🗣 На вопросы о своём исследовании нам ответил доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций (ЖБК), кандидат технических наук Сергей Савин👇
Почему вы выбрали эту тему в качестве объекта исследования?
Направление для исследований мне подсказал мой научный руководитель, академик РААСН, доктор технических наук, профессор Виталий Иванович Колчунов. Он является одним из ведущих специалистов в нашей стране в области конструкционной безопасности строительных систем.
Виталий Иванович обратил моё внимание на то, что вопросы, связанные с устойчивостью сооружений при особых воздействиях, мало исследованы. Я начал углубленно изучать научную литературу по вопросу обеспечения механической безопасности конструктивных систем зданий и сооружений при особых воздействиях, в частности, вопросы, связанные с устойчивостью, и это направление исследований меня увлекло.
Как долго вы занимались разработкой этой темы? Применялись ли какие-либо инновационные методы исследования? Какую поддержку оказывал вам НИУ МГСУ?
Исследованиями устойчивости железобетонных конструктивных систем при особых воздействиях занимаюсь уже более 8 лет. Значительный импульс моим исследованиям дал переход на работу в НИУ МГСУ на кафедру железобетонных и каменных конструкций. Пожалуй, здесь работает самое большое в нашей стране количество специалистов в области железобетона. Общаясь с коллегами, обсуждая с ними результаты своих исследований, можно взглянуть на проблему по-новому, с другой стороны, найти новые пути для решения поставленных задач.
К тому же в НИУ МГСУ регулярно организуются и проводятся международные научные конференции, семинары, круглые столы, на которых можно представить результаты исследований, получить обратную связь от ведущих специалистов в своей области исследований.
В последние годы в университете была реализована внутренняя система поддержки научных исследований. В 2022 году в рамках этой системы были поддержаны мои исследования. В итоге была подготовлена и опубликована большая научная статья в журнале Buildings (Q2 Web of Science) с результатами экспериментальных исследований и численного моделирования устойчивости железобетонных рам при внезапном отказе одной из несущих конструкций. Для проведения экспериментальной части исследования и получения данных, наиболее полно отражающих сущность изучаемого явления, использовались специальная оснастка и методика испытаний, разработанные моими коллегами и соавторами ряда исследований и доработанные с моим участием.
Расскажите, пожалуйста, так, чтобы это было понятно даже далёким от науки людям: в чём суть вашего проекта?
Проблема обеспечения устойчивости несущих систем зданий к начальным повреждениям и разрушениям в последнее время приобретает всё большую актуальность.
В первую очередь это связано с постоянным ростом воздействий природного, техногенного и террористического характера. С другой стороны, происходит рост темпов строительства уникальных и технически сложных объектов, в том числе производственных, а также увеличиваются объёмы вводимых в эксплуатацию жилых и гражданских зданий с массовым единовременным пребыванием людей, и это требует постоянного совершенствования методов их защиты от так называемых особых воздействий.
В результате особых воздействий могут утрачиваться существующие и возникать новые связи и взаимодействия между элементами несущих систем зданий и сооружений. Например, перекрытия могут переходить к вантовому механизму сопротивления и утрачивать способность сопротивляться горизонтальным нагрузкам. Ограждающие конструкции могут включаться в работу и способствовать рассеиванию энергии колебаний системы, выведенной из состояния статического равновесия.
Основной задачей проектировщика при этом является обеспечение живучести конструктивной системы здания при структурной перестройке на основании анализа изменения силовых потоков в ней при различных аварийных расчётных ситуациях. Под живучестью здесь понимается способность конструктивной системы здания в целом сохранять ограниченную работоспособность при возникновении в ней локальных отказов несущих элементов вследствие воздействий неустановленной природы.
К настоящему времени в мировой научной литературе накоплены обширные знания по проблеме живучести железобетонных несущих систем зданий и сооружений при особых воздействиях. В США, Китае, Европейском Союзе, Великобритании, Канаде, Австралии, России введены в действие нормативные документы, содержащие рекомендации по учёту особых воздействий и проектированию защиты от прогрессирующего обрушения.
Однако остаются малоизученными задачи живучести сооружений, связанные с потерей устойчивости конструктивных систем в запредельных состояниях, когда критерий устойчивости становится определяющим. При этом для конструктивных систем из железобетона это требует учёта всех трёх нелинейностей при выполнении расчётного обоснования проектных решений: физической, геометрической и конструктивной.
Мои исследования направлены на создание моделей деформирования и критериев оценки устойчивости железобетонных каркасов многоэтажных зданий при особых воздействиях, наиболее полно учитывающих факторы длительного силового и средового сопротивления, режимности нагружения (скорость, продолжительность) и диссипации (рассеивания) энергии. Такие исследования требуют проведения физического и численного моделирования, рассмотрения объекта исследования на различных уровнях: сооружение в целом, конструкция, конструктивный узел, конструкционные материалы.
В каких сферах можно использовать полученные результаты исследований? Какую практическую пользу принесёт их использование?
Результаты проводимых исследований могут быть использованы в проектировании зданий и сооружений нормального и повышенного уровня ответственности. Предложенные модели и критерии оценки устойчивости железобетонных конструктивных систем зданий и сооружений позволят обоснованно принимать проектные решения, обеспечивающие механическую безопасность и живучесть несущих систем зданий и сооружений как при эксплуатационных нагрузках, так и при особых воздействиях.
Планируете ли вы работать над развитием этой темы дальше? Какие ещё есть темы в работе или в планах?
Тема, которой занимаюсь, ещё далека от своего исчерпания. В настоящее время совместно с аспирантом проводим экспериментальные исследования несущей способности длительно нагруженных сжатых железобетонных элементов при аварийном динамическом догружении. Такой режим нагружения может появиться в эксплуатируемых зданиях и сооружениях при отказе одной из конструкций, ударных воздействиях или под действием сейсмических нагрузок.
На основании экспериментальных данных предполагается создать и верифицировать численную модель, выполнить параметрическое исследование влияния различных факторов на прочность и деформативность сжатых железобетонных элементов при рассматриваемом режимном нагружении, разработать упрощённую аналитическую модель для практического применения.
Достижения, которыми вы гордитесь в работе?
Горжусь тем, что принимал участие в обсуждении обновленной редакции свода правил СП 385.132580.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования. Основные положения», а также участвовал в подготовке методического пособия в развитие положений этого нормативного документа.
Авторский коллектив, готовивший свод правил и изменения к нему, включал в себя выдающихся отечественных учёных и инженеров в области строительства, таких как Владимир Травуш, Эмиль Кодыш, Николай Трекин, Виталий Колчунов, Владимир Колчунов, Георгий Шапиро и др. Находиться в их кругу, слушать, как они обсуждают те или иные положения нормативного документа, аргументируют свою точку зрения – это очень ценный опыт для меня.
Как удаётся совмещать науку и жизнь? Остаётся ли время на семью, друзей, увлечения? Если да, расскажите о своих хобби.
Научно-исследовательская деятельность требует много времени, ею невозможно заниматься урывками, время от времени. Поэтому я благодарен моей семье за то, что они относятся к этому с пониманием и поддерживают меня.
Перезагрузиться, пополнить силы и энергию помогает время, проведенное в кругу семьи и друзей, общие увлечения, которые разделяю с ними. К числу таких увлечений относятся походы в горы, растягивающиеся на несколько дней, с ночёвками в палатках; велопоходы.
Вместе с детьми совершаем автопутешествия по древним городам России: Коломна, Переславль, Ростов, Суздаль, Владимир, Великий Новгород. Любовь к истории своего города, своей страны мне привил отец, теперь хочу привить её и своим детям.
Любимый фильм и книга
Сложно выделить какой-то один любимый фильм или книгу. Нравятся фильмы Кристофера Нолана, Дэвида Финчера, Мартина Макдонаха, Макото Синкая, серия фильмов о Гарри Потере.
Люблю читать исторические романы Эдварда Радзинского. Герои его произведений – неординарные исторические личности: Нерон, Екатерина II, Наполеон, Александр II, Николай II, Григорий Распутин, Иосиф Сталин. Часто на страницах своих книг Эдвард Станиславович приводит фрагменты подлинных дневников и писем своих героев. Это позволяет прикоснуться к эпохе, в которой жили герои, почувствовать дух времени. Также мне нравятся произведения Леонида Андреева, Ивана Тургенева.