36-0,37 и 0,12-0,17 соответственно [8].
Термотропики [7] демонстрируют самый высокий коэффициент светопропус-
кания в обесцвеченном состоянии и наибольшую разницу между обесцвечен-
ным и окрашенным состояниями (таблица). Термохромные и термотропные
окна, несмотря на их увеличенную стоимость по сравнению с обычными окна-
ми и необходимость повышения долговременной стабильности и потенциала
энергосбережения, быстро распространяются во всем мире, поскольку это пе-
редовая и в то же время простая и доступная смарт-технология.

Газохромные окна на основе пленок \УО3 [9,10] показывают наибольшую
разницу между обесцвеченным и окрашенным состояниями как по видимому
свету, так и по коэффициенту пропускания солнечной энергии (таблица). Газо-
хромная пленка позволяет контролировать глубину и скорость окрашивания
в зависимости от выбранной толщины пленки и от концентрации водорода.
Однако для такого окна требуется система генерации водорода и кислорода,
что увеличивает его стоимость и неудобства в использовании.

Электрохромное устройство состоит из пятислойного покрытия (прозрач-
ный проводящий - электрохромный донорный - слой с ионопроводящим элек-
тролитом - электрохромный противоэлектродный хозяин - прозрачный прово-
дящий), расположенного между двумя стеклами. Недорогое и гибкое однослой-
ное цельное электрохромное устройство с полимер-гелевым электролитом,
включенным в электрохромные смеси, состоящие из гидроксиалкилвиологенов
и гидрохиноновых или ферроценовых электронных медиаторов [18], показывает
очень большую разницу между обесцвеченным и окрашенным состояниями
0,82 по светопропусканию (таблица). Светопропускание типичных электро-
хромных окон колеблется от 0,02 до 0,8, пропускание солнечной энергии колеб-
лется от 0,1 до 0,5. Несмотря на необходимость электрического управления,
сложность и высокую стоимость, электрохромные технологии имеют отличные
перспективы для использования в смарт-окнах, в том числе окнах с решеточны-
ми фильтрами, из-за возможности постепенного изменения пропускания и пере-
ключения между обесцвеченным и окрашенным состояниями в любой момент,
широкого выбора органических и неорганических (чаще всего оксидов вольфра-
ма и других переходных металлов) материалов с различным диапазоном пропус-
кания и постепенного снижения их стоимости.

Нанокристаллические композиты в стекле имеют тройную конфигура-
цию переключения: «светлый режим», когда видимый свет и ближний
ИК-диапазон входят без помех; «холодный режим», блокирующий ближний
ИК-диапазон, но пропускающий видимый свет; «темный режим», ограничи-
вающий попадание ближнего ИК-диапазона и света в комнату (рис. 2). При
напряжении холостого хода (4 В) нанокристаллы оксидов индия и олова
(1ТО) и стеклянная матрица ХЬОТ находятся в прозрачном состоянии. Однако
снижение напряжения до 2,3 В сначала увеличивает количество носителей
О Светлый

О режим

О Видимый

О свет

О Ближний

О ИК-диапазон

Композитный электрод
(нанокристаллы и
стеклянная матрица)

О Холодный
О режим
О Видимый
О Свет
О

О Ближний

О ИК-диапазон

О__________

Нанокристаллы 1ТО
блокируют ближний
ИК-диапазон

О Темный
О режим

О Г.

0 Видимыи

0 свет

О Ближний

О ИК-диапазон

Стеклянная матрица
КЪОХ блокирует
видимый свет

Рис. 2. Окно с нанокристаллическими композитами в стекле

ионов только в плазмонных нанокристаллах, которые несут ответственность
за блокировку ближнего ИК-излучения. Затем снижение напряжения до 1,5 В
дополнительно вызывает ослабление стеклянной матрицы, которая, в свою
очередь, также блокирует видимый свет [23]. Наночастицы УО2, взвешенные
в диэлектрической матрице, демонстрируют значительно улучшенный коэф-
фициент светопропускания и модуляцию пропускания солнечной энергии
[21]. Для дальнейшего улучшения использовались плазмонные нанокристал-
лы, которые проявляют сдвиг в плазмонном резонансе при приложении за-
ряда к частицам, взвешенным в электролите [20]. Изменения плазмонного
резонанса этих частиц оказывают минимальное влияние на пропускание
видимого света, но вызывают резкие изменения пропускания в ближнем
ИК-диапазоне [22] (лучшие значения в таблице).

В электрокинетическом пиксельном окне используются два плоских элек-
трода, управляющих электрофоретической дисперсией частиц двух бипервич-
ных цветов, характеризующихся противоположными электрическими заряда-
ми, а также третий электрод в форме шестигранной сетки, который создает
ячейки со стороной 500 мм [23]. Один из плоских электродов имеет полимер-
ные микролунки, которые при необходимости улавливают цветные частицы и
препятствуют их хроматическому распространению (рис. 3). Каждый из элек-
тродов может быть заряжен отдельно, притягивая частицы определенного
цвета в зависимости от их положительного или отрицательного заряда.

Рис. 3. Электрокинетическое пиксельное окно
Эта технология обеспечивает четыре конфигурации переключения: ней-
тральное «темное состояние», когда электроды не заряжены и частицы обоих
цветов смешиваются в однородной дисперсии; нейтральное «светлое состоя-
ние», когда цветные частицы уплотняются по направлению к шестигранному
электроду и в микролунках отсутствует цветовая дисперсия; «холодный от-
тенок», когда синие частицы (положительно заряженные) диспергированы,
а желтые частицы (отрицательно заряженные) уплотнены вокруг шестигран-
ного электрода; «теплый оттенок», когда желтые частицы диспергированы,
а синие частицы уплотняются вокруг шестигранного электрода. В таблице
показаны хорошие значения светопропускания для красно-голубой коллоид-
ной дисперсии [23]. Наряду с нанокристаллическими композитами в стекле,
технология электрокинетических пикселей очень сложна и дорога, кроме
того, она неприменима для смарт-окон с решеточными фильтрами из-за не-
обходимости использования шестигранного электрода.

Выводы. Фотохромные, термохромные, термотропные, газохромные
и электрохромные технологии, а также нанокристаллические композиты
в стекле и электрокинетические пиксельные устройства, наиболее подходя-
щие для практического использования в обычных смарт-окнах, полностью
покрытых активными слоями, также применимы к решеточным оптическим
фильтрам для смарт-окон, кроме электрокинетических пиксельных уст-
ройств. Возможность использования хромогенной технологии в решеточном
фильтре зависит от сложности нанесения тонкопленочных поверхностных
полос (с использованием масок и т.д.) или многослойных полос, помещаемых
между двумя листами стекла, однако принципиального отличия от из-
готовления обычного смарт-окна нет. По результатам предыдущих иссле-
дований ширины полос решеток для одинарного остекления составляют
миллиметры, а для двойного - десятки миллиметров. Следовательно, исполь-
зование решеточных фильтров при двойном остеклении будет более техно-
логичным в производстве.

Основным препятствием к широкому распространению решеточных
смарт-окон, как и обычных смарт-окон, является их повышенная стоимость
по сравнению с обычной оконной системой с жалюзи или другими устройст-
вами перенаправления света. Квадратный метр смарт-стекла стоит от 500 до
1000 долл. США и может доходить до 2000 долл, и более, в то время как квад-
ратный метр обычного флоат-стекла стоит 38 долл., а стекло с низким содер-
жанием железа - 145 долл. Переключаемая смарт-пленка для стекла стоит от
40 долл. США за квадратный метр. Использование масок для формирования
полос решеточного смарт-окна увеличит его стоимость по сравнению с обыч-
ным смарт-окном. Однако для такого окна требуется меньше хромогенных
материалов, поскольку общая площадь всех хромогенных полос обеих реше-
ток будет меньше площади окна, полностью покрытого одним хромогенным
слоем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Х.Носечаг М., Во§аИ 8., Сеог§ А., Орага Кгазочес V. А рйоТоасЙуе 1ауег т
рйоТосйготтс §1ахт§ // 8о1. Епег§. МаТег. 8о1. С. 2017. Уо1. 171. Р. 85-90.
2. 1Уи Е. У.Е., 7као О,., Пиапу Н., Ыт К.Е. 8о1-§е1 Ьазес! ркоТоскгогтс соа!т§ Гог зо1аг
гезропзгуе зтаг! ау!пс!оау // 8игГ. Соа1. Теск. 2017. Уо1. 320. Р. 601-607.

3. СкегпуХсу А.У., Уо1о$кт Х.А., Ко81оу18еча 1.А., ЕетМоу О.Р., 8кере1епко К.Е.,
8о1оу ’еуа Е. V., Оаеуа Е.В., Ме1еН18аА. V. Вепхо1к1ахо1у1зиЬзТкиТес!8р1горугап8 ауШ1
юп-сктуеп р11о1ос11гот1с ТгапзГогтаНоп // Эуез Р1§т. 2020. Уо1. 178. 108337.

4. Екепу С., Еап С., Ри 8., Скеп В., Скеп В. А поуе! Вг-зиЬзТкиТес! скагу1е!кепе:
8уп1кез1з, сгу81а1 81гис1иге, апс! 8о1уеп! с1ерепс1еп1 асгсНскгогтзт // 3. Мо1. 81гис1.
2016. Уо1. 1123. Р. 355-359.

5. Ва1оика8 В., Есщисй 8., МагИпи Е. Ьоау ет1зз1у11у соайп^з тсогрога!т§ Ткегто-
скготгс УО2: РегГогтапсе епкапсетеп! апс! псау оррогШтНез // ОрИса! 1п1егГегепсе
СоаИп^з. 2016. МЭ-5.

6. УапрХ., Сок 2.8., ЕееР.Е, МауВа881 8., Еопу У. Опе-81ер кус!го1кегта1 зупТкезгз оГ
гаге еаг!кЛУ-сос!орес! УО2 папорагИс1ез: КесЬсес! рказе ТгапзШоп ТетрегаТиге апс!
ппргоуес! Ткегтоскгогтс ргорегкез //I. А11оу8 Сотрс!. 2017. Уо1.711. Р. 222-228.

7. 8ееЪо1к А., Киктапп К., МйкНпу О. Т11егто1гор1с апс! Ткегтоскгогтс ро1утег Ьа8ес!
та1епа1з Гог ас!арНуе 8о1аг сопТго! // Ма1епа18. 2010. Уо1. 3. Р. 5143-5168.

8. Са8т М. 8таг1 ау!пс!оау8 Гог епег^у еГйсгепсу оГ ЬшМт^з // 1п1егпаИопа1 Зоигпа!
оГС1У11 апс! 81гис1ига1 Еп§теегт§. 2014. Уо1. 2. Р. 230-238.

9. СеогуА., 6га/IV., 8скууе1уег Е., 1УШууег V., Х1Е Р., 1УИ8оп Н.К. 8АУ11скаЫе §1ахт§
ауИ11 а 1аг§е с!упат1с гап§е т 1оГа1 8о1аг епег^у ТгапзткГапсе (Т8ЕТ) // 8о1. Епег^у.
1998. Уо1. 62. Р. 215-228.

10. ХЕкЕахса К., УатаВа У., Уо8Ытига К. ЕоуМетрегаТиге скегтса! ГаЬпсакоп оГ
Р1-АУО3 §азоскгот1с ЗАУкскаЫе Штз изт§ ИУ итаскакоп // Епег§. МаТег. 8о1.
С. 2017. Уо1. 170. Р. 21-26.

И. ЕеМеуег Т., 81еуаег1Е, Нете18ое1К., НооуепЬоот К., Уап 8реуЬгоеск V., Ре С1егск
К. На1ос11гоп11с ргорегкез оГ зи1Гопрк1ка1е!пе с!уе8 т а ТехШе епукоптепк Тке
тПиепсе оГ зикзкТиепТз // Эуез Р1§т. 2016. Уо1. 124. Р. 249-257.

12. Нои8е ЕЕ. Мо1еси1аг 8рес1го8сору, Еипс!ап1еп1а18 оГ С? и ап Шт Мескатсз, 3 ЕсГз.
Асас!егтс Ргезз, 2018.

13. Еерат О., С касса/ М.Х., 81тот8 Р., Моиске/ 8., КеЬалН Н., Ре Сотпск Е.,
Са/упеаих Е.М., У/упегоп Е.Р. ТкеогеИса! сопсккоп Гог Тгапзрагепсу т тезорогоиз
1ауегес! орИса! теска: АррНсаИоп 1о зауЕсЫп^ оГ ку^госкгогтс соаИп^з // Арр1.
Ркуз. ЕеШ 2014. Уо1. 104. 023704.

14. У, Скеп§Р., ХкоиН., 1лиЕ, ЕшХ., СаоЕ, НапА., 2кап§ С. Мескапоскгогшс
1иттезсепсе оГ А1ЕЕ-асИуе 1е1гаркепу1е1кепе-соп1атт§ сгисгГогт клпторкогез //
Оуез Р1§т. 2019. Уо1. 171. 107739.

15. 8ееЪо1к А., ЕоеЕ8ск Р., Киктапп К. Ргехоскгогшс ро1утег та1епа1з скзр1аут§
ргеззиге скап^ез т Ьаг-гап§ез // Ат. I. МаТег. Зек 2011. Уо1. 1. Р. 139-142.

16. А81П А.М., НеИег Н.С., Ни^кв8 Р.8., Ниг81кои8в М.В., Кепскчск Е, Ееи8вп Е.Е.Е.,
Мопй8 К. А тескапоркузгса! рказе ТгапзШоп ргоуМез а ЕгатаИс ехатр1е оГ со1оиг
ро1утогрЫзт: 1ке ТпЬоскгогтзт оГ а зикзТкиТес! 1п(те1ку1епе)1е1гакус!го1игап-2-опе //
Скет. СеШ. Е 2014. Уо1. 8. 70.

17. Саппаха1е А., Маг1е11оНа Е., Со88ап Р., О., Ауг 1Е. Епег^у заут^з кие 1о

ЬиПскп§ тТе^гакоп оГ тпоуакуе зокскзТаТе е1ес1госкгогтс с!еу1сез // Арр1. Епег§.
2018. Уо1. 225. Р. 975-985.

18. Рап М., Ке У., Ма Е, Екао 8., ТУи И., Х1ао Е. 8т§1е-1ауег е1ес1госкгогтс с!еу1се Ьазес!
оп кус!гоху1а1ку1 ую1о§епз Аукк 1аг§е сопТгаз! апс! Ы§к со1огаНоп еГйсгепсу //
Е1ес1госЫт. Ас1а. 2018. Уо1. 266. Р. 395^03.

19. Клтига К., Т8иЪог А., Хакатига К., КоЬауа8к1 X ЕГГесТз оГ зИуег какс!е сотр1ехез
оп оркса! апс! е1ес1госкегтса1 ргорегЕез оГ зИуег ЕерозШоп-Ьазес! е1ес1госкгогтс
кеу1се // 8о1. Епег§. МаТег. 8о1. С. 2018. Уо1. 177. Р. 128-133.
20. СИатсаг Т.Р., Эе ЗагпеПе И., Неууакигирри У.Е., Тау1ог К.А. Г11Тепп§ И§кТ ауйИ
папорагбс1е8: а геугеАУ оГ орНсаПу 8е1есбуе рагбс1е8 апс! аррИсабоп8 // Аск. ОрТ.
РкоТошсз. 2016. Уо1. 8. Р. 541-585.

21. Ы 8.-У., П'Маччоп О. А., СгапсрЕ! С.О. КапоТкегшоскгош1с8: Са1си1абоп8 Гог УО2
папораг11с1е8 т б!е1есТпс 110818 8коАУ тис11 таргоуеб 1иттои8 1гап8ш1йапсе апс! 8о1аг
епег^у ТгапзтШапсе тосЫаИоп //1. Арр1. Р11у8. 2010. Уо1. 108. 063525.

22. КиппеШгот Е.Е., Ыогс1й8 А., Еоитз 8.И., МИПгоп И.З. Капо81гисТигеб е1ес!го-
скготгс 8таг! ауш6оау8: Тгаб1бопа1 таТепак апс! Ы1К-8е1есбуе р1а8тотс папо-
сгу81а18 // Скет. Соттип. 2014. Уо1. 50. Р. 10555-10572.

23. Сазип М. Асбуе бупапбс ауш6оау8 Гог Ьш1бт§8: А геугеАУ // КепеАУаЫе Епег^у.
2018. Уо1. 119. Р. 923-934.

24. Закируллин Р.С., Оденбах И.А. Оптимизированная угловая селективная фильтра-
ция прямого солнечного излучения // Изв. вузов. Строительство. 2018. № 10.
С. 91-97.

25. ХакггиШп К.8., ОВепЪакк 1.А. Скгошо^ешс таТепак ш орбса! б11ег8 Гог 8шагТ
ауш6оау8 // О8А Абуапсеб РкоТошсз Соп§ге88 (АР). 2020. ЛЫС. 19.

Оденбах Ирина Александровна, канд. пед. наук

Оренбургский государственный университет

Получено 17.12.2020

ОдепЬакЬ 1ппа Аккзапбгоупа, РИ!)

ОгепЬиг§ 81аТе Ипкег8Йу, Ки881а

АИАЕУ818 ОГ СНКОМОСЕМС МАТЕК1АЕ8

ГОК 8МАКТ УУЖООУУ8 УУ1ТН АНСЕЕАК-8ЕЕЕСТ1УЕ

ЫСНТ ТКА^8МI88IО^

А сошрагабуе апа1у818 оГ скгошо^ешс таТепак апб Тескпо1о§1е8 Гог ргасбса! и8е т а
8шагТ ауш6оау АУЙк ап§и1аг-8е1есбуе И§кТ Тгап8Ш1881оп, каут§ §габп§ орбса! бкег,
ка8 Ьееп сатеб ои1. Тке 8рес1бс сНГГегепсе Ггот а сопуепбопа! 8тай аушйоау ГиПу
соуегес! АУЙк скгото^етс таТепа! ка8 Ьееп соп81бегеб. ИпИке сопуепбопа! 8шагТ
аушс!оау8, Тке §габп§ бкег айепиаТез оп1у скгесТ зипк^кТ, а11оАУт§ скйизес! апб гебесТеб
габгабоп 1о ра88 Ткгои^к, ТкегеЬу 1тргоут§ Тке бауб^кТ апб Ш8о1абоп сопб1боп8 тбоог8.
8иск а 8тагТ ауш6оау ка8 ап ап§и1аг 8е1есТке И§кТ Тгап8Ш1881оп бие То Тауо бнп-бкп
8игГасе §габп§8 АУ1Тк а1Тегпабп§ рагаПе! Тгап8Ш1881уе апб скгошо^ешс 8Тпр8.1п аббгбоп
То Тке Тескпо1о§1са1 ГеаТиге8 оГ шапиГасТигш^ апб Тке скагасТеп8бс8 оГ И§кТ апб 8о1аг
Тгап8Ш1881оп Аукеп и8ш§ уапои8 скгошо^ешс Тескпо1о§1е8, Тке рО881Ые С08Т оГ Тке
ргорозеб Тескпо1о§у ка8 Ьееп ргебшшагу езбшаТеб.

КеуАУОгбз: 8шагТауш6оау, §габп§ орбса! бкег, бауИ^кТ, 8о1аггабгабоп, скгошо^ешс
таТепак, ап§и1аг-8е1есбуе И§кТ Тгап8Ш1881оп.

КЕРЕКЕЫСЕ8

УНосехаг М., Во§аИ 8., (Зеог§ А., Орага Кгазохес V. А ркоТоасбуе 1ауег ш
ркоТоскгопбс §1ахш§. 8о1. Епег§. МаТег. 8о1. С. 2017. Уо1. 171. Рр. 85-90.

2. ЕУ.Е, Хкао (^., Пиану Н., Ыт К.А. 8о1-§е1 Ьа8еб ркоТоскгопбс соабп§ Гог 8о1аг
гезропзке 8шагТ аупкГоау. 8игГ. СоаТ. Теск. 2017. Уо1. 320. Рр. 601-607.

3. Скегпузкех А.У., Уо1о$кт И.А., КоМохНеха 1.А., ИетМоу О.Р., 8кере1епко К.Е.,
8о1оу’еха Е.У., (Заеха Е.В., Ме/еНПа А.У. Вепхобпахо1у1 8иЬ8бТиТеб 8рборугап8
АУЙк юп-бгкеп ркоТоскгопбс ТгапзГогшабоп. Эуе8 Р1§ш. 2020. Уо1. 178. 108337.

4. Екепу С., Еап С., Ри 8., Скеп В., Скеп В. А поуе! Вг-8иЬ8бТиТеб б1агу1е!кепе:
8упТке818, сгу81а1 81гисТиге, апб 8окепТ берепбеп! ас1б1скгопб8ш. 3. Мо1. ЗТгисТ.
2016. Уо1. 1123. Рр. 355-359.
5. Ва1оика8 В., Воциаг 8., МагИпи В. Еоау ет1зз1у1Ту соаТт^з ШсогрогаТШ^ Шегто-
скготхс УО2: РегГогтапсе епкапсетепТ апс! псау оррогТипШез. Орйса! ШТегГегепсе
СоаТШ^з. 2016. МЭ-5.

6. 1Уапу X., (Зок (^8., Вее Р.Е., Ма§3а881 8., Еоп§ У. Опе-зТер ЕуШоШегта! зупШе-
818 о Г гаге сагШ/\У-сос1орсс1 УО2 папорагНс1ез: КесЬсес! рказе ТгапзШоп Тетрега-
Тиге апс! ппргоуес! ШегтосШогтс ргорегйез. I. А11оу8 Сотрс!. 2017. Уо1. 711.
Рр. 222-228.

7. 8ееЬо1к А., Виктапп К., МйкНп§ О. Т11егто1гор1с апс! ШегтосШогтс ро1утег Ьа8ес!
таТепа1з Гог ас!арНуе 8о1аг соп!го1. МаТепа1з. 2010. Уо1. 3. Рр. 5143-5168.

8. Са8т М. 8тагТ ауШсЬауз Гог епег^у еГйсТепсу оГ ЬшМт^з // ШТегпаИопа! Зоигпа!
оГС1У11 апс! 81гисТига1 Еп§теегт§. 2014. Уо1. 2. Рр. 230-238.

9. (Зеог§А., (Зга/IV., 8с/ше/уег Р., (УПЕмег V., ХИх Р., УУИзоп Н.В. 8уШс11аЫе §1ахт§
ауШ1 а 1аг§е с!упат1с гап§е т 1оГа1 8о1аг епег^у ТгапзтТТТапсе (Т8ЕТ). 8о1. Епег^у.
1998. Уо1. 62. Рр. 215-228.

10. ТУНзкВаууа К., Уатас1а У., УозЫтига К. ЕоАУ-ТетрегаТиге скегтса! ГаЬпсаЕоп оГ
РТАУО3 §азоскгот1с ЗАуИскаЫе Штз изт§ ИУ игасНаТюп. Епег§. МаТег. 8о1. С.
2017. Уо1. 170. Рр. 21-26.

И. РеМеуег Т., 81еуаег1В, Нете18ое1К., Ноо^епЪоот В., Уап 8реуЪгоеск V., Ре С1егск
К. На1оскгот1с ргорегЕез оГ 8и1ГопркШа1ете с!уе8 т а ТехШе епуйоптепТ: ТЬе
тПиепсе оГ зиЬзЕТиепТз. Эуез Р1§т. 2016. Уо1. 124. Рр. 249-257.

12. Нои8е В.Е. Мо1еси1аг 8рес1го8сору, Еипс!ап1еп1а18 оГ С? и ап Тит Мескатсз, 3 Ес18.
Асас!еш1с Рге88, 2018.

13. Рерат О., (Зкахха/ М.Х., 81тот8 Р., Моиске1 8., КеЬаШ Н., Ре Сотпск В.,
Оаррпеаих Е.М., У1<упегоп В.Р. ТкеогеИса! сошТШоп Гог 1гап8рагепсу т те8орогои8
1ауегес! орИса! тесНа: АррНсаИоп 1о зауИсЫп^ оГ Ьу^госШогтс соаТШ^з. Арр1.
Ркуз. ЕеТТ. 2014. Уо1. 104. 023704.

14. 1Уап§ У, Скеп§Р., ХкоиН., ЕшВ., ЫиХ., СаоВ., НапА., Хкапр С. МескапосШогтс
Шттезсепсе оГ А1ЕЕ-асТ1уе ТеТгаркепукШепе-сопТаШт^ сгисИогт Штторкогез.
Оуез Р1§т. 2019. Уо1. 171. 107739.

15. 8ееЪо1к А., РоеВ8ск Р., Киктапп К. РТехосШогтс ро1утег таТепак сНзр1аут§
рге88иге скап^ез т Ьаг-гап§ез. Ат. 3. МаТег. 8с1. 2011. Уо1. 1. Рр. 139-142.

16. А81П А.М., НеПег Н.(3., Ни§ке8 Р.8., Ниг81кои8е М.В., КепЗпск В., Веи8еп Е.В.В.,
МопН8 В. А тес11апор11у81са1 рказе ТгапзШоп ргоуШез а сЕатайс ехатр1е оГ
со1оиг ро1утогрЫ8т: Ше ТпЬоскгогшзт оГ а 8иЬ8Ши1ес! 1п(теШу1епе) ТеТгакуШо-
Гигап-2-опе. Скет. Сеп1. I. 2014 Уо1. 8. 70.

17. Саппаха1е А., Маг1е11оНа Е., Со88ап Р., (31§Н (3., Ауг 13. Епег^у 8аут§8 с!ие 1о Ьш1-
с!т§ т!е§га1юп оГ тпоуаНуе 8оНс!-81а1е е1ес1госкгот1с с!еу1се8. Арр1. Епег§.
2018. Уо1. 225. Рр. 975-985.

18. Рап М., Ке У., Ма В., Хкао 8., 1Уи И., Х1ао Р. 8т§1е-1ауег ексТгоскгогшс с!еу1се Ьа8ес!
оп 11ус!гоху1а1ку1 ую1о§еп8 унШ 1аг§е сопТгаз! апс! Ы§11 со1огаНоп еГПсгепсу.
Е1ес1госЫт. Ас1а. 2018. Уо1. 266. Рр. 395-403.

19. Клтига В., Т8иЬсп А., Хакатига К., КоЪауа8Ы X ЕГГес18 оГ 811уег ИаИсГе сотр1ехе8
оп орИса! апс! ексТгоскепйса! ргорегИе8 оГ 811уег с!еро81Иоп-Ьа8ес! ексТгоскгопйс
аеу1се. 8о1. Епег§. МаТег. 8о1. С. 2018. Уо1. 177. Рр. 128-133.

20. О1атсаг Т.Р., Ре ВагпеУе Р., Не^акигирри У.Е., Тау1ог В.А. ГП1епп§ ауШ1
папорагИс1е8: а геугеАУ оГ орНсаПу 8е1есИуе рагИс1е8 апс! аррНсаИопз. Аск. Ор1.
РкоЮшс8. 2016. Уо1. 8. Рр. 541-585.

21. Ег 8.-У, Хгк1а88оп (З.А., (Згапду18/ С.(3. КапоШегтоскгопйсз: Са1си1а11оп8 Гог УО2
папораг11с1е8 т сИе1ес1пс 110818 81юау тиск ппргоуес! 1иттои8 ТгапзтШапсе апс! 8о1аг
епег^у ТгапзтШапсе тосЫаТюп. I. Арр1. Ркуз. 2010. Уо1. 108. 063525.
22. КиппеШгот Е.Е, Ыогдёз А., Ьоитз 8.0., МИНгоп 0.8. ЫаповТгисТигес! е1ес1го-
скготхс 8шаг1 аушс!оау8: ТгаШНопа! шаТепаЬ апс! Ы1К-8е1ес11уе р1а8шошс папо-
сгузТаЬ. Скеш. Сошшип. 2014. Уо1. 50. Рр. 10555-10572.

23. Саыш М. АсНуе с!упат1с аушс!оау8 Гог ЬшМт§8: А геугеАУ. КепеАУаЫе Епег^у.
2018. Уо1. 119. Рр. 923-934.

24. ХакггиПт К.8., ОЗепЬакк 1.А. ОрТтйхкоуаппауа и§1оуауа 8е1ек11упауа йГ1га181уа
ргуато^о 8о1пес1то§о Ыискетуа [ОрИгшхес! ап§и1аг 8е1есИуе ГП1епп§ сНгес! 8о1аг
гасНайоп]. 1хуе811уа уихоу. 81го11е1’81уо [№ау8 оГ Н1§11ег ЕсЬсаЕопа! 1п8111и11оп8.
СопзТгисИоп]. 2018. Ыо. 10. Рр. 91-97. (т Ки881ап)

25. ХакггиШп К.8., ОдепЪакк 1.А. Скгото^етс та1епа18 т орЕса! Е11ег8 Гог 8таг!
аушс!оау8. О8А Аскапсес! Рко1отс8 Соп§ге88 (АР). 2020. ЛЫС. 19.
УДК 691.327:666.973.6:539.2173.001.24

И.А. ЦВЕТКОВ, Д.Н. ЦВЕТКОВ, А.В. ТОЛСТЫХ, Ю.Н. ДОРОШЕНКО

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
ПАРОПРОНИЦАЕМОСТИ НА ВЛАГОПЕРЕНОС
В НАРУЖНОЙ СТЕНЕ ИЗ ГАЗОБЕТОНА

Выполнено численное моделирование многолетних процессов тепловлагопереноса
в плоской однородной стенке из газобетона Э400 с учетом движения сорбционной
влаги за счет градиента парциального давления водяного пара и сверхсорбционной
влаги за счет градиента влагосодержания. Коэффициент влагопроводности рассчи-
тывался в рамках модели сорбционного увлажнения, с использованием аппрокси-
мационных полиномиальных зависимостей, полученных авторами статьи. Выяс-
нено возможное влияние уменьшения либо увеличения значения коэффициента
паропроницаемости на 50 % от рекомендуемого значения на тепловлажностные ре-
жимы, реализующиеся при эксплуатации стен из газобетона, в том числе при
низких температурах наружного воздуха. Установлено, что изменение коэффици-
ента паропроницаемости влияет на период удаления строительной влаги и ампли-
туду колебания влажности в процессе дальнейшей эксплуатации, не изменяя при
этом скорость удаления строительной влаги.

Ключевые слова: тепловлажностный режим, увлажнение газобетона, сорбци-
онная и сверхсорбционная влажность, коэффициент паропроницаемости, влагопро-
водность, теплопроводность, перенос паровой фазы, перенос жидкой влаги.

ОО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-91-102

Высокие затраты энергии и других материальных ресурсов, а также рас-
тущие экологические требования к возведению и эксплуатации зданий вы-
звали рост интереса к новым строительным материалам. Новые материалы
должны быть универсальными, простыми в использовании, долговечными и
энергоэффективными. Автоклавный газобетон хорошо известен как экологи-
чески чистый строительный материал [1]. Энергия, затрачиваемая на произ-
водство газобетона, относительно невелика по сравнению с ее затратами при
производстве многих других строительных материалов. Расход сырья, при-
ходящийся на единицу готового продукта, также очень низок при производ-
стве газобетона [2]. В процессе производства не образуется никаких сущест-
венно загрязняющих окружающую среду побочных продуктов. Благодаря
хорошим теплозащитным характеристикам использование газобетона приво-
дит к снижению потребления энергии на отопление и, соответственно, к по-
вышению энергоэффективности зданий [3, 4]. Легкие пористые строитель-
ные материалы, такие как автоклавный газобетон, широко применяются в
строительстве [5-7].

Следует отметить, что стандартизированные подходы к прогнозирова-
нию эксплуатационных свойств наружных ограждений из газобетона во мно-
гих случаях не дают нужного результата. Например, авторы [8] установили,
что фактические теплофизические характеристики автоклавных аэрирован-

© Цветков Н.А., Цветков Д.Н., Толстых А.В., Дорошенко Ю.Н., 2021
ных бетонных блоков в большинстве случаев не совпадают со значениями,
заявленными производителями и представленными в соответствующих стан-
дартах. Во многих случаях аналитические расчетные методы не позволяют
адекватно оценивать тепловлажностные режимы, реализующиеся в конст-
рукциях из газобетона, так как в них не учитывается возможное влияние пе-
ременных свойств материала, существенно зависящих от процессов тепло-
влагопереноса [9, 10]. Авторы [11] показали, что стандартный метод опреде-
ления плоскости максимального увлажнения для наружных ограждений,
включающих кладку из газобетонных блоков, дает физически необоснован-
ный результат.

Таким образом, численное моделирование нестационарных процессов
совместного тепловлагопереноса с привлечением эффективных нестацио-
нарных моделей [12, 13] по-прежнему сохраняет свое значение. В [14]
была разработана численная модель для расчета переноса влаги в много-
слойных конструкциях из газобетона, учитывающая особенности тепло-
влагопереноса через границу контакта раствора и газобетонных блоков.
Результаты моделирования теплопередачи, полученные в [15], показали,
что теплоперенос через швы кладки из газобетонных блоков оказывает
существенное влияние на ее термическое сопротивление и теплоустойчи-
вость. В [16] выполнено исследование тепломассопереноса в бетоне мето-
дом численного моделирования с переменными, зависящими от времени,
граничными условиями. Авторами [17] разработана физико-математиче-
ская модель и программное обеспечение, предназначенное для оценки ста-
рения бетонных конструкций, в основе которого моделирование долговре-
менных трехмерных и нестационарных полей влажности и температуры
внутри бетонных элементов, как при комнатной, так и при повышенной
температуре.

Для того чтобы спрогнозировать возможное накопление влаги, способ-
ное существенно снизить теплоизоляционные свойства газобетонных кон-
струкций, должны быть разработаны надежные методы экспериментально-
го определения изотерм сорбции автоклавного газобетона [18]. Анализ
результатов исследований процессов влагопоглощения в газобетоне, вы-
полненный в [19], показал, что режим циркуляции воздуха, с учетом его
температуры и влажности, оказывает большое влияние на показатели вла-
гопоглощения. В [20] отмечено, что в диапазоне от низкой до средней отно-
сительной влажности диффузия водяного пара является основным механиз-
мом переноса влаги. Поэтому при проектировании и оптимизации энерго-
эффективных зданий все большее внимание следует уделять транспортным
свойствам водяного пара, определяемым степенью паропроницаемости.
Выяснение степени возможного влияния паропроницаемости на тепло-
влажностные режимы, реализующиеся при эксплуатации стен из газобето-
на, в том числе при низких температурах наружного воздуха, является
целью настоящей работы.

Моделирование процесса тепловлагопереноса проводилось на основе
одномерной нестационарной постановки задачи:

д1 д л д1

ср— = — л —

Эт дх дх

(1)
где х - координата;

т - время;

I - температура, °С;

Е - давление насыщенного пара;

р, с - плотность и удельная теплоемкость;

ц, Р - коэффициенты теплопроводности, паропроницаемости и влагопро-
водности материала соответственно.

В качестве материала исследований использовался автоклавный газо-
бетон марки В400. Коэффициент теплопроводности газобетона принимался
зависящим как от влагосодержания, так и от температуры. Для его определе-
ния использовались зависимости, предложенные в [21, 22].

Коэффициент влагопроводности рассчитывался на основе модели сорб-
ционного увлажнения с использованием аппроксимационных полиномиаль-
ных зависимостей [12]. При его определении учитывались следующие
допущения, обоснованные в [23, 24]:

- механизм переноса паровой фазы, связанный с градиентом парциаль-
ного давления и коэффициентом паропроницаемости, сказывается на процес-
сах влагопереноса во всем интервале изменения относительной влажности
воздуха и, соответственно, влагосодержания материала;

- перенос жидкой влаги становится существенным при увеличении зна-
чений относительной влажности до 0,9, таким образом, слагаемое, опреде-
ляющее этот процесс, следует учитывать только при достаточно большой
влажности воздуха.

Расчетные параметры наружного воздуха принимались в соответствии
с климатическими условиями г. Томска. Для их определения использовались
формулы [12], полученные авторами статьи при обработке данных метео-
станции в г. Томске.

Для оценки возможного влияния значения коэффициента паропрони-
цаемости на влажностное состояние ограждающих конструкций из газо-
бетона были выполнены расчеты в нескольких вариантах. Для обозначения
различных вариантов используются следующие индексы: 13 - коэффи-
циент паропроницаемости ц = 0,13 мг/(м • ч • Па); 23 - ц = 0,23; 33 - ц =
= 0,33 мг/(м • ч • Па).

Расчеты проводились при уменьшении либо увеличении значения коэффи-
циента паропроницаемости на 50 % от рекомендованного в СП 50.13330.2012.
Тепловая защита зданий.

На рис. 1 приведены зависимости влажности газобетона, осредненной
по толщине ограждения, от времени, отсчитываемого от начала эксплуата-
ции. За начало эксплуатации ограждения принята середина июля. Начальный
период характеризуется уменьшением средней влажности от первоначально-
го значения до значительно меньшего, соответствующего ноябрю первого
года эксплуатации. Затем, после небольшого участка стабильности в холод-
ный период, происходит дальнейшее падение влагосодержания до мини-
мальной величины.
Рис. 1. Влажность, осредненная по толщине стены
из газобетона

В дальнейшем происходят периодические изменения влагосодержания,
приводящие к возникновению локальных максимумов, соответствующих
февралю второго и третьего годов эксплуатации. Существенные различия
в средней влажности, впрочем, не превышающие 25-30 %, для зависимо-
стей, соответствующих значениям коэффициента паропроницаемости 0,13
и 0,33 мг/(м • ч • Па), наблюдаются только по окончании периода удаления
строительной влаги и первого года эксплуатации. В периоды максимального
увлажнения на втором и третьем годах эксплуатации это различие не пре-
вышает 18 %.

Рис. 2. Сопротивление теплопередаче стены
из газобетона
Характер зависимости сопротивления теплопередаче Ло, (м2 • °С)/Вт,
коррелирует с поведением средней влажности стены (рис. 2). При удалении
строительной влаги сопротивление увеличивается, а затем наблюдаются его
периодические колебания, при этом минимальные значения /?0 соответству-
ют максимальным величинам влагосодержания газобетона. Максимальные
различия сопротивлений теплопередаче, связанные с изменением коэффици-
ента паропроницаемости, составляют 7-14 %.

Рис. 3, а иллюстрирует изменение потока влаги ув через внутреннюю
поверхность ограждения из газобетона.

О 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

Месяц с начала эксплуатации

------13 --------23-----------33

Рис. 3. Поток влаги (знак «-» соответствует высыханию,
знак «+» увлажнению) (а) и влажность на внутренней
поверхности стены из газобетона (б)
В период с июля по ноябрь первого года эксплуатации процессы уда-
ления строительной влаги обусловливают быстрое высыхание внутренней
поверхности. Далее, в течение всего расчетного промежутка времени, в пе-
риоды с декабря по март преобладает увлажнение, а с марта по июль - вы-
сыхание. Увеличение коэффициента паропроницаемости вызывает сущест-
венное изменение амплитуды колебаний влагопотоков в периоды с пре-
обладанием накопления влаги. Эта амплитуда увеличивается на 57-78 %
при изменении ц от 0,13 до 0, 33 мг/(м • ч • Па).

б) 7

ч® 6,5

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

Месяц с начала эксплуатации

------13 --------23-----------33

Рис. 4. Поток влаги (знак «+» соответствует высыханию,
знак «-» увлажнению) (а) и влажность на наружной
поверхности стены из газобетона (б)
Влажность на внутренней поверхности стены испытывает гораздо менее
интенсивные колебания (рис. 3, б), и ее величина практически не подвержена
влиянию, связанному с изменением коэффициента паропроницаемости. Не-
большое различие в величинах влажности, около 3 %, наблюдается только
вблизи первого локального максимума зависимости Жв(т).

Через наружную поверхность стены в течение всего первого года
эксплуатации происходит удаление влаги (рис. 4, а), как и через внутреннюю
поверхность.

Поток влаги через наружную поверхностьун достигает максимума в мае.
Затем происходят периодические колебания величины влагопотока с макси-
мальными значениями в мае, почти постоянной влагоотдачей в осенне-зим-
ний период и минимальными величинами в июне. На наружной поверхности
изменение коэффициента паропроницаемости вызывает существенное изме-
нение амплитуды колебаний влагопотоков преимущественно в периоды с
преобладанием удаления влаги. Эти различия для положительных макси-
мальных влагопотоков достигают 42-54 %. В периоды, для которых (при
больших значениях коэффициента паропроницаемости) более характерно
накопление влаги, также наблюдаются несколько меньшие различия ампли-
туды колебаний потоков влаги.

На рис. 4, б приведена зависимость влажности на наружной поверхности
^7Н. Влажность на наружной поверхности также практически не чувствитель-
на к изменению коэффициента паропроницаемости, хотя имеются некоторые
отличия до 9 % между зависимостями влажности вблизи ее максимальных
значений.

Изменение влажности Ж1/3 в плоскости, расположенной на удалении
в треть толщины стены от ее наружной поверхности и соответствующей
плоскости максимального увлажнения, согласно [25], иллюстрируют гра-
фики, представленные на рис. 5.

Рис. 5. Влажность в плоскости, расположенной на
расстоянии 1/3 толщины от наружной поверхности
Характер колебаний влажности Ж1/3 почти такой же, как и для зависимо-
сти влажности, осредненной по толщине стены (см. рис. 1). Однако различия
влажности в плоскости максимального увлажнения в момент окончания
удаления строительной влаги и вблизи максимальных значений на втором
и третьем годах эксплуатации, связанные с изменением коэффициента паро-
проницаемости, существенно превосходят аналогичные показатели для сред-
ней влажности и составляют 45 и 30 % соответственно.

Заключение. Из приведенного анализа следует, что уменьшение либо
увеличение значения коэффициента паропроницаемости на 50 % от стандарт-
ного значения (вариант 23) не приводит к качественному изменению процес-
са влагопереноса.

Следует отметить лишь две особенности: 1) уменьшение коэффициента
паропроницаемости увеличивает период удаления строительной влаги до
15 мес и уменьшает амплитуду колебания влажности в процессе дальнейшей
эксплуатации; 2) увеличение коэффициента паропроницаемости практиче-
ски не сказывается на скорости удаления строительной влаги, но заметно
увеличивает амплитуду колебания влажности в процессе дальнейшей экс-
плуатации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Х.КИпрпег К. Оеуе1оршеп18 т Ше ЕогтШаПоп апс! КетГогсетепТ оГ СопсгеТе.
АУоойЬеай РиЫ18Ып§ Бепе8 т САП апй $1гис1ига1 Еп§теепп§. 2008. Р. 1-43.

2. Аи1ос1ауей АегаТей СопсгеТе // ЕСТ Еас1 БЬееТв. Ригйие, ЕСТ Теат, 2007. Р. 84.

3. Сгогзккох А.8., Уайп И.1., Куткеугск Р.Р., КуАгехгск О.О. РауЬаск репой оГ туевТ-
теп18 т епег^у 8аут§ // Ма^ахте оГС1уП Еп§теегт§. 2018. Хо. 78(2). Р. 65-75.

4. Сгогзккох А., Миг§и1 V., ОНупук О. ЕогесазТей РауЬаск Репой т Ше Са8е оГ
Епег§у-ЕГйс1еп1 АсйуШез // МАТЕС \УсЬ оГ СопГегепсе8. 2016. Уо1. 53.

5. Стерлягов А.Н., Низовцев М.И. Теплотехнические особенности наружных стен
малоэтажных зданий // Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных жилых
зданий: сб. науч. тр. всерос. науч. конф, с междунар, участием (г. Новосибирск,
24-26 марта 2015 г.). Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2015.
С.114-123.

6. Горшков А. С. Условия обеспечения устойчивости для поэтажно-опертых стен
из газобетонных блоков // Технологии бетонов. 2014. № 4. С. 49-55.

7. Пепйгу Е.ААУ. Мазопгу хуаШ: МаТепаЕ апй соп81гис1юп // Соп81гис1юп апй
Вш1йт§ Ма1епа18. 2001. Хо. 15(8). Р. 323-330.

8. Уайп Н, Когтуепко 8.У., Согзккох А.8., Резйуакох 1.1., ОЕкехзкгу V. Ас1иа1
Шегшорку81са1 скагас1еп8ЙС8 оГ аи1ос1ауей аегаТей сопсгеТе// Ма^ахте оГ С1уП
Еп§теепп§. 2020. Хо. 96(4). Р. 129-137.

9. Стерлягов А.Н. Совместный тепло- и влагоперенос в ограждающих конструк-
циях зданий из газобетона: дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск: НГАСУ, 2007.
164 с.

10. Крайнов Д.В., Садыков Р.А. Влияние влагосодержания на теплозащитные свойст-
ва ограждающей конструкции // Вести. МГСУ. 2011. № 3. С. 404-410.

И. Корниенко С.В., Ватин Н.И., Горшков А.С. Оценка влажностного режима стен
с фасадными теплоизоляционными композиционными системами // Стр-во уни-
кальных зданий и сооружений. 2016. № 6. С. 34-54.

12. Жуков А.В., Цветков Н.А., Хуторной А.Н., Толстых А.В. Влияние температурной
зависимости изотермы сорбции и коэффициента влагопроводности на влагопере-
нос в наружной стене из газобетона // Вести. МГСУ. 2018. Т. 13. № 6 (117).
С. 729-739.
13. Васильев Г.П., Личман В.А., Песков Н.В. Моделирование процесса сушки ограж-
дающих конструкций зданий // Жилищ, стр-во. 2013. № 7. С. 21-26.

14. Хгаоскиап Ои, ГапЫ)Г1 ПаДйДш1, Мачтка! К. Кишагап. Мо181иге Тгап8рог! Асго88
1п1егГасе8 ВеТАУееп Аи1ос1ауеб АегаТеб СопсгеТе апб Мог1аг // Зоигпа! оГ Вийбш§
Р11У81С8. 2003. Уо1. 26. Р. 213-236.

15. Горшков А. С., Рымкевич П.П., Ватин Н.И. Моделирование процессов нестацио-
нарного переноса тепла в стеновых конструкциях из газобетонных блоков //
Инж.-строит. журн. 2014. № 8. С. 38-48.

16. 01ап С., Скеп И., ИЛпу Н., ИЛпу У. 8ппи11апеои8 йеа! апб шо181иге Пап 8 Ге г ш
сопсгеТе ауйй бте-берепбеп! Ьоипбагу сопб1боп8 // Ма^ахте оГ СопсгеТе Кезеагсй.
2008. Уо1. 60. Ыо. 10. Р. 725-733.

С1.Ниап§ И, Врепсег В. РК. Спхх1у тобе! оГ Гийу соир1еб йеа! Пап 8 Ге г, то181иге
б1Ни8юп, а1каН-81Нса геасбоп апб Ггас1игт§ ргосе88е8 т сопсгеТе // СопГегепсе:
ЕпуйошпепТа! Эе^габабоп оГМаТепаЕ т Ыис1еаг Роаусг 8у81ет8.2018. Р. 131-141.

18. 81аугк1С, 81гикагоуа А., Секоп М. КеИаЬййу 81ибу оГЕдшИЬгшт Мо181иге СопТеп!
Мебюб8 Гог Зогрбоп/Эезогрбоп ЕоШегтз ПеТегтшабоп оГ Аи1ос1ауеб АегаТеб
СопсгеТе // АррИеб 8с1епсе8. 2021. Ко. 11(2). Р. 824.

19. Хгао Не, Лап Ут, Ле\уеп Уапу, Ошо Ыап§, 8оп§уип 1Ги1. ЕГГес! оГ Эгу-АУе!
Сксикбоп оп Мо181иге АЬзогрбоп оГ Аи1ос1ауеб АегаТеб СопсгеТе // Абуапсез т
Ма1епа18 8с1епсе апб Еп§теегт§. 2019. Уо1. 2019.

20. 8киа1~01 Пап, Ке \Уапу, ЫАГи Гап, П-Тао Уи, Хи Хи, Лап Се. Тгап81еп!
беТегштабоп оп б1е АУаТег уарог б1ГГи8юп соеГбсгеп! оГ аи!ос1ауе аегаТеб сопсгеТе:
еГГес!8 оГ 8атр1е апб 8еп8ог 81хе8 // СопГегепсе Рарег: 1п1егпабопа1 Неа! ТгапзГег
СопГегепсе 16. 2018. Р. 8629-8636.

21. Гринфелъд Г.И., Куптараева П.Д. Кладка из автоклавного газобетона с наруж-
ным утеплением. Особенности влажностного режима в начальный период экс-
плуатации // Инж.-строит. журн. 2011. № 8. С. 41-50.

22. Киселев И.Я. Влияние равновесной сорбционной влажности строительных мате-
риалов на сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций
зданий // Жилищ, стр-во. 2013. № 6. С. 39-40.

23. Гагарин В.Г. Теория состояния и переноса влаги в строительных материалах и те-
плозащитные свойства ограждающих конструкций зданий: дис. ... д-ра техн,
наук. М.: НИИСФ РААСН, 2000. 396 с.

24. Киселев И.Я. Повышение точности определения теплофизических свойств тепло-
изоляционных строительных материалов с учетом их структуры и особенностей
эксплуатационных воздействий: дис. ... д-ра техн. наук. М.: НИИСФ РААСН,
2006. 366 с.

25. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.:
АВОК-ПРЕСС, 2006. С. 250.

Цветков Николай Александрович, д-р техн, наук, проф.;

Е-шаб: пас.18иаЬ@уапбех.ги

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Цветков Дмитрий Николаевич, ст. препод.; Е-шай: огГ@шай.ш

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Толстых Александр Витальевич, канд. физ.-мат. наук, доц.;

Е-шай: 1о181Ьи@уапбех.ги

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Дорошенко Юлия Николаевна, канд. техн, наук, доц.;

Е-шай: каГо1оруеп11@гашЫег.ги

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Получено 24.12.2020
Тзуе^коу Мко1ау Аккзапдгоукк, В8с, РгоГеззог; Е-шаП: пас.1зиак@уапс!ех.ги
Тош8к 81а1е ЕГтуегзку оГ АгсккесШге апс! Вш1Шп§, Кизз1а

Тзуе^коу Вткпу Мко1аеук11, 8етог ЬесТигег; Е-таП: огГ@таИ.ш

Тотзк 81а1е ЕГтуегзку оГ АгсЫТесТиге апс! Вш1Шп§, Кизз1а

ТоМукк Аккзапск УйаГеукЬ, РЕБ, А88. РгоГеззог; Е-таП: 1о1зШи@уап(1ех.ги
Тотзк 81а1е ЕГтуегзку оГ АгсккесТиге апс! Вш1Шп§, Кизз1а

Вого8кепко УиПуа Мко1аеупа, РкЭ, А88. РгоГеззог; Е-таП: каГо1оруеп11@гатЫег.ш
Тотзк 81а1е ЕГтуегзку оГ АгсккесТиге апс! Вш1Шп§, Кизз1а

А88Е88МЕИТ ОГ ЕГГЕСТ ОГ 8ТЕАМ РЕКМЕАВ1ЫТУ

СОЕГГ1С1ЕЭТ ОН МО18Т1ЖЕ ТВАН8ГЕК

ИХ ОЕГТЕК УУАЬЬ ГКОМ АЕКАТЕВ СОНСВЕТЕ

Ыишепса! зйпи1а1юп оГ 1оп§-1егт кеа! апс! то1з!иге ТгапзГег ргосе88е8 т а Па!
кото^епеоиз АУа11 тас!е оГ аегаТес! сопсге!е Э400 18 регГогтес!, !акт§ т1о ассоип! Ше
тоуетеп! оГ зогрПоп то1з!иге с!ие !о Ше §гаШеп! оГ Ше рагПа! рге88иге оГ Ауа!ег уарог апс!
зирегзогрПоп то1з!иге с!ие !о Ше §гаШеп! оГ то1з!иге соп!еп!. ТЪе то1з!иге сопсГисПуку
соеН1с1еп! Ауаз са1си1а!ес! упШт Ше зогрПоп кштШПсаПоп тос!е1 изт§ арргохппайоп
ро1упопйа1 с!ерепс!епс1е8 оЫатес! Ьу Ше аиШог8 оГ Ше аг!1с1е. ТЪе роззШк еГГес! оГ
гес!ист§ ог тсгеазт^ Ше уа!ие оГ Ше уарог регтеаЫШу соеН1с1еп! Ьу 50 % оГ Ше
гесоттепс!ес! уа!ие оп Ше кеа! апс! кштсШу тос!е8 геакхес! с!игт§ Ше орегаПоп оГ
аегаТес! сопсге!е \уа!1з, тс!иШп§ а! 1оау оиШоог !етрега!игез, АУаз Шипе! ои!. И 18
езШккзкес! Ша! Ше скап^е т Ше уарог регтеаЫШу соеГНс1еп! аГГес!з Ше сопз!гис!1оп
то!з!иге гетоуа! регюс! апс! Ше атрШис!е оГ кштсШу ПисШаПопз с!игт§ ТигШег
орегаИоп, упШои! скап§т§ Ше сопзТгисИоп то181иге гетоуа! га1е.

КеуАУОгск: кеа1 апс! кшпкШу ге^ппе, киткШТсаЫт оТ аегаТес! сопсгеТе, 8огрИоп
кштсШу, 8ирег-8огрНоп кштсШу, сосГЕс1сп1 оТ уарог регтеаЫШу, то181иге
сопскюЕуку, Шегта! сопскюЕуку, уарог рказе ЪапзТег, Ндшс! то181иге ЪапзТег.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

\.КИп§пег К. Эеуе1ортеп18 т Ше Еогти1а1юп апс! КетТогсетепТ оТ СопсгеТе.
АУоосШеас! РиЬНзкт^ Зепез т СТуП апс! ШгисТига! Еп§теегт§, 2008. Рр. 1-43.

2. Аи1ос1ауес! АегаТес! СопсгеТе. ЕСТ Еас! 8кее1з. Ригскю, ЕСТ Теат, 2007. Р. 84.

3. (ЗогДгкоу А.8., УаИп Куткечгск Р.Р., КуАгеугск О.О. РауЬаск регюс! оТ
туезТтепТз т епег^у заут§. Ма^ахте оТ С1У11 Еп§теегт§. 2018. Ыо. 78(2).
Рр. 65-75.

4. Оогзккоу А., Миг§и1 V., ОНупук О. ЕогесазТес! РауЬаск Репос! т Ше Сазе оТЕпег^у-
ЕВклеп! АсИуШез. МАТЕС АУеЬ оТ СопТегепсез. 2016. Уо1. 53.

5. 81ег1уа§оу А.Ы., ТАНгоу^еч М.1. Тер1о1екктскезк1уе озоЬеппозН пагихкпукк з!еп
та1ое!ахкпукк хс!ату [ТкегтоТесктса! ТеаТигез оТ Ше оиТег АУаПз оТ 1оАУ-пзе
ЬиПскп^з]. Епег^о- 1 гезигзоеВекНупоз!’ та1ое!ахкпукк хкПукк хс!ату: зкогтк
паискпукк 1шс!оу узего881узкоу паискпоу копТегепТзп з техкс!ипагос!пут исказкует
(§. КоуозЫкзк, 24-26 тагТа 2015 §.) [Епег^у апс! гезоигсе еВ1с1епсу оТ 1оАУ-пзе
гезШепка! ЬиПскп^з: соПесИоп оТ зс1епЫ1с Ауогкз оТ а11-Кизз1ап зс1еп11Ес сопГегепсе
АУ1Ш тТегпаТюпа! раг11с1ра1юп (ЫоуозШкзк, Магск 24-26, 2015)]. ЫоуозШкзк,
1пзШи1е оТ Ткегторкуз1сз оТ Ше ЫЬепап Вгапск оТ Ше Кизз1ап Асас!ету оТ 8с1епсез,
2015. Рр. 114-123. (т Кизз1ап)

6. Оогзккоу А.8. Из1оу1уа окезрескетуа изТоусЫуозЬ Шуа роеТахкпо-орегТукк з!еп 1х
§ахоке!оппукк Ыокоу [СопШИопз Гог епзигт§ зТаЫШу Гог рауе-т-р1асе АУаПз тас!е
оГ аегаТес! сопсгеТе Ыоскз]. Теккпо1о§п ЬеТопоу [СопсгеТе Тескпо1о§у]. 2014. Ыо. 4.
Рр. 49-55. (т Кизз1ап)
7. НепЛу Е.А. ЯС Мавопгу Ауа1к: МаТепак апс! сопзТшсНоп. СотТгисНоп апс! Вш1Шп§
МаТепак. 2001. Ко. 15(8). Рр. 323-330.

8. Уайп М., Когтуепко 8.У., вогзккоу А.8., Ре$1гуакоу 1.1., ОЕкеуМу V. Ас1иа1
Шегторку81са1 скагасТегкНсз оГ аиТоскуес! аегаТес! сопсгеТе. Ма^ахте оГ СМ!
Еп§теегт§. 2020. Ко. 96(4). Рр. 129-137.

9. 81ег1уа§оу А.М. ЗоутевТпуу 1ер1о- 1 у1а§орегепо8 V 0§гахк(1ауи8кск1кк коп8Т-
гикМуакИ хскшу 1х ^ахокеТопа: Ш8. ... капе!. 1ек1т. пайк [Зот! 11еа1 апс! токТиге
ТгапзГег т Ьш1Шп§ епуе1оре8 оГЬш1Шп§8 тас!е оГ аегаТес! сопсгеТе: а Ше818 Гог Ше
с!е§гее оГРкВ]. Коуо81Ыг8к, К8ИАСЕ, 2007. 164 р. (т Ки881ап)

10. Кгаупоч Р.У., 8аАукоу К.А. УНуатуе у!а§080с!егхкатуа па 1ер1оха8ксЫ1пууе
8уоу81уа о§гахкс!ауи8кскеу копзТгиккп [Мо18Тиге сопТеп! тПиепсе оп ИеаТ-геПес-
1т§ ргорегНе8 оГ а Ьш1с!т§ епуе1оре Ггот рогои8 сопсгеТе]. Уе8Ттк МС8И
[РгосеесНп§8 оГ Мозсоау 81а1е ИтуегзИу оГ С1уП Еп§теепп§]. 2011. Ко. 3.
Рр. 404М10. (т Ки881ап)

11. Когтепко 8.У., Уайп И.1., Согзккоу А.8. Окепка у1ахкпо8Шо§о гехЫта 81еп 8
ГазаскупН 1ер1о1хо1уа18юппут1 котрохгкюппупН 8181етат1 [А88е88теп1 оГ
то181иге сопсШют оГ Ауа1к ау!Ш Гафаскк ШегтотзикНоп сотро811е 8у81ет8
МШ ехТета! тогТаг 1ауег8]. 81гоке1’81уо иткаЕпукк хскшу 1 8оогихкету [Соп8Т-
гисНоп оГИтдие Вш1Шп§8 апс! $1гис1иге8]. 2016. Ко. 6. Рр. 34-54. (т Ки881ап)

12. Хкикоу А.У., Тзуе&оу М.А., КкШотоу А.М., То1Мукк А.У. УНуатуе ТетрегаТигпоу
хаукппозН 1хо1егту 8ОгЬкп 1 коеГШкуепТа у1а§оргоуос!по8Н па у1а§орегепо8 V
пашхкпоу 81епе 1х ^ахокеТопа [Тке тПиепсе оГ Ше ТетрегаТиге с!ерепс!епсе оГ Ше
18оШегт8 8огрНоп апс! соеГПсгеп! оГ куШаиНс сопсШсШуНу]. УезТтк МС8И
[РгосееШп§8 оГ Мозсоау 81а1е Итуегзку оГ С1уН Еп§теепп§]. 2018. Уо1. 13.
Ко. 6(117). Рр. 729-739. (т Ки881ап)

13. УазИ’еу С.Р., Ысктап У.А., Резкоу М.У. МоНеНгоуатуе рго!8е88а 8и8кк1
о§гахкскуи8ксЫкк котТгиккгу /Нашу [Мос!е1т§ Ше ргосе88 оГ Шут§ Ьш1Шп§ еп-
уе1оре8]. 7кШ8кскпоуе 81гоке1’81уо [Нои8т§ соп8ТгисНоп]. 2013. Ко. 7. Рр. 21-26.
(т Ки881ап)

14. Хгаоскиап (2и, Раг1ЪогхНа§к1§ка1, Маутка! К. Китагап. Мо181иге Тгап8рог! Асго88
1п1егГасе8 ВеМееп Аи1ос1ауес! АегаТес! СопсгеТе апс! МогТаг. Зоигпа! оГ Вш1Шп§
Рку81С8. 2003. Уок 26. Рр. 213-236.

15. Согзккоу А.8., Куткеугск Р.Р., УаИп М.1. МоНеНгоуатуе рго!8е88оу пс8Ш81опаг-
по§о регепоза Терк V 8Тепоуукк котТгикМуакк к ^ахокеТоппукк Ыокоу [81ти1аНоп
оГ поп-8ТаНопагу кеа! ТгатГег ргосе88е8 т аиТоскуес! аегаТес! сопсгсГс-хуаШ].
1пхкепегпо-81го11е1’пуу хкигпа! [Ма^ахте оГ С1У11 Еп§1пеепп§]. 2014. к!о. 8.
Рр. 38-48. (т Ки881ап)

16. 01ап С., Скеп Р., УУап§ Н., УУап§ У. 8ппи11апеои8 кеа! апс! то18Тиге ТгапзГег т
сопсгеТе МШ Шпе-с!ерепс!еп1 Ьоипскгу сопШНопз. Ма^ахте оГ СопсгеТе Кезеагск.
2008. Уок 60. Ыо. 10. Рр. 725-733.

17. Ниап§ Н., 8репсег В. ЯС Спхх1у тос!е1 оГ Ги11у соир1ес! кеа! ТгапзГег, то181иге ШГШ-
8юп, а1каН-81Нса геасНоп апс! Ггас1ипп§ ргосе88е8 т сопсгеТе. СопГегепсе: Епукоп-
теп1а1 Эе^гаскНоп оГМаТегкк т Ыис1еаг Роаусг 8у81ет8. 2018. Рр. 131-141.

18. 81аугкВ., 81гикагоуа А., Секоп М. КеНаЫШу 81ис!у оГЕдиШЬгшт Мо18Тиге СопТеп!
МеШосЕ Гог ЗогрНоп/ВезогрНоп коШегтз ВеТегттаНоп оГ АиТоекуес! АегаТес!
СопегеТе. АррНес! 8с1епее8. 2021. к!о. 11(2). Р. 824.

19. Хгао Не, Лап Ут, Лемеп Уап§, Ошо Ыап§, 8оп§уип УУи1. ЕГГееТ оГ ВгуЛУеТ
СкеикНоп оп Мо18Тиге АЬзогрНоп оГ АиТоекуес! АегаТес! СопегеТе. Аскапеез т
МаТепак 8с1епее апс! Еп§теегт§. 2019. Уок 2019.

20. 8киа1~01 Пап, Ке УУап§, 1л-УУи Рап, 7л-Тао Уи, Хи Хи, Лап Се. Тгап81еп!
скТегттаТюп оп Ше АУаТег уарог ШГГи81оп соеГйсгеп! оГ аиТоекуе аегаТес! сопегеТе:
еГГеек оГ 8атр1е апс! 8еп8ог 81хе8. СопГегепсе Рарег: 1п1егпаНопа1 НеаТ ТгатГег
СопГегепсе 16. 2018. Рр. 8629-8636.
21. Огт/еГ(1 0.1., Кир1агаеуа Р.Р. К1ас!ка 12 ауТок1аупо§о ^ахокеТопа 8 пашхкпуш
иТер1еЫуеш. О8оЬеппо8Т1 у1ахкпо8Тпо§о ге/Ыша V паскаГпуу репос! ек8рЫаТаТ8п
[АиТос1ауес! аегаТес! сопсгеТе мавопгу \уНИ ехТегпа! ш8и1аТ1оп. РеаТиге8 оГ шо18Тиге
сопШИопв с!ипп§ Тке тШа! репос! оГ орегакоп]. 1пхкепегпо-8ТгокеГпуу хкигпа!
[Ма^ахте оГ С1У11 Еп§1пеепп§]. 2011. Ко. 8. Рр. 41-50. (т Ки881ап)

22. Кл8е1еу 1.Уа. УНуатуе гаупоуевпоу 8ОгкТ81оппоу у1ахкпо8Т1 8Тго1ТеГпукк таТепа1оу
па 8оргоИу1етуе Тер1орегес!аске пагихкпукк о§гахкс!ауи8ксЫкк коп8ТгикТ81у хс!ату
[Тке еГГесТ оГ едшНЬпит 8ОгрТ1оп оГ то18Тиге т Ьш1с!т§ таТепа18 Гог ге818Тапсе То
кеаТ ТгапзГег оГепс1о8т§ 8ТшсТиге8 оГЬш1сИп§8]. 7Ы118кскпоуе 8Тгоке1’8Туо [Нои8т§
сопзТгисТюп]. 2013. Ыо. 6. Рр. 39-40. (т Ки881ап)

23. Оарапп У.О. Теопуа 8О8ТоуаЫуа 1 регепова у!а§1 V 8ТгокеГпукк таТепа1акк 1
Тер1оха8ксЫТпууе 8Уоу8Туа 0§гахкс!ауи8ксЫкк коп8ТгикТ81у хс!ату: сНб. ... с!-га Теккп.
пайк [Ткеогу оГ Ше $Шс апс! Тгапврог! оГ то181иге т ЬиИсНп^ та1епа18 апс!
11еа1-8Ые1с!т§ ргорегкев оГ епс1о8т§ 81гис1иге8 оГЬшМт§8: 01е818 Гог Ше с!е§гее оГ
Э8с]. Мо8соау, Кевеагск 1п81ки1е оГ Вш1с!т§ Р11у81С8 оГ Ше Ки881ап Асас!ешу оГ
АгсЫТесТиге апс! Вш1с!т§ 8с1епсе8, 2000. 396 р. (т Ки881ап)

24. Кл8е1еу I. Уа. Роуувкетуе ТосЫю8Т1 оргес!е1ешуа Тер1ойх1с11е8к1к11 вуоувТу Тер1о-
1хо1уаТ81оппук11 8Тго1ТеГпук11 шаТепа!оу 8 искеТош 1к11 8ТгикТигу 1 о8оЬеппо8Теу
ек8р1иаТаТ81оппук11 уохс!еу8Ту1у: с!18. ... с!-га Теккп. пайк [1псгеа8е оГ ассигасу оГ
(ТеГЫШоп оГ ТкегторкузТса! ргорегТ1е8 оГ 11еаТ-т8и1аТт§ Ьш1с!т§ таТепаЬ Такт§
тТо ассоипТ Ткеи 8ТгисТиге апс! ГеаТиге8 оГ орегаТюпа! шПиепсез: Тке Тке818 Гог
окТатш§ Тке 8С1епТ1йе с!е§гее оГЭ8с]. Мозсоау, Кезеагск 1п8ТкиТе оГВш!с!т§ Рку81С8
оГ Тке Ки881ап Асас!ету оГ АгсЫТесТиге апс! ВиПскп^ 8с1епсе8, 2006. 366 р. (т
Ки881ап)

25. Рокт К.Р. ЗТгокеГпауа Тер1оТеккЫка о§гахкс!ауи8ксЫкк сказТеу хс!аЫу [Вш1с!т§
кеаТ еп§шеепп§ оГ епс1о8ш§ рагТ8 оГ ЬиПсНп^з]. Мозсоау, АУОК-РКЕ88, 2006.
250 р. (ш Ки881ап)
1881Ч 0536-1052. Известия вузов. Строительство. 2021. № 1

ДОСТИЖЕНИЯ

НАУКИ -

ПРОИЗВОДСТВУ

УДК 691.002.3

Д.М. ЖАРЫЛКАН, А.М. БАЛТАШЕВА

ПОЛУЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Приведены количественные и качественные характеристики техногенных отходов
ряда крупных горных предприятий Казахстана. Рассмотрены перспективы утилиза-
ции их отходов. Предложены технологические решения по получению сухих строи-
тельных смесей и ячеистого бетона на основе отходов обогащения руд. Использова-
ние геотехногенного сырья для получения сухих строительных смесей сократит рас-
ход цемента на 10 %, песка - более чем на 10 %, воды - до 10 %, модифицирующих
добавок - на 20-25 %. Разработанная технология получения бесцементного ячеисто-
го бетона автоклавного твердения предполагает использование в качестве вяжущего
молотой негашеной извести. Вяжущее предлагается применять совместно с кремне-
земистым компонентом - отходами обогащения редкометалльных и полиметалличе-
ских руд, содержащих двуокись кремния. Технология для ячеистых газобетонов из
отходов обогащения руд предполагает получение теплоизоляционных с объемной
массой в высушенном состоянии не более 500 кг/м3; конструкционно-теплоизоляци-
онных с объемной массой 500-900 кг/м3.

Ключевые слова: техногенные отходы, строительные материалы, химический
состав, экология, горные отходы, полиметаллические руды.

ОО1 10.32683/0536-1052-2021-745-1-103-110

Введение. Рост масштабов строительства в Казахстане требует значи-
тельного количества минерального сырья для индустрии строительных мате-
риалов. Интенсификация в данном направлении сопряжена с использовани-
ем промышленных отходов взамен первичных природных ресурсов с целью
удешевления стройматериалов. Использование в индустрии строительных
материалов твердых отходов горнорудного производства является более
экономичным по сравнению с производством стройматериалов на базе спе-
циальной добычи минерального сырья [1]. Обзор существующих научных
работ в данной области показывает, что имеется значительная мировая прак-
тика проведения исследований по использованию техногенного минерально-
го сырья. Так, в дальнем зарубежье горнопромышленные отходы находят

© Жарылкан Д.М., Балташева А.М., 2021
применение для получения кирпича [2], бетона [3], стеклокерамики [4]. Про-
ведены исследования по использованию техногенных отходов в качестве
сырья для производства строительных материалов, учитывающие экологи-
ческие факторы их воздействия на окружающую среду [5, 6]. Аналогичные
исследования по использованию горнопромышленных отходов для полу-
чения строительных материалов и изделий проводятся в странах ближнего
зарубежья [7-10].

Подобные работы необходимо проводить и в Казахстане, где по совре-
менным оценкам на предприятиях горнопромышленного комплекса накоп-
лено свыше 60 млрд т промышленных отходов. Ежегодно их количество воз-
растает приблизительно на 1,4-1,8 млрд т [И]. Причем наибольшие запасы
сосредоточены в хвостохранилищах. Необходимость вовлечения в производ-
ство продуктов обогащения диктуется следующими обстоятельствами:

- сроки эксплуатации хвостохранилищ ограничены, причем заполнение
многих уже закончено или заканчивается в ближайшие годы;

- отходы занимают огромные территории, а так как представляют собой
тонкодисперсный и легкосдуваемый материал, это является источником по-
вышенного экологического риска для регионов действия горно-обогатитель-
ных комплексов.

В то же время вследствие тонко дисперсной структуры отходов дополни-
тельный помол перед использованием не требуется, что позволяет снизить
экономические затраты. Кроме того, в процессе обогащения руд обеспечива-
ется однородность материала как по химическому, так и по минералогиче-
скому составу.

Общие запасы и площади, занимаемые хранилищами отходов по облас-
тям, приведены в таблице.

Отходы обогащения, как правило, более удобны для использования в
производстве нерудных строительных материалов, чем вскрышные и вме-
щающие породы, поскольку они, во-первых, более однородны, во-вторых,
представляют собой уже дробленый, а иногда и фракционированный матери-
ал. Отходы крупностью зерен 0,14-5,0 мм используются в качестве заполни-
теля для приготовления тяжелого бетона, строительных растворов, плотных
ячеистых автоклавных и безавтоклавных силикатных бетонов, асфальтобето-

Характеристика хранилищ отходов обогатительного производства
по областям Казахстана

Область Запасы, тыс. т Площадь, км2
Акмолинская 76834,50 12,30
Актюбинская 30675,30 6,30
Алматинская 47914,90 2,99
Восточно-Казахстанская 887914,57 19,57
Жамбылская 44188,93 1,58
Карагандинская 2809342,13 89,20
Костанайская 611101,70 27,45
Павлодарская 8770,86 1,23
Южно-Казахстанская 142355,30 3,52
нов, для получения силикатного кирпича и устройства оснований дорог. Тон-
кодисперсная часть отходов (менее 0,14 мм) может быть использована для
получения силикатных материалов (кирпич, газосиликатные блоки и т.д.).
Изучение опыта использования отходов горнорудного производства показа-
ло, что в качестве сырья применяются в основном минеральные материалы,
которые можно разделить на три основные группы:

- кремнеземистые материалы, содержащие более 50 % 8Ю2;

- известковые материалы, содержащие более 50 % СаО;

- известково-кремнеземистые материалы, содержащие 20-50 % СаО и
20-50 % 8Ю2.

Сфера использования этих отходов в значительной степени определяется
их минералогическим составом. Состав отходов горнорудного производства
определяет пути целесообразного их использования и создает предпосылки
для развития сырьевой базы нерудных материалов. Анализ производства
последних лет показывает, что практически по всем видам строительных
материалов отмечается устойчивый рост продукции. Ежегодный прирост
выпуска строительных материалов в республике составляет 24,4 %.

В связи с актуальностью решения проблемы утилизации отходов горно-
промышленного комплекса в Институте архитектуры и строительства имени
Т.К. Басенова проводились исследования по получению на их основе сухих
строительных смесей и компонентов для производства ячеистого бетона и вя-
жущего.

Получение сухих строительных смесей. В качестве сырья для полу-
чения строительных смесей применялись отходы обогащения медных руд
Жезказганного месторождения и карботнатных полиметаллических руд
Кентауской обогатительной фабрики. Отходы этих производств являются
тонкоизмельченным продуктом с содержанием частиц класса 0,074 мм
(40-80 %) и класса 0,15 мм (10-15 %). Химический состав представлен крем-
неземом (67-72 %), глиноземом (11-12 %), оксидом кальция (2,6—4,5 %).

В результате исследования получены сухие смеси, содержащие цемент
и отходы обогащения Жезказганской обогатительной фабрики, соответст-
вующие маркам кладочных и штукатурных материалов М25 (класс В2),
М50 (класс ВЗ), М150 (класс В10), М200 (класс В15). Определение плотно-
сти растворных смесей показало, что все они относятся в соответствии с
ГОСТ 28013-98 к легким растворным смесям, так как плотность их не превы-
шает 1500,0 кг/м3. По таким показателям, как прочность при сжатии и сцепле-
нии с основанием на отрыв, смеси марки М150, М200 удовлетворяют требо-
ваниям СТ РК 1168-2006, кроме смесей М25 (класс В2) и М50 (класс ВЗ).
Смеси марки М75 (-В5.5) можно использовать в качестве кладочного раство-
ра, но нельзя его применять в качестве штукатурного раствора. Согласно тре-
бованиям КР СТ 1168-2006 прочность сцепления растворов с основанием на
отрыв для кладочных должна быть более 0,3 МПа.

Смеси марки М150 (~В10) и М200 (~В15) по физико-механическим свой-
ствам отвечают всем требованиям КР СТ 1168-2006, поэтому могут быть ис-
пользованы в качестве как кладочных, так и штукатурных растворов. Следо-
вательно, отходы Жезказганской обогатительной фабрики могут быть ис-
пользованы как мелкий заполнитель для получения указанных растворов.
При этом марка их может колебаться в пределах М25 (В 2) - М200 (В 15).
Установлено, что функциональные полимерные добавки существенно
улучшают физико-механические свойства кладочных и штукатурных раство-
ров: водоудерживающая способность, достигающая 96,3-97,9 % с добавкой,
и 67,8 % без добавки; прочность при сцеплении с основанием 0,48-0,9 МПа
с добавкой и 0,28-0,3 МПа без добавки; морозостойкость - 15-35 циклов,
а без добавки - 10-25 циклов.

Отходы обогащения полиметаллических руд Кентауской обогатитель-
ной фабрики сост)ят в основном из доломита 50-60 %, кальцита 10-15, ба-
рита 10-20, глинистых веществ 5-8, рудных минералов 2-3 %. Химический
состав отходов обогащения, мас.%: 8Ю2 - 4,34; А12О3 - 0,98; Ге2О3 - 2,86;
СаО - 27,79-29,00; М§О - 14,45-16,30; Ва8О4 - 12,7-13,50; Ге82 - 5,00;
РЬ8О4 - 0,03-0,05; РЬСО3 - 0,09-1,20; РЬ8 - 0,14+0,20; ППП - 35,25-37,00.
Так как отходы обогащения полиметаллических руд состоят, главным обра-
зом, из доломита, кальцита, барита и глинистых веществ, то в промышленно-
сти строительных материалов целесообразно использовать как необожжен-
ные отходы обогащения, так и обожженные.

Анализ результатов исследований по получению строительных мате-
риалов с использованием продуктов обогащения полиметаллических руд
Кентауской обогатительной фабрики показал, что тонкозернистые отходы до
и после обжига являются эффективными компонентами гипсовых и цемент-
ных растворов, используемых для штукатурных работ. Полимерные функ-
циональные добавки существенно улучшают основные физико-механиче-
ские свойства штукатурных материалов - водоудерживающую способность,
прочность при сцеплении с основанием, морозостойкость.

Сухие смеси, содержащие 15 % необожженных отходов и строительный
полуводный гипс класса не ниже Г-4, могут использоваться для приготовле-
ния гипсовых растворов, которые характеризуются высокой водоудержи-
вающей способностью (96,0-99,0 %). Прочность затвердевшего камня дости-
гает 7,5-8,9 МПа, прочность при сцеплении с основой - 0,4-0,6 МПа, морозо-
стойкость - 20-25 циклов. Такие гипсовые растворы в соответствии с
требованием СТ РК 1168-2006 можно использовать для оштукатуривания
внутренних помещений с нормальным влажностным режимом. Из обожжен-
ных отходов и гипса с соотношением 1:3 (при необходимости допускают-
ся соотношения 1:2 и 1:1) можно получать известково-гипсовые растворы.
К готовому известково-гипсовому раствору дополнительно вводятся не-
обожженные отходы в количестве 15 % от общей массы известково-гипсово-
го раствора и полимерные добавки - мовилит 1 % и тилоза 0,4 %. Водоудер-
живающая способность таких растворов составляет 95-98,0 %, прочность
при сжатии - 7,5-8,6, прочность при сцеплении с основанием - 0,5-0,75 МПа,
морозостойкость - 20-25 циклов.

Получение ячеистого бетона. Пористость ячеистого газобетона из про-
дуктов обогащения редкометаллических и полиметаллических руд регулиру-
ется в процессе изготовления, в результате получаются бетоны разной объем-
ной массы и назначения. Предложенная технология предполагает изготовле-
ние следующих разновидностей строительных изделий:

- теплоизоляционных - с объемной массой в высушенном состоянии
не более 500 кг/м3;

- конструкционно-теплоизоляционных - с объемной массой 500-900 кг/м3;
-конструкционных - с объемной массой 900-1200 кг/м3.

Разработанная технология получения бесцементного ячеистого бетона
автоклавного твердения предусматривает использование в качестве вяжуще-
го молотой негашеной извести. Вяжущее применяют совместно с кремнезе-
мистым компонентом - продуктами обогащения редкометалльных и полиме-
таллических руд, содержащих двуокись кремния.

В результате исследований установлено:

1) использованные составы на основе продуктов обогащения редкоме-
таллических и полиметаллических руд Верхне-Кайрактинского месторожде-
ния, шлаков электротермофосфорного производства с применением механо-
химической активации имеют высокие показатели прочности при сжатии:
ячеистых бетонов 14,8-15,6 МПа, плотных бетонов 57,0-60,0 МПа, а также
низкие показатели объемной массы ячеистых бетонов 940-970 кг/м2 и плот-
ных бетонов 1886-1910 кг/м3. Получены вяжущие с тонким помолом, имею-
щие повышенную гидравлическую активность материалов с минеральными
добавками;

2) разработанные ячеистые и плотные бетоны позволяют изготовлять
строительные детали с более высокими строительно-техническими показате-
лями и меньшими затратами по сравнению с железобетоном и керамзито-
бетоном;

3) конструкции из ячеистого бетона имеют хорошие теплоизоляционные
свойства: утечка тепла в 3 раза меньше, чем у силикатного кирпича, и в 5 раз
меньше, чем у железобетона и керамзитобетона, кроме того, ячеистый бетон
приобретает хорошие звукоизоляционные свойства;

4) исследованы степень гомогенизации исходной шихты и внедрения
находящихся на поверхности катионов в структуру кристаллов исходного
сырья;

5) продукты обогащения редкометалльных и полиметаллических руд,
содержащие оксиды цветных и редких металлов, оказывают существенное
катализирующее воздействие на гидротермальное твердение гидросиликатов
кальция из-за наличия в отходах обогащения остаточных химических реаген-
тов, в частности, активированного жидкого стекла и жирно-кислотных соби-
рателей, которые дают резкое повышение прочности вяжущего формованно-
го изделия 70,0-72,0 МПа, полусухого прессования 124,0-130,0 МПа и низ-
кие показатели объемной массы полусухого прессования 1890-1900 кг/м3.

Заключение. Анализ результатов исследования физико-механических
свойств оптимальных вариантов сухих строительных смесей с использова-
нием отходов обогащения Жезказганской и Кентауской обогатительных
фабрик показал соответствие их свойств техническим требованиям СТ РК
1168-2006. Ожидаемый экономический эффект от применения разработан-
ных композиций сухих строительных смесей в стройиндустрии Республики
Казахстан составит от 329 до 2700 тенге/м3 бетона. Использование геотех-
ногенного сырья для получения сухих строительных смесей позволит
сократить расход цемента на 10 %, песка - более чем на 10 %, воды - до
10 %, модифицирующих добавок - на 20-25 %. На основе предлагаемых ма-
териалов можно изготавливать разнообразные строительные детали: сбор-
ные конструкции различного назначения, опорные столбы, плиты для
дорог, плиты для укрепления откосов каналов и водоемов, оградительные
столбы для железных дорог, пустотелые панели перекрытия, плиты для
домостроения и панели для неотапливаемых зданий и др. Объемная масса
полученных стройматериалов на 20-30 % меньше по сравнению с аналогич-
ными железобетонными изделиями, выпускаемыми в настоящее время про-
мышленностью .

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Хорошавин Л.Б. Основные технологии переработки промышленных и твердых
коммунальных отходов. Екатеринбург, 2016. 28 с.

2. Денисов В.В., Денисова И.А., Гутенев В.В., Фесенко Л.Н. Основы инженерной
экологии. Ростов н/Д : Феникс, 2013. 623 с.

3. Хка1<уа88и1у Л., Ток/атузоу МЛ., СаШз УЛ. е1 а1. Пюшвоп Кеи1ег8 баТаЬахе.
Сошр1ех соа! ргосе88ш§ оГКахакзТап с!еро8118 //171111п1егпайопа1 Мшш§ Соп§ге88
апй ЕхЫЫйоп оГТигкеу (1МСЕТ 2001), Апкага, Тигкеу. Р. 735-736.

4. 8еп80§и1 С., ОМетз А.Н. Впск8 шапиГасТигеб Ггош соШегу Ауа81е8: а са8е 81ис1у //
1п1егпайопа1 Зоигпа! оГМшш§, Кес1ашаИоп апс! Епуйопшепк 2006. Р. 267-271.

5. 8а1§иего К, Сгапс1е Л.А., Уа1еп1е Т., СаггМо К., М.Л. Ле 1а Тогге, Еог1ез Л.С.,
ВапскезА. Кесус1ш§ оГшап^апезе §ап§ие ша1епа18 Ггош Ауа81е-с1итр8 т Ше 1Ьепап
РугИе Ве11 - АррНсайоп а8 Ш1ег Гог сопсгеТе ргобисйоп // Соп81гисйоп апс! ВиПсНп§
Ма1епа18. 2014. Р. 363-368.

6. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышлен-
ности. Ростов н/Д: Феникс, 2007. 368 с.

7. Жарко В.И., Гузов В.А. Сырьевая база вторичных ресурсов в производстве строи-
тельных материалов // Междунар, аналит. обозрение «АМТтГогш Цемент. Бетон.
Сухие смеси». 2011. № 2(19). С. 11-27.

8. Щипцов В.В. Природные строительные материалы Республики Карелия // Про-
блемы рационального использования природного и техногенного сырья Барен-
цева региона в технологии строительных материалов. Петрозаводск, 2005.
С. 198-201.

9. ЕвтеховВ.Д. Техногенные месторождения: от использования имеющихся - к соз-
данию более совершенных. 2003. № 1. С. 19-25.

10. Вилкул Ю.Г., Азарян А.А., Азарян В.А., Трачук А.А. Проблемы переработки мине-
рального сырья техногенных месторождений Украины // Горная промышлен-
ность (спец, выпуск). М., 2011. С. 13-15.

И. Корнеев В.М., Зозуля П.В. Сухие строительные смеси. М., 2010. 320 с.

Жарылкан Дидар Маратулы, студ.; Е-шаП: Шс1аг.х11агу1кап@§та11.сот

Институт архитектуры и строительства им. Т.К. Басенова, г. Алматы, Республика
Казахстан

Балташева Аружан Майжанкызы, студ.; Е-шаП: аги)ап.Ь.1999@шай.ги

Институт архитектуры и строительства им. Т.К. Басенова, г. Алматы, Республика
Казахстан

Куатбаева Тогжан Куангалиевна, д-р техн, наук, проф., научный руководитель;

Е-шаП: 1.киа1Ьауеуа@8а1Ьауеу.ишуег8Йу

Институт архитектуры и строительства им. Т.К. Басенова, г. Алматы, Республика
Казахстан

Получено после доработки 10.02.2021

ХЬагу1кап ВШаг Мага1и1у, БТибеп!; Е-шаП: Шс1аг.х11агу1кап@§та11.сош

1п81йи1е оГ АгсЫТесТиге апй Соп81гис1юп пашей айег Т.К. Вазепоу, А1та1у, КериЬНс
оГКахак1181ап
ВаИазкеуа АгихЬап МакЬапкуху, ЗТиНепТ; Е-шаП: аги)ап.Ь.1999@так.ги

1п8111и1е о Г АгсккесТиге апс! СопзТгисНоп патес! аГТег Т.К. Вавепоу, А1таТу, КериЬНс
оГКахаккзТап

КиаТЬауеуа То§хЬап Киап§аПеупа, Э8с, РгоГе88ог, Кезеагск $ирегу18ог;

Е-шаН: Т.киаТЬауеуа@8а1Ьауеу.итуег8ку

1п81киТе оГ АгсккесТиге апс! Соп81гисНоп патес! аГТег Т.К. Вазепоу, А1таТу, КериЬНс
оГКахаккзТап

ОВТАШШС ВЫЬОЖС МАТЕК1АЕ8

ГКОМ МАН-СЕИЕКАЕ УУА8ТЕ ОГ М1МКС ЕЭТЕКРК18Е8

Тке диапНТаНус апс! диаНТаНуе скагас1еп8Нс8 оГ тНшТпа! АУазТе Ггот а пишЬег оГ
1аг§е шшш§ епТегрп8е8 ш КахаккзТап аге ргезепТеН. Тке рго8рес18 Гог Тке Н18ро8а1 оГ
Ткек АУазТе аге соп81НегеН. Тескпо1о§1са1 8о1иНоп8 Гог Тке ргоНисНоп оГ Нгу Ьш1Нт§
Ш1х1иге8 апс! аегаТеН сопсгеТе Ьа8ес! оп оге Нге88т§ АУа8Те8 аге ргорозес!. Тке и8е оГ
§еоТескпо§етс гаАУ таТепа18 Гог Тке ргоНисНоп оГ Нгу Ьш1Нт§ Ш1х1иге8 ауШ геНисе
Тке сопзитрНоп оГ сешепТ Ьу 10 %, 8апН Ьу тоге Ткап 10 %, АУаТег Ьу ир То 10 %, апН
тоН1Гут§ аННЫуез Ьу 20-25 %. Тке Неуе1ореН Тескпо1о§у Гог ргоНист§ сетепТ1е88
аегаТеН сопсгеТе оГ аи!ос1ауе кагНепт§ туо1уе8 Тке и8е оГ §гоипН дшскНте а8 а ЫпНег.
Тке ЫпНег 18 ргорозеН То Ье и8сН т сощипсТюп АУкк а 8Шса сотропепТ - еппсктепТ
АУазТе гаге шеТа! апН ро1ушеТаШс оге8 сопТатт§ 8Шсоп НюхМе. Тке Тескпо1о§у Гог
се11и1аг аегаТеН сопсгеТе Ггот оге Нге88т§ АУа8Те8 туо1уе8 Тке ргоНисТюп оГ
кеаТ-т8и1аТт§ опе8 АУ1Тк а Нгу Ьи1к Неп8ку оГ поТ тоге Ткап 500 к§/т3; 8ТгисТига1
апН Ткегша! 1П8и1аНоп АУ1Тк а Ьи1к Непзку оГ 500-900 к§/ш3 апН 8ТгисТига1.

КеуАУОгНз: тНизТпа! АУазТе, Ьш1Нт§ таТепа18, скегтса! сотро8к1оп, есо1о§у, ттт§
АУазТе, ро1утеТаШс оге8.

КЕЕЕКЕЫСЕ8

Х.Ккогозкаут РВ. Озпоупууе Теккпо1о§п регегакоТк! рготу8к1еппукк 1 ТуегНукк
котшипаТпукк оТккоНоу [Ва8ю Тескпо1о§1е8 Гог ргосе88т§ тНизТпа! апН 8оНН
титсгра! АУазТе]. ЕкаТеппЬиг§, 2016. 28 р. (т Ки881ап)

2. Ретзоу V. V., Ретзоуа 1.А., Си/епеу V. V., Резепко РР. Озпоуу тхкепетоу еко1о§п
[ЕипНатепТаЕ оГ еп§теепп§ есо1о§у]. Ко8Тоу-оп-Эоп, 2013. 623 р. (т Ки881ап)

3. 2ка1§а88и1у Р., Токкату8оуМ.Т., СаИ^ VI. е1ак Ткотзоп КеиТег8 НаТаЬазе. Сотр1ех
соа! ргосе88т§ оГ КахакзТап Неро8к8. 171к 1пТегпаТюпа1 Мтт§ Соп§ге88 апН
ЕхЫЫНоп оГТигкеу (1МСЕТ 2001), Апкага, Тигкеу. Рр. 735-736.

4. 8еп80§и1 С., СРАепР А.Н. Впск8 шапиГасТигеН Ггот соШегу АУа81е8: а са8е 81иНу.
ЬкетаТюпа! Зоита! оГМтт§, Кес1атаНоп апН ЕпукоптепТ. 2006. Рр. 267-271.

5. 8а1уиего Р., СгапАе А.А., Уа1еп1е Т., Сагпс1о К., М.Р Ае 1а Тогге. ЕогТе8 ЕС., Запскех
А. Кесус1т§ оГ тап§апе8е §ап§ие таТепа18 Ггот АУа81е-Нитр8 т Тке 1Ьепап РупТе
Век - АррНсаТюп а8 Ш1ег Гог сопсгеТе ргоНисТюп. СопзТшсНоп апН Вш1Нт§ МаТепа18.
2014. Рр. 363-368.

6. Руогкт Р1., Руогкт, О.Р ЗТгокеГпууе ша1епа1у Ы оТккоНоу рготу8к1еппо811
[Вш1Нт§ таТепа18 Ггот АУазТе тНизТгу]. Ко81оу-оп-Эоп, 2007. 368 р. (т Ки881ап)

7. Хкагко V.!., Оихоу У.А. Зуг’уеуауа Ьаха уТопскпукк ге8иг8ОУ V рпмхуоНзТуе
81гоке1’пукк таТепа1оу [КаАУ таТепа! Ьа8е оГ 8есопНагу ге8оигсе8 т Тке ргоНисТюп
оГЬш1Нт§ таТепа18]. МехкНипагоНпоуе апаННскезкоуе окохгетуе «АЕШпГогт:
ТзетепТ. ВеТоп. ЗикЫуе 8ше81» [АЕТГтГогт: СетепТ. СопсгеТе. Эгу пихез]. 2011.
Ыо. 2 (19). Рр. 11-27. (т Ки881ап)
8. ЗксЫр^оу У.У. РпгосЬууе 81гойе1’пууе ша1епа1у Ке8риЫ1к1 КагеНуа [ЫаТига!
Ьш1сИп§ таТепаН о Г Тке КериЬНс оГКагеНа]. РгоЫешу гаТ81опа1’по§о 18ро1’хоуатуа
рпгоНпо^о 1 Теккпо§еппо§о 8уг’уа ВагепТзеуа ге^юпа V Теккпо1о§й 8Тгойе1’пукк
таТепа1оу [РгоЫет8 оГ гайопа! и8с оГ паТига! апс! тап-тайе гаАУ таТепаЬ т Тке
ВагепТ8 ге§1оп т Тке Тескпо1о§у о Г ЬшШт§ таТепаН]. РеТгохауоНзк, 2005.
Рр. 198-201. (т Ки881ап)

9.Еу1еккоу У.Е. Теккпо^еппууе тезТогохкйетуа: оТ18ро1’хоуатуа1теуи8кск1кк8уа-
к 8охс1атуи Ьо1ее 8оуег8кеппукк [Тескпо^етс йеро8Й8: Ггот Тке и8е оГ ех18Тт§ опе8
То Тке сгеаТюп оГ тоге айуапсей опе8]. 2003. Ыо. 1. Рр. 19-25. (т Ки881ап)

10. УИки! Уи.(л., Агагуап А.А., Агагуап У.А., Тгаскик А.А. РгоЫету регегакоТк!
ттега1’по§о 8уг’уа Теккпо^еппукк те81огохкс1ету Икгату [РгоЫет8 оГргосе88т§
оГ ттега! гаАУ та1епа18 оГ Тескпо^етс с1еро8Й8 оГ Икгате]. Оогпауа рго-
ту8к1еппо81’ [Мтт§ тйизТгу]. Мозсоау, 2011. Рр. 13-15. (т Ки881ап)

УА.Котееу У.М., 7оги1уа Р.У. ЗикЫуе 81гоке1’пууе 8те81 [Эгу Ьш1с1т§ ппхез].
Мозсоау, 2010. 320 р. (т Ки881ап)