Визначення закономірностей розповсюдження шумового навантаження від автомобільних доріг і автодорожніх мостів у залежності від відстаней до житлових будівель

This paper reports the improved model for estimating transport noise from highways at a roadside lane under the influence of noise load from traffic flow moving on an open section of the highway and over a bridge. It has been established that with an increase in the distance from the sound source to the coordinates of the noise load measurement, the noise decreases, both in the presence of a noise-protective screen and in the case of an open section of the highway. At 100 m from the sound source, the noise load level decreases by 13.4 % in the case of the car moving over a bridge, and by 13.3 % when driving a car along an open section of the road. It has been found that the noise level on bridges exceeds the level of noise pollution from the road to 10 dB, which is explained by the propagation of different frequencies of noise load from the bridge. It has been determined that due to the special nature of sound waves, diffraction through noise screens does not change all frequencies evenly. High frequencies diffract to a smaller degree while lower frequencies diffract deeper into the "shadow" zone behind the screen. Therefore, the screen is more effective at reducing sound waves with a high frequency compared to sound waves with lower frequencies. Experimental studies into the effectiveness of noise-protective screens made of metal perforated structures on sections of public roads were carried out, taking into consideration distances from noise sources to noise load measurement sites. It is established that noise-proof screens made of steel (perforated) sheet reduce the level of noise load from vehicles to the environment by up to 14 %. It was found that when driving cars on the road, the equivalent sound level at a distance of 1 m in front of the noise protection screen is 88.6 dBA while the maximum sound level at a distance of 1 m in front of the noise protection screen is 103.9 dBA. It has been established that in the presence of a drain hole in the noise protection screen, its acoustic efficiency is reduced to 3 dBA.Усовершенствована модель оценки транспортного шума от автомобильных дорог в придорожной полосе при действии шумовой нагрузки от транспортного потока, движущегося на открытом участке автомобильной дороги и моста. Установлено, что с увеличением расстояния от источника звука до координат измерения шумовой нагрузки шум уменьшается как при наличии шумозащитного экрана так и в случае открытого участка автомобильной дороги. На расстоянии 100 м от источника звука уровень шумовой нагрузки уменьшается на 13,4 % при движении автомобиля по мосту и на 13,3 % при движении автомобиля на открытом участке автомобильной дороги. Установлено, что уровень шума на мостах превышает уровень шумового загрязнения автомобильной дороги до 10 дБ, что объясняется распространением различных частот шумовой нагрузки от моста. Установлено, что из-за особой природы звуковых волн дифракция через шумовые экраны не изменяет все частоты равномерно. Высокие частоты дифрагируют в меньшей степени; в то время как более низкие частоты – глубже в «теневую» зону позади экрана. Поэтому экран более эффективен для уменьшения звуковых волн с высокой частотой по сравнению с волнами звука с более низкими частотами. Проведены экспериментальные исследования эффективности шумозащитных экранов из перфорированных металлических конструкций на участках автомобильных дорог общего пользования с учетом расстояний от источников шума до мест проведения измерений шумовой нагрузки. Установлено, что шумозащитные экраны из стального листа (перфорированного) уменьшают уровень шумовой нагрузки от транспортных средств на окружающую среду до 14 %. Установлено, что при движении автомобилей на автомобильной дороге эквивалентный уровень звука на расстоянии 1 м перед шумозащитным экраном составляет 88,6 дБА, а максимальный уровень звука на расстоянии 1 м перед шумозащитным экраном составляет 103,9 дБА. Установлено, что при наличии сточного отверстия в шумозащитном экране его акустическая эффективность снижается до 3 дБА.Удосконалено модель оцінки транспортного шуму від автомобільних доріг у придорожній смузі при дії шумового навантаження від транспортного потоку, що рухається на відкритій ділянці автомобільної дороги та по мосту. Встановлено, що із збільшенням відстані від джерела звуку до координат вимірювання шумового навантаження шум зменшується, як при наявності шумозахисного екрану так і у випадку відкритої ділянки автомобільної дороги. На відстані 100 м від джерела звуку рівень шумового навантаження зменшується на 13,4 % у випадку руху автомобіля по мосту і на 13,3 % при русі автомобіля на відкритій ділянці автомобільної дороги. Встановлено, що рівень шуму на мостах перевищує рівень шумового забруднення від автомобільної дороги до 10 дБ, що пояснюється розповсюдженням різних частот шумового навантаження від мосту. Встановлено, що через особливу природу звукових хвиль дифракція через шумові екрани не змінює всі частоти рівномірно. Високі частоти дифрагують у меншій степені; тоді як більш низькі частоти – глибше в «тіньову» зону позаду екрану. Тому екран більш ефективний для зменшення хвиль звуку з високою частотою у порівнянні з хвилями звуку з більш низькими частотами. Проведено експериментальні дослідження ефективності шумозахисних екранів із металевих перфорованих конструкцій на ділянках автомобільних доріг загального користування із врахуванням відстаней від джерел шуму до місць проведення вимірювань шумового навантаження. Встановлено, що шумозахисні екрани із стального листа (перфорованого) зменшують рівень шумового навантаження від транспортних засобів на навколишнє середовище до 14 %. Встановлено, що при русі автомобілів по автомобільній дорозі еквівалентний рівень звуку на відстані 1 м перед шумозахисним екраном становить 88,6 дБА, а максимальний рівень звуку на відстані 1 м перед шумозахисним екраном становить 103,9 дБА. Встановлено, що при наявності стічного отвору у шумозахисному екрані його акустична ефективність зменшується до 3 дБ

Методика визначення термопружного стану залізобетонної балки моста підсиленої метилметакрилатом

This paper reports the analysis of methods for determining temperature stresses and deformations in bridge structures under the influence of climatic temperature changes in the environment. A one-dimensional model has been applied to determine the temperature field and thermoelastic state in order to practically estimate the temperature fields and stresses of strengthened beams taking into consideration temperature changes in the environment. The temperature field distribution has been determined in the vertical direction of a reinforced concrete beam depending on the thickness of the structural reinforcement with methyl methacrylate. It was established that there is a change in the temperature gradient in a contact between the reinforced concrete beam and reinforcement. The distribution of temperature stresses in the vertical direction of a strengthened reinforced concrete beam has been defined, taking into consideration the thickness of the reinforcement with methyl methacrylate and the value of its elasticity module. It was established that the thickness of the reinforcement does not have a significant impact on increasing stresses while increasing the elasticity module of the structural reinforcement leads to an increase in temperature stresses. The difference in the derived stress values for a beam with methyl methacrylate reinforcement with a thickness of 10 mm and 20 mm, at elasticity module E=15,000 MPa, is up to 3 % at positive and negative temperatures. It has been found that there is a change in the nature of the distribution of temperature stresses across the height of the beam at the contact surface of the reinforced concrete beam and methyl methacrylate reinforcement. The value of temperature stresses in the beam with methyl methacrylate reinforcement and exposed to the positive and negative ambient temperatures increases by three times. It was established that the value of temperature stresses is affected by a difference in the temperature of the reinforced concrete beam and reinforcement, as well as the physical and mechanical parameters of the investigated structural materials of the beam and the structural reinforcement with methyl methacrylateПроведен анализ методов определения температурных напряжений и деформаций в мостовых конструкциях при воздействии климатических температурных перепадов окружающей среды. Применена одномерная модель определения температурного поля и термоупругого состояния для практической оценки температурных полей и напряжений усиленных балок с учетом воздействия температурных перепадов окружающей среды. Получено распределение температурного поля в вертикальном направлении железобетонной балки в зависимости от толщины конструктивного усиления метилметакрилатом. Установлено, что на контакте железобетонной балки и усиления наблюдается изменение градиента температуры. Получено распределение температурных напряжений в вертикальном направлении усиленной железобетонной балки с учетом толщины усиления метилметакрилатом и величины модуля его упругости. Установлено, что толщина усиления не оказывает значительного влияния на повышение напряжений, однако увеличение модуля упругости конструктивного усиления приводит к повышению температурных напряжений. Разница полученных значений напряжений для балки с метилметакрилатным усилением толщиной 10 мм и 20 мм при модуле упругости Е=15000 МПа составляет до 3% при положительных и отрицательных температурах. Установлено, что на контактной поверхности железобетонной балки и метилметакрилатного усиления происходит изменение характера распределения температурных напряжений по высоте балки. Значение температурных напряжений в балке с метилметакрилатным усилением и действие положительных и отрицательных температур окружающей среды увеличивается в три раза. Установлено, что на величину температурных напряжений влияет разница температур железобетонной балки и усиления, а также физико-механические параметры исследуемых конструкционных материалов балки и конструктивного усиления метилметакрилатомПроведено аналіз методів визначення температурних напружень та деформацій у мостових конструкціях при дії кліматичних температурних перепадів навколишнього середовища. Застосовано одновимірну модель визначення температурного поля та термопружного стану для практичної оцінки температурних полів та напружень підсилених балок із врахуванням температурних перепадів навколишнього середовища. Отримано розподіл температурного поля у вертикальному напрямі залізобетонної балки у залежності від товщини конструктивного підсилення метилметакрилатом. Встановлено, що на контакті залізобетонної балки та підсилення спостерігається зміна градієнту температури. Отримано розподіл температурних напружень у вертикальному напрямі підсиленої залізобетонної балки із врахуванням товщини підсилення метилметакрилатом та величини модуля його пружності. Встановлено, що товщина підсилення не має значного впливу на підвищення напружень, проте збільшення модулю пружності конструктивного підсилення призводить до підвищення температурних напружень. Різниця отриманих значень напружень для балки із метилметакрилатним підсиленням товщиною 10 мм і 20 мм при модулі пружності Е=15000 МПа становить до 3 % при додатних і від’ємних температурах. Встановлено, що на контактній поверхні залізобетонної балки і метилметакрилатного підсилення відбувається зміна характеру розподілу температурних напружень по висоті балки. Значення температурних напружень у балці із метилметакрилатним підсиленням і дії додатних та від’ємних температур навколишнього середовища збільшується у три рази. Встановлено, що на величину температурних напружень впливає різниця температур залізобетонної балки і підсилення, а також фізико-механічні параметри досліджуваних конструкційних матеріалів балки та конструктивного підсилення метилметакрилато

Розробка методики розрахунку та аналізу параметрів пропуску повені та хвилі прориву із врахуванням топографічних та гідравлічних неоднорідностей річища

It has been established that the most likely period of breakthrough wave occurrence is the time of spring flooding or heavy rain when water-head facilities are subjected to significant loads that lead to the collapse of their individual elements or the entire structure. In addition, the possibility of man-made accidents that can occur at any time cannot be ruled out. It has been proven that breakthrough wave formation depends on the nature of the destruction or the overflow through a water-head facility. For the study reported in this paper, a model of the kinematics of riverbed and breakthrough flows was used, which is based on the equations of flow, washout, and transport of sediments that are averaged for the depths of the stream. The differential equations describing the nonstationary flow averaged for depth are solved using the numerical grid system FST2DH (2D Depth-averaged Flow and Sediment Transport Model), which implements a finite-element method on the plan of a riverbed's topographic region. These tools are publicly available, which allows their wide application to specific loads and boundary conditions of mathematical models. The construction of an estimation grid involving the setting of boundary conditions and the use of geoinformation system tools makes it possible to simulate the destruction of a culvert of the pressure circuit and obtain results for a specific case of an actual riverbed and a water-head facility. It has been established that there is a decrease in the speed of wave propagation along the profile, from 3 m/s to 1 m/s. The impact of bottom irregularities, the effect of floodplains, and the variety of bottom roughness have also been assessed, compared to the results of their calculation based on one-dimensional models given in the regulatory documents. Hydraulic calculations were carried out taking into consideration the related properties of the main layer of the floodplain, which consists of peat accumulations, and the heterogeneity of the depths and roughness of floodplain surfaces of soils. It has been established that there is almost no erosion of supports in the floodplain zone in this case. It was found that as the distance between the flow and breakthrough intersection increases, there is a decrease in the height of the head from 2.1 m to 1.25 m.Установлено, что наиболее вероятным периодом возникновения волны прорыва является время весеннего половодья или значительного ливня, когда водонапорные сооружения подвергаются значительным нагрузкам, приводящим к разрушению целиком или отдельных элементов. Также нельзя исключать возможность техногенных аварий, которые могут произойти в любое время. Доказано, что формирование волны прорыва зависит от характера разрушения или перелива расхода через водонапорное сооружение. Для исследований использована модель кинематики русловых и прорывных потоков, построенная на базе уравнений скоростей потока, размыва и транспорта наносов, усредненных по глубинам потока. Дифференциальные уравнения, описывающие нестационарное усредненное по глубине течение, решаются с помощью численной сеточной системы FST2DH (2D Depth-averadged Flow and Sediment Transport Model), реализующей метод конечных элементов на плане топографического участка русла. Построена расчетная сетка с заданием предельных условий с использованием средств геоинформационной системы (указанные средства находятся в открытом доступе и позволяют широкое применение их к конкретным нагрузкам и предельным условиям математических моделей). Проведено моделирование разрушения водопропускного сооружения напорного контура, что позволило получить результаты для конкретного случая реального русла и водонапорного сооружения. Установлено, что происходит уменьшение скорости распространения волн вдоль профиля с 3 м/с до 1 м/с. Оценено влияние неровностей дна, влияние поймы и шероховатости дна, сравнить их с результатами расчетов по одномерным моделям, приведенным в нормативных документах. Проведены гидравлические расчеты с учетом связанных свойств основного слоя поймы, состоящей из торфяных накоплений, и неоднородности глубин и шероховатости пойменных поверхностей грунтов. Установлено, что размыва опор на пойменной зоне в этом случае практически отсутствуют. Установлено, что с удалением потока от пересечения прорыва наблюдается понижение высоты напора с 2,1 м до 1,25 мВстановлено, що найбільш вірогідним періодом виникнення хвилі прориву є час весняної повені чи значної зливи, коли водонапірні споруди піддаються значним навантаженням, що призводять до їх руйнування цілком, чи окремих елементів. Також не можна виключати можливість техногенних аварій, які можуть статися у будь-який час. Доведено, що формування хвилі прориву залежить від характеру руйнування чи переливу витрат через водонапірну споруду. Для досліджень використано модель кінематики руслових та проривних потоків, що побудована на базі рівнянь швидкостей потоку, розмиву та транспорту наносів, які усереднені по глибинам потоку. Диференціальні рівняння, що описують нестаціонарну усереднену по глибині течію, вирішуються за допомогою чисельної сіткової системи FST2DH (2D Depth-averadged Flow and Sediment Transport Model), яка реалізує метод скінченних елементів на плані топографічної ділянки річища. Зазначені засоби знаходяться у відкритому доступі та дозволяють широке застосування їх до конкретних навантажень та граничних умов математичних моделей. Побудова розрахункової сітки із заданням граничних умов та використанням засобів геоінформаційної системи уможливлює провести моделювання руйнування водопропускної споруди напірного контуру, та отримати результати для конкретного випадку реального річища та водонапірної споруди. Встановлено, що відбувається зменшення швидкості поширення хвиль вздовж профілю з 3 м/с до 1 м/с. Оцінено також вплив нерівностей дна, вплив заплави та розмаїття шорсткості дна, порівняно їх із результатами розрахунків за одновимірними моделями, що наведені у нормативних документах. Проведено гідравлічні розрахунки з врахуванням зв’язаних властивостей основного шару заплави, яка складається із торфових накопичень, та неоднорідності глибин та шорсткості заплавних поверхонь ґрунтів. Встановлено, що розмиви опор на заплавній зоні у такому випадку практично відсутні. Встановлено, що із віддаленням потоку від перетину прориву спостерігається пониження висоти напору з 2,1 м до 1,25

Determining Regularities in the Distribution of Noise Load From Motorways and Road Bridges Depending on the Distance to A Residential Area

This paper reports the improved model for estimating transport noise from highways at a roadside lane under the influence of noise load from traffic flow moving on an open section of the highway and over a bridge. It has been established that with an increase in the distance from the sound source to the coordinates of the noise load measurement, the noise decreases, both in the presence of a noise-protective screen and in the case of an open section of the highway. At 100 m from the sound source, the noise load level decreases by 13.4 % in the case of the car moving over a bridge, and by 13.3 % when driving a car along an open section of the road. It has been found that the noise level on bridges exceeds the level of noise pollution from the road to 10 dB, which is explained by the propagation of different frequencies of noise load from the bridge. It has been determined that due to the special nature of sound waves, diffraction through noise screens does not change all frequencies evenly. High frequencies diffract to a smaller degree while lower frequencies diffract deeper into the "shadow" zone behind the screen. Therefore, the screen is more effective at reducing sound waves with a high frequency compared to sound waves with lower frequencies. Experimental studies into the effectiveness of noise-protective screens made of metal perforated structures on sections of public roads were carried out, taking into consideration distances from noise sources to noise load measurement sites. It is established that noise-proof screens made of steel (perforated) sheet reduce the level of noise load from vehicles to the environment by up to 14 %. It was found that when driving cars on the road, the equivalent sound level at a distance of 1 m in front of the noise protection screen is 88.6 dBA while the maximum sound level at a distance of 1 m in front of the noise protection screen is 103.9 dBA. It has been established that in the presence of a drain hole in the noise protection screen, its acoustic efficiency is reduced to 3 dBA

Procedure for Determining the Thermoelastic State of A Reinforced Concrete Bridge Beam Strengthened with Methyl Methacrylate

This paper reports the analysis of methods for determining temperature stresses and deformations in bridge structures under the influence of climatic temperature changes in the environment. A one-dimensional model has been applied to determine the temperature field and thermoelastic state in order to practically estimate the temperature fields and stresses of strengthened beams taking into consideration temperature changes in the environment. The temperature field distribution has been determined in the vertical direction of a reinforced concrete beam depending on the thickness of the structural reinforcement with methyl methacrylate. It was established that there is a change in the temperature gradient in a contact between the reinforced concrete beam and reinforcement. The distribution of temperature stresses in the vertical direction of a strengthened reinforced concrete beam has been defined, taking into consideration the thickness of the reinforcement with methyl methacrylate and the value of its elasticity module. It was established that the thickness of the reinforcement does not have a significant impact on increasing stresses while increasing the elasticity module of the structural reinforcement leads to an increase in temperature stresses. The difference in the derived stress values for a beam with methyl methacrylate reinforcement with a thickness of 10 mm and 20 mm, at elasticity module E=15,000 MPa, is up to 3 % at positive and negative temperatures. It has been found that there is a change in the nature of the distribution of temperature stresses across the height of the beam at the contact surface of the reinforced concrete beam and methyl methacrylate reinforcement. The value of temperature stresses in the beam with methyl methacrylate reinforcement and exposed to the positive and negative ambient temperatures increases by three times. It was established that the value of temperature stresses is affected by a difference in the temperature of the reinforced concrete beam and reinforcement, as well as the physical and mechanical parameters of the investigated structural materials of the beam and the structural reinforcement with methyl methacrylat

Devising A Procedure to Calculate and Analyze Parameters for Passing the Flood and Breakthrough Wave Taking Into Consideration the Topographical and Hydraulic Riverbed Irregularities

It has been established that the most likely period of breakthrough wave occurrence is the time of spring flooding or heavy rain when water-head facilities are subjected to significant loads that lead to the collapse of their individual elements or the entire structure. In addition, the possibility of man-made accidents that can occur at any time cannot be ruled out. It has been proven that breakthrough wave formation depends on the nature of the destruction or the overflow through a water-head facility. For the study reported in this paper, a model of the kinematics of riverbed and breakthrough flows was used, which is based on the equations of flow, washout, and transport of sediments that are averaged for the depths of the stream. The differential equations describing the nonstationary flow averaged for depth are solved using the numerical grid system FST2DH (2D Depth-averaged Flow and Sediment Transport Model), which implements a finite-element method on the plan of a riverbed's topographic region. These tools are publicly available, which allows their wide application to specific loads and boundary conditions of mathematical models. The construction of an estimation grid involving the setting of boundary conditions and the use of geoinformation system tools makes it possible to simulate the destruction of a culvert of the pressure circuit and obtain results for a specific case of an actual riverbed and a water-head facility. It has been established that there is a decrease in the speed of wave propagation along the profile, from 3 m/s to 1 m/s. The impact of bottom irregularities, the effect of floodplains, and the variety of bottom roughness have also been assessed, compared to the results of their calculation based on one-dimensional models given in the regulatory documents. Hydraulic calculations were carried out taking into consideration the related properties of the main layer of the floodplain, which consists of peat accumulations, and the heterogeneity of the depths and roughness of floodplain surfaces of soils. It has been established that there is almost no erosion of supports in the floodplain zone in this case. It was found that as the distance between the flow and breakthrough intersection increases, there is a decrease in the height of the head from 2.1 m to 1.25 m