TechEditor
TechEditor

Help, User support

Login / Sign up

To download materials

ШВИДКЕ ВІДНОВЛЕННЯ ШТУЧНИХ СПОРУД В КОНТЕКСТІ СТАЛОГО РОЗВИТКУ ТА ВІЙСЬКОВОГО СТАНУ

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive
 

Постановка проблеми. Кожна епоха характеризується переосмисленням попередніх часів. XXI століття не є виключенням, адже старт Цифрової революції вже відбувся і багато сучасних філософів, футуристів, соціологів (серед яких М. Кайку, Д. Белл, Е. Тофлер та ін.) відзначають стрімкий стрибок від традиційної промисловості і індустріалізації до економіки, в основі якої є створення і споживання інформації.

Постановка проблеми. Кожна епоха характеризується переосмисленням попередніх часів. XXI століття не є виключенням, адже старт Цифрової революції вже відбувся і багато сучасних філософів, футуристів, соціологів (серед яких М. Кайку, Д. Белл, Е. Тофлер та ін.) відзначають стрімкий стрибок від традиційної промисловості і індустріалізації до економіки, в основі якої є створення і споживання інформації.

Можливо, саме тому поточне століття ще називають Цифровим. Вважається навіть, що концепція інформаційної (Постіндустріальної) ери є наступним кроком розвитку людського суспільства. Перехід від традиційної промисловості до економіки, заснованої на інформації, має низку важливих і принципово нових ідей. Однією з них є відмова від створення товарів і послуг “на один день” — тобто таких, які мають задовольнити потреби одного покоління. Думки про комфорт та безпеку не тільки поточного, але й наступних поколінь, закладено в усталених термінах “Sustainability”, “Sustainable development”, “Sustainable engineering”.

Українською, поняття “Sustainable development” зазвичай перекладають як “сталий розвиток”. В контексті будівництва, стала інженерія базується на запровадженні не тільки надійних і функціональних, але й екологічно чистих, відновлювальних, “зелених” архітектурно-конструктивних рішень (наприклад, проектування споруд з дерева).

Під “екологічно чистим” слід розуміти не тільки безпосередньо структуру матеріалу, але й повний цикл його видобутку, виробництва, утилізації. Наочним прикладом подібних ініціатив є будівництво капітального 18-поверхового студентського кампусу в Ванкувері (Канада), основним компонентом якого є CLT (cross laminated timber) — будівельний виріб з клеєних композитних дерев'яних плит.

Іншим прикладом сталого розвитку є відновлювальна енергетика, яка спеціалізується на отриманні та використанні енергії з відновлюваних джерел (сонячна, вітрова, гідроенергетика). В деяких країнах Заходу вже запроваджені відповідні національні програми щодо повного переходу на відновлювальні джерела енергії та технології з нульовим рівнем шкідливих викидів, в тому числі електромобілі (Британія, Норвегія, Німеччина, тощо).

За умови військової агресії, як-от повномасштабне вторгнення Росії в Україну в 2022 році, ідеї сталого розвитку не відсуваються на задній план, а навпаки, доповнюються новими сенсами. Війна наочно демонструє важливість удосконалення існуючих, а також розробку нових технічних рішень. Українці вже чітко розуміють, що відсутність облаштованих бомбосховищ та укриттів створює реальну небезпеку для громадян нашої країни. Подібні рішення необхідно закладати в проекти житлових будинків за замовчанням (за прикладом Ізраїлю та інших країн). Уваги проектувальників також вартують мобільні чи невеликі стаціонарні укриття в місцях скупчення людей і громадської активності, як-от збірні залізобетонні зупинки громадського транспорту, що з'явилися в Харкові у 2022 році.

Іншим важливим елементом для країни як з позиції сталого розвитку, так і короткотермінових задач, є об'єкти транспортної інфраструктури. Наразі в України функціонує понад 16 тисяч мостів різного типу й призначення; переважно, це автодорожні мости, естакади, шляхопроводи. Ці об'єкти забезпечують логістику і рух транспортних потоків в мирний час, проте їхнє призначення під час війни — неоднозначне, і залежить від ситуативного розташування сил. Якщо міст знаходиться на підконтрольній ворогом території і активно використовується ним для перекидання військової техніки і особового складу, то така штучна споруда автоматично розцінюється як загроза. В залежності від ситуації, військовим командуванням може бути прийнято рішення про знищення подібного бар'єрного об'єкту, як це відбулося практично з усіма великими мостами Херсонської області (Антонівським залізничним, автомобільним та Новокаховським). Доволі розповсюджена і зворотня ситуація, коли ворог знищує об'єкти транспортної інфраструктури віддалено або безпосередньо на місці, заважаючи звільненню окупованих територій чи контрнаступу.

Та незалежно від сценарію руйнування, швидке відновлення переправи зазвичай є пріоритетною задачею для армії або цивільних служб. Основною відмінністю тимчасового наведення мостів від капітального будівництва є швидкість, що в свою чергу забезпечується наявністю будівельних матеріалів і конструкцій, максимально готових до монтажу (напівфабрикатів). Якщо йдеться про штучні споруди, то це, як правило, майно понтонно-мостових парків (типу НЗМ-56), збірно-розбірні естакади РЕМ-500 та ін. Як показали події 2022 року, ці конструкції не втратили своєї актуальності і продовжують відігравати важливу тактичну роль.

В польових умовах, коли у підрозділів немає доступу і можливості скористатися підтримкою інженерів, в хід можуть йти звичайні “підручні” матеріали — сталеві і залізобетонні балки, дерев'яні колоди, і т. п. Але в усіх без виключення випадках, найважливішим аспектом швидкого відновлення є міцність та надійність тимчасових конструкцій. Незважаючи на те, що ці конструкції згодом будуть замінені капітальними чи демонтовані, з позиції міцності до них висуваються практично ті ж самі вимоги, що й до капітальних споруд.

Згідно методики граничних станів, тимчасовий міст (будь-якої конфігурації) має сприймати всі можливі постійні і тимчасові навантаження, що на рівні механіки реалізується серіями перевірок конструкції. Так, умова міцності перерізу балки за згинальним моментом в загальному випадку може бути записана як Mf/Mr≤1, тобто максимальний згинальним момент в перерізі Mf не повинен перевищувати моменту несучої здатності Mr. Аналогічні умови висуваються до поперечних і поздовжніх сил, напружень, прогинів, тощо.

Подібні перевірки можна автоматизувати в більшості сучасних програм для математичного аналізу, або ж в електронних таблицях. Так, у 2022 році український проект Dystlab розробив спеціальний додаток до програми TechEditor, який дозволяє виконати перевірку міцності дерев'яних колод для потреб Збройних Сил України. Ініціативу підтримали фахівці Державної спеціальної служби транспорту України, які працюють над удосконаленням методів швидкого відновлення мостів.

У даній роботі наводиться інформація про можливості цього цифрового рішення і перспективи його використання в особливих умовах та у мирний час.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Реферативний огляд статей останніх років свідчить про невпинний тренд сталого розвитку за кордоном (зокрема, в Європі, США, Канаді). У 2022 році, у зв'язку з московсько-українською війною, значно зросла кількість інформаційних матеріалів про новітні технології для армії і військові розробки. Значна кількість матеріалів присвячена обговоренню стандартів НАТО та армій країн світу. Це свідчить про актуальність питань, озвучених в даній роботі.

Формулювання цілей. Ціллю даної роботи є інформування наукової, інженерної та військової спільноти про цифрові рішення для розрахунку тимчасових мостових конструкцій від Dystlab в контексті швидкого відновлення штучних споруд України.

Актуальність і новизна. Як свідчать останні події в Україні, для успішної протидії ворогу недостатньо великої армії і потужної зброї. Значну роль в цьому процесі відіграють технології — проривні і новаторські технічні рішення, конструкторські розробки, наукові відкриття, інженерні інновації.

Державна спеціальна служба транспорту Міністерства оборони України першою взяла “на озброєння” цифрові науково-технічні рішення від Dystlab, які забезпечать наукове підґрунтя для швидкого відновлення мостів та інших будівель і споруд.

Виклад основних матеріалів дослідження. В інженерній сфері використовуються сотні різних програм. Частина з них призначена для симуляції і розрахунків, частина — для розробки креслень, частина — для підготовки текстів.

TechEditor — комплексна програма, яка поєднує в собі ознаки текстового редактору і середовища для аналізу. Це безкоштовне програмне забезпечення від українських розробників Dystlab™, яке позиціонується як цифрове рішення для науковців і фахівців інженерної галузі (конструкторів, проектувальників, дизайнерів, архітекторів).

У липні 2022 році спеціально для Збройних Сил України Dystlab розробили додаток до TechEditor для проектування елементарної тимчасової переправи під важку військову техніку. Додаток може використовуватися інженерними військами, понтонно-мостовими бригадами або іншими підрозділами, які стикаються з необхідністю швидкого просування і перекидання техніки через невеликий водотік, річку або іншу перешкоду. Якщо внаслідок малих габаритів розгортання повноцінної понтонної переправи або наплавного мосту не є доцільним, в нагоді можуть стати місцеві дерева, які можна повалити і використати як опорні конструкції для невеликого однопрогонового моста. Додаток дозволяє швидко оцінити міцність таких дерев'яних колод і підібрати потрібну їхню кількість (число та/або діаметр).

Головна особливість додатку — можливість використання в польових умовах (з багатьма невизначеностями). Наприклад, додаток має опцію “невідома деревина”, яку можна обрати у випадку застосування колод невизначеного типу. Додаток автоматично ураховує власну вагу конструкцій. Щоб задати тимчасове навантаження, достатньо обрати один або кілька видів військової техніки, яку планується переправляти мостом.

Власне міст складається з однієї прогонової будови. Поздовжні головні балки прогонової будови формуються з певної кількості круглих дерев'яних колод. Мостове полотно (проїжджа частина) може бути сформоване з дерев'яних дошок або рейок, або бути відсутнім. По мосту, розрахованому за даним додатком, дозволяється пропуск однієї одиниці техніки (танк, БМП, БТР тощо). Рух переправою необхідно здійснювати якомога ближче до центру мосту, не допускаючи значних відхилень транспорту ліворуч чи праворуч від осі моста (ексцентриситетів).

Додаток реалізує алгоритм перевірки головних балок мосту за першою групою граничних станів (в першу чергу, на дію згинального моменту). Зважаючи на специфіку тимчасових переправ і значну кількість невідомих (в тому числі, розкид вагових параметрів техніки і невизначеність стану деревини), запаси міцності і жорсткості конструкції в порівнянні з традиційним підходом до проектування капітальних споруд у розрахунках за даним алгоритмом — збільшені. Модуль пружності деревини обрано змінним, в залежності від тривалості навантаження. Розрахункові опори згину і сколюванню прийняті для колод природної конічності, вологістю деревини понад 25%. Додаток працює з будь-якими одиницями вимірювання; ця функція забезпечується середовищем TechEditor за замовчанням.

Наразі додаток дозволяє обрати один з 4 типів військової техніки: танк Т-64БВ, Т-64БМ “Булат”, Т-84 “Оплот” або американську реактивну систему залпового вогню M270 MLRS. За необхідності, до цього списку можна додати іншу техніку — додаток редагується безпосередньо в TechEditor.

Загалом, дане цифрове рішення можна використовувати не тільки для розрахунку мостів, але й інших об'єктів військового призначення (наприклад, опорних балок в окопах, бліндажах та інших укріпленнях позицій).

Висновки та рекомендації подальшого дослідження.

Згідно наявних даних, на вересень 2022 року в Україні відновлено більше 20 зруйнованих штучних споруд. Аби нарощувати темпи швидкого відновлення, потрібні надійні цифрові рішення.

Державна спеціальна служба транспорту України в партнерстві з Dystlab докладають максимум зусиль для досягнення цієї мети. Подальшу взаємодію і спільний фокус дій ми вбачаємо у вдосконаленні методик розрахунку наявних тимчасових переправ, розробці нових конструктивних рішень для швидкого відновлення транспортних споруд, створенні унікальних цифрових рішень для військових та цивільних інженерів України.

Список літератури

1. Engineering for sustainable development: delivering on the Sustainable Development Goals / UNESCO, International Centre for Engineering Education. - 2021, 185 p.:

https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000375644.locale=en

2. Case Study: An 18-storey tall mass timber hybrid student residence at the University of British Columbia / Paul Fast, Fast + Epp, Vancouver, Canada, 2016: https://www.forum-holzbau.com/pdf/37_IHF_2016_Fast.pdf

  1. Офіційний сайт TechEditor:

https://techeditor.dystlab.store

  1. Додаток для проектування тимчасового дерев'яного мосту (Україна):

https://dystlab.store/index.php/en/catalog/sets/special-dystlab-solutions/special-app-temporary-wood-bridge-design

Dystlab Store - магазин для инженеров

Online market for engineers "Dystlab Store". Reports, diagrams, spreadsheets, media packs for TechEditor. Free and paid subscription plans.

Address: Ukraine, 76006, Ivano-Frankivsk.

WhatsApp (English or Ukrainian):
+38 095 812 2046

Telegram (English or Ukrainian):
t.me/dystlab_store

innot needed textfoanother not needed text@dystlabdummy text.store

Dystlab™ is a trademark registered in the State Register of Certificates of Ukraine for Goods and Services Marks 26.02.2018, certificate No. 238304. Owner: entepreneur Artomov V.E., EGRPOU/ITN: 3003314690.

Visa MasterCard | DS.Store
Visa MasterCard | DS.Store

© Copyright 2019-2022 Dystlab™, Ukraine. All rights reserved.
We use cookies

We use cookies on our website. Some of them are essential for the operation of the site, while others help us to improve this site and the user experience (tracking cookies). You can decide for yourself whether you want to allow cookies or not. Please note that if you reject them, you may not be able to use all the functionalities of the site.