Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво
Викладення результатів досліджень із механізації будівельних робіт, проектування й експлуатації будівельних споруд, удосконалення будівельних конструкцій; розглянуті сучасні проблеми механіки ґрунтів, геотехніки та фундаментобудування.
National University «Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic»
Раціональні проєктно конструктивні рішення використання основ зруйнованих будинків для подальшої відбудови
Розглянута проблематика післявоєнного відновлення територій та населених пунктів, що зазнали масштабних руйнувань внаслідок бойових дій. Запропоновано раціональні проектно конструктивні рішення, що дозволяють максимально використовувати основи зруйнованих будинків для подальшої відбудови. Визначено, що планувальні рішення квартальної забудови індустріальних міст є недосконалими, та вимагають оновлення за сучасними принципами. Рішенням, яке дає змогу значно скоротити обсяг робіт по розбиранню конструкцій підземної частини будинків є варіант їх використання для зведення нових об’єктів відбудови. Пропонується комбіноване рішення спільного використання масиву фундаменту зруйнованого будинку та монолітного ростверку по буронабивних палях. Використання технологій алмазного буріння дозволяє ефективно виконувати роботи по улаштуванню паль на складних, замічених ділянках. Конструктив пропонується утворювати у вигляді системи ґрунтова основа, штучна основа, об’єднаних системою паль та ростверком.
Авторське право (c) 2025 Дмитро Швидкий, Костянтин Соколенко, Валерій Соколенко, Віталій Швець https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Міцність та розподіл зусиль зварених внакладку складених поздовжніх арматурних стержнів, які утворюються при підсиленні залізобетонних балкових елементів шляхом нарощування перерізу в розтягненій зоні
Відповідно до п. 6.4.2 ДБН Б В.3.1-2:2016 [1] одним із варіантів підсилення залізобетонних балкових конструкцій і елементів способом часткового нарощування перерізів їх розтягнутої зони є нарощування площі поздовжньої арматури шляхом приварення переривистими зварними швами додаткових арматурних стержнів безпосередньо до неї чи через допоміжні накладки із коротких арматурних відрізків прямолінійної чи зигзагоподібної форми. В статті експериментально досліджено міцність та напружено-деформований стан позацентрово розтягнених зразків із зварених внакладку складених поздовжніх арматурних стержнів, які мають перемінні по довжині перерізи та з'єднанні між собою за допомогою електродугового зварювання. Міцність складених арматурних стержнів зіставлялася з міцністю окремих арматурних центрально-розтягнених стержнів. В результаті експерименту було досліджено вплив на міцність стержнів основних факторів: електродугового зварювання; концентрації напруження; ексцентриситет прикладення поздовжнього зусилля розтягу, а також розподіл зусиль в перерізах кожного елементу по довжині складеного арматурного стержня-зразку.Авторами статті в результаті порівняння величин граничних поздовжніх зусиль були отримані значення коефіцієнтів пониження міцності та концентрації напружень на межі плинності та межі міцності стержнів-зразків, величини яких приведені в табл. 6 та табл.7 роботи.
Авторське право (c) 2025 Анна Азізова, Дмитро Овсій, Олександр Семко, Микола Овсій https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Особливості вибору конструкції вертикальних валкових млинів
Стаття присвячена аналізу специфічних аспектів вибору конструкції вертикальних валкових млинів (ВВМ), які є ключовим обладнанням у сучасній цементній, гірничодобувній та енергетичній промисловості, особливо для гранульованого шлаку. У роботі висвітлено зростаючі вимоги до енергоефективності та продуктивності технологічних процесів, що стимулює дослідження вдосконалення конструктивних елементів ВВМ, таких як валки, помельні столи та сепаратори. Особливу увагу приділено оптимізації геометричних параметрів та підвищенню зносостійкості робочих елементів, які функціонують в умовах інтенсивного абразивного та ударного зносу. Проаналізовано сучасні інноваційні конструктивні рішення від провідних виробників, що спрямовані на підвищення надійності та зниження експлуатаційних витрат, включаючи багатороликові схеми та модульні конструкції з активною резервацією. Детально розглянуто принцип роботи ВВМ, який базується на енергоефективному подрібненні матеріалу шаром за рахунок стиснення та зсуву, на відміну від ударного принципу кульових млинів. Наведено узагальнені схеми основних помельних елементів, які демонструють варіативність конфігурацій, включаючи різну орієнтацію столів (горизонтальну, похилу) та геометрію валків (циліндричну, конічну, сферичну). Визначено, що конструктивна різноманітність спрямована на оптимізацію розподілу навантаження, покращення захоплення матеріалу та адаптацію до особливостей сировини, зокрема, високої вологості шлаку. Аналітичний порівняльний огляд технічних характеристик та показників зносу свідчить про значну перевагу деяких конструкцій в енергоспоживанні та зносостійкості завдяки оптимізованій аеродинаміці та незалежним системам регулювання тиску.
Авторське право (c) 2025 Микола Клименко, Василь Марач https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Розвиток статистичного підходу до розрахунку будівельних конструкції
Сучасний метод розрахунку будівельних конструкцій за граничними станами (раніше за допустимими напруженнями) є по суті напівймовірнісним. Основні параметри методу – значення навантажень, міцнісні характеристики матеріалів, розміри елементів тощо – мають змінний статистичний характер. Вони описуються ймовірнісними методами, на основі яких обґрунтовуються детерміновані параметри проектування, які в подальшому використовуються в розрахунках. Тому основна увага розробників норм приділялася накопиченню і статистичній обробці даних щодо окремих компонентів методики розрахунків. Між тим, паралельно з цим двоїстим методом протягом багатьох років розвивалися повністю ймовірнісні (статистичні) підходи до розрахунків, які містять цінні наукові результати, актуальні і в теперішній час. Метою статті є послідовний розгляд розроблених на протязі дев’яноста років підходів до впровадження загальних ймовірнісних методів розрахунку будівельних конструкцій. Початком цього процесу можна вважати кінець 1930-х років, коли відбувся справжній науковий наступ на коефіцієнт запасу, основу методу допустимих напружень, який здійснили вітчизняні і закордонні дослідники, було виявлено імовірнісний характер коефіцієнта міцності, представленого в канонічній формі добутку факторів, і отримано числові значення гарантії неруйнівності конструкції. 1950-1960-ті роки ознаменувалися безуспішними спробами прихильників імовірнісних методів впровадити в практику проектування концепцію резерву міцності та характеристики безпеки. Починаючи з 1970-х рр. вітчизняні фахівці активно розробляють імовірнісні методи, результати яких впроваджуються в нормативні документи. Відмічено, що в останні роки з'явилися публікації з пропозиціями щодо подальшого впровадження імовірнісних підходів у розрахунки. Окреслено коло задач будівельного проєктування, для яких притаманні саме статистичні моделі розв’язання. Підкреслено перспективність результатів цього наукового напрямку у створенні нового покоління норм проєктування будівельних конструкцій.
Авторське право (c) 2025 Сергій Пічугін https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Трансформація підходів до безпеки праці та цивільного захисту: виклики та рішення в період воєнного стану
Стаття присвячена нагальній потребі фундаментального реформування традиційних систем безпеки праці та цивільного захисту в умовах повномасштабної війни. Розглянуті нові, раніше небачені ризики для життя та здоров'я працівників, спричинені воєнними діями. Ці загрози виходять далеко за рамки звичних виробничих небезпек, включаючи прямі ракетні удари, руйнування будівель, кібератаки та серйозний вплив на психіку людей. Доведено, що старі підходи до безпеки праці, які зосереджувалися на запобіганні нещасним випадкам у мирний час, абсолютно не справляються з динамічними, непередбачуваними та агресивними воєнними загрозами. Обґрунтовано, чому необхідно терміново інтегрувати заходи цивільного захисту в систему управління безпекою праці, перетворивши дві окремі системи на єдину, цілісну модель безпеки, орієнтовану на людину, на рівні кожного підприємства. Особливу увагу приділено тому, як цифрові технології, зокрема штучний інтелект, можуть допомогти в цьому. Показано, як штучний інтелект може прогнозувати загрози на основі аналізу великих обсягів даних, автоматизувати системи оповіщення, оптимізувати шляхи евакуації в режимі реального часу, автоматично оцінювати пошкодження та допомагати приймати рішення в кризових ситуаціях, а також надавати психологічну підтримку персоналу. Запропоновано концептуальну модель такої інтегрованої системи безпеки працуі та цівільного захисту, посиленої інструментами штучного інтелекту. Це дозволяє перейти від простої реакції на події до проактивного, превентивного управління безпекою. На завершення сформульовано практичні та масштабовані рекомендації для керівників підприємств, які допоможуть їм поетапно впроваджувати технологічні інновації у процеси безпеки, щоб підвищити стійкість і захищеність персоналу в умовах війни, навіть маючи обмежені ресурси.
Авторське право (c) 2025 Володимир Погребняк, Олександр Кондрат, Андрій Погребняк, Ірина Перкун https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Експериментальні дослідження міцності кам’яної кладки при місцевому та осьовому стисненні
Кам'яна кладка – це традиційний будівельний матеріал, який продовжує відігравати значну роль у сучасному цивільному та промисловому будівництві. Визначення її міцнісних характеристик, особливо при стискальному навантаженні, залишається актуальною дослідницькою проблемою, оскільки стискаючі сили є переважаючими в несучих стінах, колонах та інших конструкційних елементах кладки. На міцність кладки на стиск впливають численні фактори, включаючи міцність та геометричні властивості елементів, точність їхньої форми, наявність пустот, міцність розчину, деформаційні характеристики затверділого розчину, легкоукладальність розчинової суміші, міцність зчеплення між розчином та елементами кладки, ступінь заповнення швів, характер з'єднання та загальну якість виконання робіт. При визначенні міцності кладки при локальному стисканні враховується характер руйнування зразка, на основі якого розробляється відповідна кінематична схема, що визначає основні параметри, що впливають на міцність кладки. Одна з ключових проблем полягає у відсутності єдиного підходу до визначення геометричних параметрів зразків, що використовуються для випробувань. Метою цього дослідження є: 1. формулювання науково обґрунтованих рекомендацій щодо форми та розмірів стандартних зразків, що дозволить максимально достовірно оцінити осьову міцність кладки на стиск на основі результатів випробувань; 2. розгляд випадку локального стиснення стін штампами, розташованими біля грані, шириною меншою за товщину стіни.
Авторське право (c) 2025 Марина Пенц, Оксана Довженко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Конструктивні особливості та результати обстеження Іллінської церкви XVIII ст. у Коропі
У статті представлено результати комплексного дослідження Іллінської церкви XVIII ст., розташованої у смт Короп Чернігівської області, яка є цінною пам’яткою архітектури українського бароко. Метою роботи стало виявлення особливостей конструктивного вирішення споруди та визначення технічного стану її основних елементів. Для цього використано архівні матеріали, що дозволили відтворити історію будівництва та реконструкцій, а також дані натурних обстежень, проведених автором у процесі експедиційних досліджень. Основну увагу приділено аналізу кладки стін, дерев’яного перекриття та металевих тяжів, що виконують функцію просторової жорсткості споруди. Встановлено, що кладка виготовлена з цегли на вапняному розчині і має місця вивалів та тріщин у стінах. Стіни північної частини мають товщину 2 м, південної – 1м. Дерев’яні елементи перекриття майже повністю знищені, залишки знаходяться в аварійному стані. Металеві тяжі, вмуровані в кладку, місцями обрізані, виконані зі стальних квадратних прутів перерізом 4×4,5 см та сталевих смуг (полос) розмірами 7–8×1,0–1,5 см. Пам’ятка архітектури знаходиться в аварійному стані. Необхідно провести геодезичні та геотехнічні обстеження території, виконати архітектурно-археологічні обміри та фіксацію наявних залишків, зробити технічне обстеження стін і перекриттів (стан кладки, наявність тріщин, зсувів, втрат розчину) та підготувати історико-архівні дослідження (визначити первісний вигляд, перебудови, декоративні елементи). Потрібно розробити проект консервації й реставрації, погоджений з органами охорони культурної спадщини. Терміново потрібно провести протиаварійні заходи.Дослідження проведено за сприяння Управління містобудування та архітектури Чернігівської обласної державної адміністрації. Отримані результати мають практичне значення для подальшої розробки рекомендацій із консервації та реставрації храму, а також становлять науковий інтерес у контексті вивчення традиційних конструктивних систем та їх адаптації до сучасних умов експлуатації.
Авторське право (c) 2025 Микола Корзаченко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Оборонний урбанізм у сучасних конфліктах: приклад України
У статті досліджується вплив щільної міської забудови на сучасні військові конфлікти, зокрема в Україні. Показано, як форма міста визначає динаміку бойових дій, обмежує мобільність військ та впливає на тактичні рішення. Розглянуто історичні моделі міст-фортець, а також сучасні приклади, зокрема ізраїльську парадигму міського планування. Стаття доводить, що Україні необхідно адаптувати державні будівельні стандарти для впровадження оборонного урбанізму та створення стійкої інфраструктури. Надано рекомендації щодо інтеграції міського планування з оборонними стратегіями.
Авторське право (c) 2025 Богдана Рудакова, Руслана Тригуб https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Результати обстеження та оцінки технічного стану різнорівневих несучих конструкцій покриття супермаркету перед встановленням дахової сонячної електростанції
Проведено комплексне детальне обстеження та оцінка технічного стану різнорівневих несучих конструкцій покриття супермаркету з метою визначення можливості встановлення фотовольтаїчних елементів на покрівлю будівлі. Робота включала аналіз технічної документації, візуальне та інструментальне обстеження будівельних конструкцій, перевірні розрахунки. Під час візуального обстеження були встановлені конструкційні особливості будівлі, виконані обмірні роботи, уточнені наявність дефектів та пошкоджень, стан стиків елементів та конструкцій. За результатами візуального обстеження встановлені категорії технічного стану будівельних конструкцій. Інструментальні дослідження будівельних конструкцій проводилися з використанням методів неруйнівного контролю та включали визначення міцності бетону ультразвуковим методом та визначення параметрів армування магнітним методом для плит покриття, визначення міцності сталі для балок покриття та визначення товщин елементів балок ультразвуковим методом. Перевірні розрахунки проводилися на термін служби в діапазоні 1-100 років. Встановлено, що несуча здатність монолітної плити покриття будівлі при встановлені сонячних фотовольтаїчних елементів на покрівлю супермаркету забезпечується без обмеження терміну експлуатації конструкції. Несуча здатність конструкцій покриття одноповерхової частини будівлі на ділянках з підвищеним місцевим сніговим навантаженням не забезпечується, на інших ділянках несуча здатність конструкцій забезпечується лише при обмежені терміну експлуатації конструкцій покриття від одного до трьох років. Проведене дослідження підтверджує обов’язковість проведення обстеження будівель та споруд при встановленні фотовольтаїчних елементів на покриття, особливо для будівель запроектованих і зведених до вступу в дію сучасних норм щодо навантажень та впливів.
Авторське право (c) 2025 Іван Матюшенко, Руслан Козак, Сергій Гайда, Роман Щупаківський, Зоя Копинець https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Результати дослідження відходів гірничо-збагачувального комбінату для будівництва автомобільних доріг і залізничних колій
Покриття технологічних автомобільних доріг формується з гірських порід, видобутих у кар’єрі. За умов сучасного зростання тоннажності кар’єрного транспорту відбувається зміна конструкції дорожнього одягу. Водночас улаштування залізничного земляного полотна на відвалах і розкривних горизонтах кар’єру призводить до підвищення експлуатаційних витрат на ремонт і утримання колії. Актуальним є дослідження фізико-механічних властивостей гірських матеріалів ПрАТ «Інгулецький гірничо-збагачувальний комбінат» (ІнГЗК), розроблення заходів оптимізації та рекомендацій щодо ефективного використання цих порід для влаштування покриттів технологічних автомобільних доріг і спорудження залізничних насипів у межах кар’єру та відвалів ПрАТ «ІнГЗК». Метою роботи є дослідження фізико-механічних властивостей гірських порід ПрАТ «ІнГЗК» та визначення гранулометричного складу щебеню, отриманого з щільних міцних порід. Для визначення фізико-механічних властивостей гірських матеріалів ПрАТ «ІнГЗК» було відібрано зразки залізорудної породи (мігматиту) та супутніх щільних порід, зокрема амфіболітів, сланців, гранітів, некондиційних кварцитів, окиснених кварцитів, окиснених яспілітів і аркозових метапісковиків. У результаті експериментальних досліджень отримано фізико-механічні показники та дані щодо гранулометричного складу щебеню з цих порід. Аналіз структури амфіболітів і сланців ПрАТ «ІнГЗК» показав, що зазначені породи мають щільну текстуру, яка забезпечує високу міцність (1000 і 1200), а їх мінеральні включення не потребують додаткового збагачення. Зерна щебеню, отриманого з амфіболітів і сланців ПрАТ «ІнГЗК», характеризуються кубовидною формою та високою порожнистістю. Це відкриває можливості їх використання у будівництві автомобільних доріг і залізничних колій, а також у бетонних і залізобетонних конструкціях.
Авторське право (c) 2025 Олександр Валовой, Дмитро Бровко, Віталій Афанасьєв, Максим Валовой, Дмитро Попруга https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Цементно-зольні композиції з золою-винеення киплячого шару
Наведено результати досліджень золи-винесення киплячого шару методами рентгеноструктурного, диференціально-термічного аналізу та ІЧ спектрометрії. Золи та золошлаки киплячого шару мають дещо інші властивості завдяки тому, що у котлах киплячого шару паливо випалюється на декілька секунд довше ніж у традиційних котлах. За цей час дисперсна частина мінеральної складової палива встигає розплавитись та перетворюватись к скляну фазу, в результаті чого підвищується їх внутрішня енергія і вони становяться спроможними до хімічних реакцій. Результати досліджень дозволили встановити, що зола-винесення антраценового вугілля вітчизняних родовищ при спалюванні в киплячому шару можна віднести до середньокальційових та сульфатних, що може спряти проявленню гідратаційних властивостей. Результати дослідження ІЧ спектрометрії підтвердили наявність у складі золи-винесення сполуки сульфату кальцію типу гіпсу та ангідриду. Сульфатні мінерали при наявності алюмінатів та вологи можуть сприяти утворенню мінералу етрінгіту в процесі тверднення цементно-зольних композицій, що може сприяти виникненню розширюючих напружень у цементному камені. Але дослідження цементно-зольного каменю методами рентгеноструктурного аналізу у віці шість місяців не підтверджують утворення етрінгіту. Випробування цементно-зольних композицій показало, що міцність композицій у марочному віці дещо нижче ніж цементного каменю. Але з подальшим збільшенням строку тверднення швидкість набору міцності композицій дещо більше ніж цементного каменю.
Авторське право (c) 2025 Расул Ахмеднабієв, Андрій Яловегін https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Розрахунок сталезалізобетонних конструкцій із холодноформованих сталевих профілів при двовісному навантаженні
Проблема розрахунку сталезалізобетонних конструкцій при двовісному навантаженні полягає в складності моделювання взаємодії між сталевою та бетонною складовими, що ускладнює точне прогнозування їхньої спільної роботи під навантаженням. Тривають дослідження для вдосконалення розрахункових моделей і нормативної бази для більш адекватного обліку взаємодії й бетону, тріщиноутворення, розвитку залишкових деформацій та тривалої зміни стану матеріалів, враховуючи результати експериментальних досліджень. Метою роботи є наведення теоретичних залежностей визначення напружень у крайніх точках перерізу стержневих сталезалізобетонних конструкцій із холоднодеформованих сталевих профілів при двовісному згинальному навантаженні. Сталева частина перерізу розглядуваного стержня являє U-подібний профіль, який заповнюється бетоном. У бетонній частині деформації розвиваються від недеформованого (нульового) стану, у той час у сталевій частині деформації нормального перерізу накладаються на вже існуючі протилежні експлуатаційним деформації, отримані на першій стадії роботи комбінованої конструкції під час її виготовлення. Результати експериментальних досліджень виготовлених за описаною вище методикою попередньо напружених сталебетонних стержневих елементів підтвердили теоретичні положення.
Авторське право (c) 2025 Олександр Дроботя, Геннадій Вахненко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Комплекс відновлювальних заходів для фундаментів металевих силосів на деградованих лесових ґрунтах
роботі наведено результати обстеження та відновлення фундаментів групи металевих силосів, що експлуатуються на замоклій просадочній лесовій основі та зазнали нерівномірних деформацій. Встановлено, що тривале замокання ґрунтів і неякісне виконання зворотної засипки під плитою днища призвели до розвитку крену, появи тріщин у підсилосних галереях та локального пошкодження цокольних елементів кільцевої фундаментної стрічки. Для визначення фактичного напружено-деформованого стану споруд виконано комплекс робіт, що включав технічне обстеження, геодезичні вимірювання та аналіз просторової роботи елементів фундаменту з урахуванням результатів попередніх досліджень. Отримані дані стали основою для формування послідовності відновлювальних заходів, реалізованих без повної зупинки експлуатації силосів. Запропонований комплекс включав ремонт пошкоджених ділянок фундаментної стрічки, відновлення тріщин у підсилосних галереях методом ін’єктування полімерними смолами, перевірку та підсилення анкерних вузлів з урахуванням вітрового навантаження, а також повну заміну вимощення для усунення причин подальшого замокання основи. Паралельне проведення геотехнічного та геодезичного моніторингу дозволило оцінити ефективність виконаних робіт та підтвердило стабілізацію напружено-деформованого стану системи «основа–фундамент–споруда». Результати показують, що застосований підхід дозволяє забезпечити подальшу безпечну експлуатацію силосів навіть за умов наявних деформацій, за рахунок поєднання цілеспрямованих ремонтних рішень, контрольованого режиму роботи та систематичного моніторингу.
Авторське право (c) 2025 Олексій Кічасов https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Згинальна робота 3D-друкованих бетонних балок з армуванням просічно-витяжним листом: експериментальне дослідження та чисельна верифікація
У статті наведено результати експериментальних та числових досліджень згинальної роботи балок із бетону 3D-друку (3DCP), армованих просічно-витяжним сталевим листом (ПВЛ). Призматичні зразки розміром 100×100×400 мм із 3DCP та контрольного бетону C20/25 випробовували на згин за схемою чотириточкового навантаження відповідно до ДСТУ Б В.2.7-214:2009 із реєстрацією діаграм «навантаження–прогин» і деформацій у стиснутій та розтягнутій зонах. Встановлено, що використана 3D-друкована суміш, яка за міцністю на стиск відповідає класу C16/20, має приведену осьову міцність на розтяг лише 1.02–1.25 МПа, тобто приблизно на 30–45 % меншу за нормативне значення fctm для бетону C16/20, що зумовлює знижену тріщиностійкість. За правильної орієнтації довгої діагоналі ПВЛ уздовж напрямку екструзії руйнівне навантаження та згинальна тріщиностійкість балок зростають на 30–40 %, а характер роботи переходить до більш пластичного, енергоємного. Для серії з листом, повернутим на 90°, додатковий ефект практично відсутній через розшарування вздовж ПВЛ. Побудована в LIRA-FEM 2024 тривимірна скінченно-елементна модель з фізично нелінійним бетоном відтворює граничну несучу здатність балок з похибкою близько 5–10 %, хоча занижує згинальну жорсткість, що потребує подальшого уточнення моделей деформування та розширення досліджень для тонкостінних елементів незнімної опалубки.
Авторське право (c) 2025 Петро Резнік, Дмитро Петренко, Антон Володимиров, Джамалдій Алатаєв https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Кондиціонування борвмісних РРВ композиційними зв’язуючими
Сучасне поводження з рідкими радіоактивними відходами (РРВ) передбачає обов’язкове їх кондиціонування, що практично виконується шляхом цементування найчастіше портланцементом. Як альтернатива для цементування залучаються лужні в’яжучі речовини, які хімічно більш стійкі, збільшують міцність з часом, не забруднюють атмосферу СО2. Найчастіше основою таких зв’язуючих є гранульований доменний шлак у поєднанні з лужними речовинами. Як розвиток поводження з РРВ формується напрямок кондиціонування композиційними зв’язуючими, що поєднує у складі портландцемент та доменний шлак. Композиційні зв’язуючі можуть враховувати позитивні властивості притаманні складовим компонентам, при цьому властивості залежатимуть як від фізико-хімічних показників так і від умов, за якими відбувається кондиціонуванні РРВ. В роботі показано, що борвмісні РРВ, які мають рН > 12 при загальному вмісті солей 60,2 % можуть бути кондиціоновані композиційними зв’язуючими, при співвідношенні гранульований доменний мелений шлак (розмір частинок < 80 мкм): цемент ПЦ-500 як 1:1 з міцністю при стсику > 3 МПа при температурі 55 – 60С. Кількість РРВ (імітату) у компаунді може становити 35 – 40 %. У якості активатора твердіння зв’язуючого можуть бути використані лужні речовини, які входять до складу РРВ, без внесення додаткових лугів та рідкого скла. В залежності від видів залучених компонентів: портландцемент, доменний шлак чи композиційне зв’язуюче отримані зразки компаундів з межею міцності на стиск переважно >10,3 МПа.
Авторське право (c) 2025 Алла Розко, Юрій Федоренко, Сергій Гузій https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Діагностика машин у мехатронних системах: методи аналізу та інтелектуальні технології
У статті розглянуто сучасні підходи до діагностики машин у складі мехатронних систем із використанням методів обробки сигналів та інтелектуальних технологій машинного навчання. Проаналізовано структуру мехатронних комплексів та визначено їх специфічні особливості, що впливають на формування діагностичних моделей, зокрема високий рівень взаємозалежності між механічними, електронними та програмними компонентами. Обґрунтовано доцільність застосування гібридних діагностичних систем, у яких згорткові нейронні мережі (CNN) використовуються для автоматичного вилучення інформативних ознак із вібраційних та сенсорних даних, а рекурентні мережі типу LSTM забезпечують аналіз часової динаміки процесів та прогнозування деградаційних станів. Запропоновано узагальнену теоретичну модель діагностування, що поєднує спектральні методи попередньої обробки сигналів, багатосенсорну інтеграцію та модулі прогнозування технічного стану. Отримані результати демонструють високу ефективність інтелектуальних алгоритмів у виявленні ранніх ознак несправностей, навіть за умов шумових завад і зміни режимів роботи машин. Розроблений підхід може бути використаний у системах технічного обслуговування на промислових підприємствах для підвищення надійності та продовження ресурсу мехатронних систем.
Авторське право (c) 2025 Сергій Орищенко, Віктор Орищенко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Зелене будівництво: інновації, енергоефективність та перспективи для України
Анотація. У статті проведено дослідження концепції «зеленого» будівництва як інноваційного напряму сучасної архітектурно-будівельної галузі. Розглянуто основні принципи екологічного будівництва, зокрема енергоефективність, раціональне використання ресурсів, впровадження новітніх технологій та створення комфортного середовища для людини. Акцентовано увагу на особливостях упровадження «зелених» стандартів у контексті України, а також на перспективах їх застосування під час післявоєнної відбудови. Обґрунтовано, що «зелене» будівництво може стати стратегічним інструментом забезпечення сталого розвитку країни, її енергетичної незалежності та інтеграції у європейський простір. Зелене будівництво становить фундаментальну основу для розвитку сучасних, сталих, екологічно збалансованих міст. Для України у період післявоєнної відбудови воно може слугувати стратегічним інструментом підвищення енергетичної стійкості, екологічної безпеки та соціально-економічної стабільності. Ефективне впровадження зелених технологій можливе лише за умови інтеграції державної політики, інноваційного потенціалу та міжнародної співпраці.
Авторське право (c) 2025 Ірина Рутковська, Роман Салабай, Ірина Салабай https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Оптимізація топології на основі густини енергії деформації із використанням SIMP та локальних критеріїв руйнування для конструкцій із бетону, надрукованого методом 3D-друку
У статті запропоновано метод оптимізації топології крихких матеріалів на основі густини енергії деформації, з орієнтацією на застосування до бетонних конструкцій, виготовлених методом 3D-друку. На основі підходу SIMP (ізотропний твердий матеріал з пеналізацією), метод інтегрує локальний критерій руйнування, побудований на моделі граничної енергії деформації типу Лоде–Надаі. Запропонований критерій враховує напружений стан через девіаторні інваріанти деформацій, що дозволяє адаптуватися до умов розтягування, стиску чи зсуву на рівні окремих елементів сітки. Уведено механізм «блокування пам’яті», який незворотно зберігає ті елементи, що перевищили локальний поріг граничної енергії, що забезпечує конструктивну надійність і запобігає нестабільному видаленню матеріалу. Чисельна реалізація виконана у середовищі скінченних елементів FEniCS, що забезпечує повну гнучкість у визначенні матеріальних моделей та алгоритмів розв’язання. Продемонстровано ефективність методу на прикладі плити, консольної балки та фундаментного блоку — оптимізовані конфігурації забезпечують реалізовані конструкції зі зменшеним об'ємом матеріалу і підвищеною стійкістю до руйнування. Результати свідчать про те, що енергетичний підхід дозволяє отримувати більш фізично обґрунтовані рішення порівняно з традиційною оптимізацією за критерієм комплаєнсу, особливо для матеріалів із низькою міцністю на розтяг.
Авторське право (c) 2025 Олег Калмиков, Іван Дем’яненко, Сергій Потапов, Джамалдій Алатаєв https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Дослідження факторів, що впливають на енерговитрати установки для приготування ніздрюватих бетонів
Сучасний етап розвитку будівельної галузі характеризується підвищеними вимогами до енергоефективності технологічних процесів та якості будівельних матеріалів. Приготування ніздрюватих бетонів є складним технологічним процесом, ефективність якого значною мірою визначається параметрами роботи змішувача. Одним із ключових показників, що впливає як на якість готової суміші так і на економічність процесу, є енергоспоживання змішувальної установки. У статті наведено результати дослідження впливу основних технологічних та конструктивних параметрів на енерговитрати установки для приготування ніздрюватих бетонів. Метою цих вимірів було визначення закономірностей зміни споживання електроенергії змішувача залежно від частоти обертання робочого органу, тривалості змішування та рухливості бетонної суміші. Для досягнення поставленої мети було використано методи математичного планування, а саме трифакторний експеримент другого порядку, завдяки якому було отримано математичну модель витрати електроенергії установки для приготування ніздрюватих бетонів у вигляді рівняння регресії. Розроблена модель дозволяє оцінити величину індивідуального впливу кожного фактору на енерговитрати та визначити їх оптимальний діапазон. На основі даних побудовано графічні залежності, які відображають зміну енергоспоживання установки. Результати дослідження показують, що вирішальний вплив на енергоефективність процесу має частота обертання робочого органу та текучість суміші, тоді як раціональна тривалість перемішування становить близько 40 секунд. Проведене дослідження створює передумови для оптимізації енергоспоживання змішувального обладнання та підвищення якості приготування ніздрюватих бетонів у мобільних установках примусової дії.
Авторське право (c) 2025 Олексій Васильєв, Володимир Кулай https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Аналіз можливості пристосування підвальних приміщень багатоповерхових будинків як захисних споруд цивільного захисту
У статті розглядається можливість пристосування підвальних приміщень багатоповерхових будинків для використання їх як захисних споруд цивільного захисту з урахуванням чинних державних будівельних норм та стандартів. Такий підхід є особливо актуальним в умовах існуючої щільної забудови в містах, де не має можливості будувати окремо розташовані укриття. На основі існуючих планувальних рішень було здійснено аналіз ключових архітектурно-конструктивних параметрів підвальних приміщень — ширини входів, висоти стель, площі та конфігурації приміщень, кількості евакуаційних виходів, а також ширини сходів, коридорів і дверних прорізів. Проведено зіставлення отриманих даних із нормативними вимогами, встановленими ДБН В.2.2-5:2023. Особлива увага приділена можливості технічної адаптації підвалів до функціональних вимог захисних споруд — зокрема, шляхом пониження рівня підлоги, реконструкції сходових маршів, розширення прорізів, створення тамбурів тощо. Дослідження також враховує технічний стан конструкцій, наявність ознак зношення та потенціал до реконструкції без порушення несучої здатності будівлі. Результати можуть бути використані для удосконалення проєктних підходів, розробки рекомендацій щодо модернізації існуючих об’єктів та формування типових рішень.
Авторське право (c) 2025 Ігор Юрченко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Визначення основних показників роботи бетонозмішувача примусової дії з використанням критеріїв подібності
Удосконалення конструкцій змішувального обладнання для приготування жорстких бетонних сумішей є ключовим напрямом підвищення ефективності будівельного виробництва. У роботі застосовано метод теоретичного моделювання з використанням безрозмірних критеріїв подібності, що дозволяє виконати масштабування робочих параметрів від лабораторного зразка до промислового бетонозмішувача. Проведено структурно-функціональний аналіз нової триконтурної схеми перемішування, що включає роботу трьох горизонтальних валів з різними функціями транспортування та деструкції компонентів суміші. Запропоновано п’ять адаптованих критеріїв подібності (аналог Fr, Re та інших), які враховують гравітаційні, інерційні, в’язкі, пружні й міжфазні сили, що діють у робочому об’ємі змішувача. На основі отриманих критеріїв виведено формули для розрахунку продуктивності (output rate) та потужності приводу (drive power), що включають геометричні параметри мішального простору, кутову швидкість (ω) і коефіцієнти енерговитрат. Уперше обґрунтовано енергетичний баланс приводу з урахуванням втрат на гравітаційне переміщення, зсувну деформацію й опір середовища. Результати підтвердили можливість використання запропонованого підходу для проектування бетонозмішувачів з урахуванням специфіки жорстких сумішей, без проведення повномасштабних експериментів. Перспективним напрямом подальших досліджень є розширення системи критеріїв для машин неперервної дії з автоматизованим регулюванням режимів перемішування
Авторське право (c) 2024 Володимир Блажко , Анна Аніщенко , Станіслав Костенко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Розробка енергозберігаючої конструкції системи живлення бетонозмішувальної установки
Виробництво бетону є важливою складовою будівельної промисловості, проте воно відоме своїми великими енергетичними витратами та негативним впливом на довкілля. У зв'язку з цим, дослідження системи живлення бетонозмішувальної установки має велике значення для підвищення сталості та зменшення впливу на навколишнє середовище. В статті проводяться дослідження, які спрямовані на оптимізацію виробничих процесів та зменшення споживання енергії в бетонозмішувальних установках. У роботі використовувалися моделювання та аналіз технічних параметрів конструкції бетонозмішувальної установки. Однією з ключових проблем, що виявлені, є неефективність системи живлення, що призводить до зайвого споживання енергії та втрат продуктивності. З метою вирішення цієї проблеми, запропоновано змінити принципову схему системи живлення, розташовуючи кожен бункер окремо із власним конвеєром. Результати дослідження показали, що запропоновані зміни сприяють підвищенню енергоефективності установки за рахунок мінімізації енерговитрат, підвищення ефективності процесу та зменшення ризику перешкод. Такі покращення можуть значно зменшити витрати енергії та покращити загальну продуктивність бетонозмішувальної установки. Висновки дослідження вказують на важливість постійного пошуку нових технологій та методів для зменшення енергоспоживання та покращення сталості виробництва. Запропоновані зміни можуть стати важливим кроком у напрямку створення екологічно чистих та енергоефективних установок для виробництва бетону, що відповідає сучасним вимогам сталого розвитку.
Авторське право (c) 2023 Богдан Коробко, Олександр Левченко , Ростислав Рудик http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Апробація експрес-методу пенетрації для оцінювання міцності осадових зв’язних гірських порід
Проаналізовано переваги експрес-методів пенетрації та зондування для оцінювання механічних параметрів зв’язних осадових порід перед традиційними способами їх випробувань у приладах одноплощинного зрушення, одометрах і стабілометрах, як-то: повну незалежність від прикладеного зусилля та глибини занурення конуса; простоту й надійність обладнання; високу достовірність результатів і т. ін. Виділено галузі їх раціонального використання, у т. ч.: лабораторні та польові методи визначення параметрів міцності й стисливості різновидів осадових, а особливо зв’язних, гірських порід; обґрунтування рівнянь взаємозв'язку між фізичними і механічними властивостями різновидів порід, які мають постійні індикаційні характеристики за узагальненням дослідних даних та ін. Відзначено, що результати пенетраційних випробувань відповідно до рішень вісесиметричної задачі теорії граничної рівноваги оцінюють за питомим опором пенетрації. Подано методику і підсумки 185 комплексів пенетраційно-зрушувальних випробувань різних глинистих порід, від супісків до глин. Їх результати використано для визначення показників міцності зв’язних порід (кута внутрішнього тертя й питомого зчеплення). Шляхом статистичної обробки дослідних даних підтверджено, що для водонасиченого стану глинистих порід існує майже функціональний зв’язок між показником пенетрації і коефіцієнтом пористості. Встановлено, що питомі опори зрушенню глинистих порід за умови однакового фізичного стану лінійно взаємопов’язані з відповідними середніми величинами питомого опору пенетрації при коефіцієнті кореляції близько 0,80. Проведення вишукувань за рекомендованою методикою суттєво зменшує обсяг нормативних випробувань на одноплощинне зрушення, а також дає можливість одержати достатньо достовірні результати з меншою трудомісткістю та тривалістю робіт.
Авторське право (c) 2023 Винников Ю.Л., Бондар А.В., Ляшенко А.В., Новохатній В.Г., Рибалко М.О. https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Врахування умов роботи конструкцій в методиці граничних станів
У загальній методиці розрахунку конструкцій за граничними станами коефіцієнт умов роботи повинен враховувати всі особливості роботи й експлуатації конструкцій, що не враховані в явному вигляді іншими коефіцієнтами методики. Можна вважати, що цей коефіцієнт покриває всі неточності розрахункової моделі, що виникають внаслідок її спрощення і ідеалізації, для того, щоб розрахунок можна виконати з необхідною точністю та з розумними працевтратами. Відомо, що у будь-якому розрахунку вводять спрощуючі положення, зокрема, основні гіпотези опору матеріалів та будівельної механіки. Унаслідок цього в будь-якому розрахунку виникають неминучі відхилення, обумовлені неточністю розрахункової моделі, котрі мають або систематичний, або випадковий характер. Для того щоб врахувати (або компенсувати) ці похибки і забезпечити необхідну надійність конструкції, що проєктується, вводять коефіцієнт умов роботи. Очевидно, що він має статистичну природу, в окремих випадках він детально вивчений і обґрунтований. Однак у деяких випадках його значення встановлені експертним методом на основі досвіду проектування та експлуатації і потребують подальшого вивчення й уточнення. Дані стосовно розрахункових коефіцієнтів методики граничних станів, зокрема коефіцієнта умов роботи, вміщено в численних випусках нормативних документів, затверджених у різні роки. Таким чином створено значний масив інформації, котрий не проаналізовано у достатній мірі. Не систематизовано результати натурних випробувань будівель і конструкцій як основи нормування коефіцієнта умов роботи. Маловідомими залишаються наробки дослідників надійності будівельних конструкцій, які можна залучити до обґрунтування нових коефіцієнтів умов роботи різних конструкцій. Тому метою і задачами статті є систематизований аналітичний огляд нормативних документів і наукових публікацій, починаючи з 1950-х років, з аналізом еволюції норм проектування сталевих конструкцій у частині змін коефіцієнта умов роботи та залученням до цього дослідних експериментальних і статистичних даних.
Авторське право (c) 2023 Сергій Пічугін https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Дослідження граничного стану сталевих балок пошкоджених елементів будівель
У будівлях, які експлуатуються тривалий час і зазнали пошкоджень, прокатні балки є одними із найбільш поширених елементів, що потребують обстеження для точного визначення їх технічного стану та можливості відновлення. Основним способом оцінки технічного стану конструкцій є перевірочний розрахунок, у якому здійснюється врахування дефектів і пошкоджень. Під час його виконання використовуються дані, отримані в ході натурних оглядів, контролю характеристик міцності матеріалів, уточнення навантажень і впливів. Стаття присвячена вивченню граничного стану сталевих балок при втраті стійкості з експлуатаційними геометричними недосконалостями, виявленими під час обстежень пошкоджених елементів відновлюваних будівель. Проведено аналіз впливу пошкоджень у вигляді початкових викривлень у горизонтальній площині на стійкість та несучу здатність конструкцій. Основний акцент робиться на визначенні особливостей експлуатації балок. Зокрема, розглядається можливість застосування ресурсів несучої здатності, а саме бокового розкріплення за допомогою конструкцій, приєднаних до сталевої балки. При дотриманні нормативних вимог щодо забезпечення надійного з’єднання суцільного жорсткого настилу зі стиснутим поясом стійкість балки не перевіряється. Удосконалена теоретична модель враховує і усуває присутні у попередній моделі недоліки. Запропоновані підходи спрямовані на оптимізацію використання матеріалів та збільшення економії шляхом деталізації перевірочних розрахунків сталевих балок із пошкодженнями. Висвітлені та розглянуті підходи щодо визначення допустимих викривлень сталевих двотаврових балок у горизонтальній площині можуть бути використані з достатньою точністю при відновленні пошкоджених елементів будівель. Не зважаючи на певні недоліки, якими наділені ці методи, вони достатньо прості та відповідають нормам проєктування сталевих будівельних конструкцій.
експлуатаційні геометричні недосконалості
Авторське право (c) 2023 Сергій Гудзь, Віталія Гаркуша, Юрій Сергієнко, Тетяна Годун https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Класифікація антенних споруд мобільного зв’язку
У статті проаналізовано класифікації антенних споруд мобільного зв’язку за конструктивною схемою, розміщенням, матеріалом, типом перерізу та просторовою формою стовбуру; розглянуто їх основні особливості, переваги та недоліки. Узагальнена класифікація антенних споруд складена для тих, що експлуатуються на території Україні. Регулярна повторюваність аварій та руйнувань антенних споруд вказує на те, що існуючі методи розрахунку і проектування таких конструкцій не завжди враховують їх усі конструктивні особливості. Розглянуто технічні та конструктивні рішення, особливості роботи споруд під навантаженням, аспекти застосування та їх вимоги до безпечної експлуатації. Одними з найбільш ефективних та масово використовуваних антенних споруд є решітчасті вежі та щогли. Основною перевагою решітчастих веж є невелика площа забудови, однак з точки зору витрати сталі щогли є більш економічно ефективними при однаковій висоті споруди та корисному навантаженню. Проте, вартість будівництва антенної споруди не завжди є основним критерієм вибору її конструктивної схеми. Передусім, велике значення мають радіотехнічні, технологічні й архітектурні вимоги. При відсутності обмежень на геометричні параметри перевагу віддають вежам з мінімальною кількістю граней, наприклад, при переході від 3-х до 4-х гранної вежі її вага збільшується на 10%. Для техніко-економічної ефективності не тільки підбираються раціональні типи поперечних перерізів елементів, а й розробляються різні комбіновані конструктивні системи. Яскравим прикладом є впровадження у масове будівництво комбінованих опор на базі конічної залізобетонної стійки СК-26, поверх якої встановлена сталева решітчаста надставка. Конструктивним недоліком комбінованих опор на базі конічної залізобетонної стійки СК-26 є їх обмежена несуча здатність на відмітці +2,000…+3,000 м, що в ряді випадків призводило до аварійних руйнувань саме на цій характерній ділянці.
Авторське право (c) 2023 Антон Гасенко, Юрій Падун, Микола Бібік https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Аналіз обладнання для термопластичного формування штучних виробів просторової форми
Будівельна галузь в Україні постійно розвивається, використовуючи сучасні технології та матеріали для підвищення стійкості та ефективності. Одне з таких нововведень передбачає використання переробленого пластику у виробництві цегли, пропонуючи багатообіцяюче рішення для боротьби з пластиковими відходами та сприяння переробці. Виробничий процес передбачає збір і переробку пластикових відходів, які потім змішуються з іншими компонентами та формуються в цеглу за допомогою таких методів, як формування пластику та напівсухе пресування. Ці методи мають явні переваги та недоліки, що впливає на загальну якість і властивості цегли. Критичним аспектом виробничого процесу є розподіл тиску в шнекових пресах, який відіграє ключову роль у пресуванні глини для виробництва будівельної кераміки. Проведено аналіз течії глини через прес на моделі в’язкопластичного матеріалу та розраховано характеристики шнека та формувальних тіл для визначення параметрів режиму роботи. Крім того, вакуумування формувальної маси визначено як вирішальний крок для підвищення якості формованих виробів. Отримані вироби з пластикової цегли демонструють ряд переваг, включаючи змінену міцність, покращені ізоляційні властивості та меншу вагу, що робить їх переконливою альтернативою традиційним цегляним матеріалам. Крім того, порівняння технологічних схем показує, що напівсухий спосіб виробництва цегли демонструє більшу металоємність і меншу трудомісткість на відміну від пластичного. Це дослідження має на меті зробити внесок у поточні зусилля щодо підвищення ефективності та результатів термопластичного формування в будівельній галузі. Досліджуючи інноваційне використання переробленого пластику у виробництві цегли та наголошуючи на важливості розподілу тиску та вакуумування в процесі формування, це дослідження спрямоване на просування екологічних методів будівництва та зменшення впливу на навколишнє середовище.
Авторське право (c) 2023 Іван Сучков, Ростислав Рудик https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Розрахунок оптимальних параметрів установки для віброабразивної обробки декоративних елементів з активним робочим органом
Запропоновано розрахунок оптимальних параметрів числовим методом віброустановки нової конструкції з активним робочим органом. Наведена нова принципова схема обладнання є модифікацією відомої УВВ-04, що містить керований механічний збуджувач кутових коливань, до якої введено додатково робочу камеру обробки з активним робочим органом, оберти якого регулюються окремим приводом. Методом моделювання системи як масово-пружинної демпферної системи та гармонійного Фур’є-аналізу коливань отримано математична модель динамічної взаємодії робочого органу і деталі, з врахуванням додаткових сил тертя, кутом нахилу, пружних і демпфуючих сил, що часто ігноруються в попередніх дослідженнях, і більш точно описує динамічні взаємодії у системі та дозволяє встановити шляхи оптимізації. Модель може бути розширена та вдосконалена з урахуванням конкретних вимог і особливостей оброблюваних деталей. Визначено ключові параметри - фазовий зсув між коливаннями робочого органу, деталі та абразиву. Наведено приклад розрахунку оптимальних параметрів методом чисельного розв'язання системи диференційних рівнянь за допомогою методу Рунге-Кутта. Запропоновано алгоритм визначення оптимальних параметрів з використанням методу градієнтного спуску. Цільова функція оптимізацї включає мінімізацію фазового зсуву та амплітуди коливань робочого органу та деталі По результатам обчислень побудовано часові графіки залежностей величини фазового зсуву коливань деталі та робочого органу, амплітуди. Проведено їх порівняльний аналіз до і після оптимізації, який засвідчив досягнення мінімальних величин фазового зсуву коливань, максимальної амплітуди зі збереженням стійкості системи, синхронізацію коливань робочого органу і деталі. Це є передумовою забезпечення рівномірного контакту між робочим органом та деталлю, покращує передачу енергії, приводить до зменшення енерговитрат та собівартості вібротехнологічного процесу з підвищенням ресурсу міцності та надійності обладнання. Запропонований метод може бути використаний в прикладних задачах на виробництві.
математична модель динамічної взаємодії робочого органу і деталі віброустановки
фазовий зсув коливань робочого органу і деталі
Авторське право (c) 2023 Дмитро Бугров, Тетяна Бугрова https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Обґрунтування вибору схеми моделювання процесу підготовки вуглеводнів до транспортування методом надзвукової сепарації
Проведено аналіз методів підготовки вуглеводнів до транспортування та обґрунтовано вибір схеми моделювання процесу надзвукової сепарації. Ця технологія дозволяє ефективно видаляти вологу, важкі вуглеводні та CO₂, що значно покращує якість газу та зменшує негативний вплив на довкілля. Виконано чисельне моделювання в програмному середовищі HYSYS, яке дозволило отримати оптимальні параметри процесу. Досліджено вплив ключових факторів, таких як тиск, температура та швидкість потоку, на ефективність сепарації. Отримано залежності, що демонструють, що збільшення тиску до 12,5 МПа підвищує ефективність процесу, однак подальше його зростання не дає значного покращення. Проведено порівняльний аналіз двох схем моделювання, в результаті якого досягнуто вибору оптимальної моделі, що забезпечує високу точність прогнозування та мінімізує обчислювальні витрати. Визначено, що запропонована схема дозволяє найбільш точно відтворити фізичні процеси, які відбуваються в надзвуковому сепараторі, включаючи розширення потоку, фазовий перехід, розділення рідкої та газової фаз і дифузію. Проаналізовано обмеження сучасних моделей, зокрема їхню чутливість до рівноважних припущень. Встановлено, що для підвищення точності прогнозів необхідні подальші удосконалення методів моделювання, оскільки реальний процес є нерівноважним. Досягнуто висновку, що використання надзвукового сепаратора може значно підвищити ефективність підготовки природного газу та забезпечити додаткове вилучення конденсату. Отримані результати можуть бути використані для подальшої оптимізації технологічних процесів очищення газу та їхньої адаптації до промислового застосування.
Авторське право (c) 2023 Тетяна Нестеренко, Микола Нестеренко, Олександр Шевченко, Олексій Омельченко https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Удосконалення методу промислового вилучення гомологів метану
Процеси абсорбції є одними з основних при підготовці природного і супутнього нафтового газів. Застосування схем низькотемпературної абсорбції дає змогу забезпечити високе вилучення компонентів С3+ з вуглеводневих газів при порівняно помірному охолодженні технологічних потоків. Однак, у зв’язку зі зниженням тиску вхідного газу, ряд об’єктів підготовки промислової продукції не можуть забезпечити необхідний технологічний режим і тому потребують реконструкції. Типовим прикладом є установка низькотемпературної абсорбції (УНТА) на головних спорудах (ГС) «Солоха» газопромислового управління «Полтавагазвидобування». При роботі установки абсорбції під середнім і високим тиском разом з пропаном і вищими вуглеводнями абсорбентом поглинається також значна кількість метану і етану. У результаті розвиток процесу може лімітуватися за деякими компонентами внаслідок термодинамічної рівноваги. Отже, поглинання небажаних компонентів в абсорбері спричиняє підвищення середньої температури абсорбції та несприятливого формування профілю температур по висоті апарата. Наслідком цього є зниження ефективності процесу розділення природних і нафтових газів. За результатами аналітичних досліджень для усунення вказаного недоліку запропоновано варіант реконструкції УНТА ГС «Солоха», який передбачає застосування схеми з попереднім насиченням регенерованого абсорбенту. В такій схемі контакт сирого газу і насиченого абсорбенту здійснюється в холодильнику сирого газу при нижчій температурі, ніж в абсорбері. Попереднє насичення регенерованого абсорбенту сухим газом дозволяє підвищити глибину вилучення цільових компонентів з газу в абсорбері. У цьому холодильнику одночасно конденсується частина важких вуглеводнів, що призводить до зниження тепла абсорбції в абсорбері. Завдяки попередньому насиченню абсорбенту метаном, в самому абсорбері відбувається вилучення з газу в основному цільових вуглеводнів. Застосування вузла насичення регенерованого абсорбенту інертними компонентами дозволить мінімізувати наслідки зниження тиску вхідного газу і підвищити рівень вилучення компонентів широкої фракції легких вуглеводнів (ШФЛВ) на 21,96 % (в т. ч. пропану на 22,05 %, бутанів на 30,75 %). При цьому рівень вилучення досягне проектного.
Авторське право (c) 2023 Михайло Педченко, Лариса Педченко, Назар Педченко, Василь Савик https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0