Этого мнения придерживаются специалисты недавно открывшегося Научно-исследовательского центра инновационных архитектурно-строительных систем института «Гипрогор Проект». НИЦ под руководством кандидата технических наук, члена НТС РААСН по сейсмологии и сейсмостойкому строительству Зака Сахат-Гериевича Бория с января 2020 года занимается системными исследованиями и перспективными разработками в сфере строительства.
НИЦ объединил в своей структуре около 30 специалистов, включая двух докторов и трех кандидатов технических наук, а также привлек к партнерству научные учреждения РААСН и ведущие технические вузы страны. Его деятельность ориентирована на внедрение инновационных, не имеющих аналогов, технологий в практику проектирования и строительства, коммерциализацию и трансфер этих технологий в реальный сектор экономики.
Научно-исследовательский центр ведет работу по трем основным направлениям: формообразование инновационных архитектурно-строительных систем, испытания строительных конструкций и техническое обследование зданий и сооружений, компьютерное моделирование и расчет уникальных архитектурно-строительных систем. Кроме того, НИЦ занимается проектированием оптимальных изгибаемых металлических и железобетонных конструкций, а также разработкой эффективных сейсмозащитных конструкций зданий и сооружений.
Исследователи считают, что оптимальным сооружением является то, надежность которого обеспечивается главным образом за счет его формы, а не за счет прочности материалов. Отечественная архитектура от раннего средневековья до настоящего времени — это заимствованная, имитационная архитектура, основанная на стилях барокко, неоклассицизм и подражательстве современной западной архитектуре. У России нет своего уникального архитектурного стиля. Поэтому одним из ключевых направлений исследований и разработок должно быть развитие научных основ современного архитектурного и конструктивного формообразования и внедрение в практику проектирования новых форм. Усилия необходимо сосредоточить на разработке перспективных креативных архитектурно-строительных систем зданий и сооружений, отвечающих современным требованиям в части оптимальности, функциональности, технологичности, экономичности, энергоэффективности, комфорта и безопасности среды обитания.
Создание новых архитектурных форм выполняется специалистами с применением последних достижений науки на стыке дифференциальной геометрии, теории оболочек и архитектуры.
Помимо новых архитектурных форм для качественного и количественного прорыва в ключевых областях развития научно-технического прогресса в архитектуре и строительстве необходимы инновационные конструкции. Борий Зак Сахат Гериевич и Бориев Темрюк Валерьевич являются авторами несколько патентов на полезные модели, относящиеся к области строительства: конструкция каркаса перекрытия из перекрестных балок, железобетонная колонна каркасных зданий и сооружений, стальная арка, стальная колонна каркасных зданий и сооружений, железобетонная балка, стальная балка, железобетонный каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания. Накопленный ими опыт применяется в НИЦ при разработке инновационных изгибаемых металлических конструкций балок, а также оптимизации монолитных железобетонных плит за счет снижения расхода арматурной стали.
Предварительные расчетные исследования металлических балок при различных конструктивных решениях выявили снижение изгибающих моментов на 30-50%. Ожидаемый экономический эффект от внедрения оптимизированных монолитных железобетонных перекрытий в практику строительства ориентировочно составит 30-40% на один квадратный метр перекрытия (рис. 1).
Одной из ключевых областей исследований в сфере строительства являются вопросы сейсмостойкости зданий и сооружений. Этому направлению посвящена масса современных научных работ, в числе которых материалы профессора, д. т. н. Вячеслава Мусаева и профессора, д. ф.-м. н. Геворга Кочаряна.
В стенах Научно-исследовательского центра инновационных архитектурно-строительных систем разрабатываются сейсмозащитные системы на основе принципа волнового демпфирования, отражения и поглощения волновой энергии демпферной субструкции, которая выполняет функцию барьера, на порядок снижающего передаточные функции сейсмических волн на фундаменты и вышерасположенные конструкции здания или сооружения. Это уникальная разработка, заявка на изобретение которой подана в 2019 году. В настоящий момент в НИЦ готовится программа испытаний системы.
Практическая деятельность заключается в проведении различных испытаний строительных конструкций, а также технического обследования зданий и сооружений. В рамках данного направления решаются задачи контроля качества строительных конструкций и материалов, проведение статических и динамических испытаний строительных конструкций, вибрационные испытания зданий и сооружений. Деятельность по проведению экспериментальных исследований строительных конструкций и выполнению технического обследования зданий и сооружений позволяет в числе других решить задачу консолидации специалистов компании, ведущих ученых, а также специалистов российских и зарубежных организаций.
Современный научно-исследовательский центр в области строительства не может обойтись без информационных технологий. Компьютерное моделирование проводится с использованием различных программных комплексов ANSYS/Civil FEM, ANSYS GFX, LS-DYNA, Robot Millennium, ABAQUS, SASSI. С их помощью специалисты НИЦ моделируют новые формы, поведение уникальных зданий и сооружений, отдельные конструкции строительных объектов, а также динамическое взаимодействие демпферной субструкции с фундаментами зданий различных конструктивных систем при различной интенсивности сейсмических воздействиях и в различных грунтовых условиях.
НИЦ также занимается компьютерным моделированием НДС конструкций на стадии проектирования и в процессе реконструкции зданий и сооружений. Моделирование и визуализация моделей осуществляется с использованием 3D-принтеров (рис. 2 и 3).
По мнению работающих в НИЦ специалистов, основными проблемами, сдерживающими инновационное развитие строительного комплекса, являются неэффективность действующей системы координации и управления научными исследованиями в строительной отрасли, несоответствие выполняемых профильными научными учреждениями объемов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ уровню, способному обеспечить устойчивый технологический прогресс отечественного строительства. Также нормальному развитию строительной отрасли мешает практическое отсутствие современных экспериментально-исследовательских центров, обеспечивающих развитие актуальных направлений научно-технического прогресса. К тому же имеет место фактическое игнорирование накопившихся проблем в архитектурно-строительном проектировании и в обеспечении эксплуатационной надежности зданий и сооружений, строящихся в сейсмоопасных регионах России.
Упущением является и то, что не уделяется практически никакого внимания разработке новых конструкций и конструктивных систем, в то время как значительная доля усилий в исследовательской работе направлена на развитие не очень нужных изощренных методов расчета, количественные результаты которых не очень высоки.
Существует проблема перевода теоретических выкладок в прикладную плоскость. Предпроектные обследования зданий и сооружений в большинстве случаев сейчас выполняются в отрыве от задач по проектированию. Это является причиной перезакладки в дальнейших проектных решениях или проведения дополнительных, а зачастую, и новых мероприятий по обследованию, что в итоге увеличивает себестоимость проекта.
В Научно-исследовательском центре инновационных архитектурно-строительных систем института «Гипрогор Проект» убеждены, что все эти проблемы могут быть в ближайшей перспективе решены благодаря системной работе ученых и исследователей.
«Вестник инженерных изысканий» Май 2020 №5 (44)
