8 февраля в нашей стране отмечается День Российской науки. Этот праздник имеет особенное значение для тех, кто связан с научной и исследовательской деятельностью в России: учёных и студентов, профессоров и академиков.
👨🔬 Сегодня наука — это важный фактор прогресса и развития общества. Достижения учёных в сфере строительной науки имеют большое значение для повышения качества жизни россиян. Благодаря их исследованиям дома становятся надёжнее, мосты — прочнее и безопаснее, городские пространства — удобнее и красивее.
В этой статье мы расскажем о последних разработках в строительной отрасли, которые появились благодаря труду учёных НИУ МГСУ в последние годы. 🔬
Значение НИУ МГСУ для строительной науки 🏗
Сегодня НИУ МГСУ принимает участие в решении большого количества задач, стоящих перед строительной отраслью. По словам ректора НИУ МГСУ, научно-технический комплекс университета объединяет множество подразделений, здесь работают учёные и специалисты мирового уровня. Именно их проекты — уникальные здания, сооружения и комплексы — прославили нашу страну и стали её визитной карточкой.
Инновационные решения, которые разрабатывают в НИУ МГСУ, помогают сократить сроки строительства, увеличить жизненный срок эксплуатации зданий и сооружений, снизить и оптимизировать трудозатраты, уменьшить операционные издержки.
Последние инновационные разработки были представлены, в том числе на большом пресс-туре в НИУ МГСУ, который прошёл в августе 2023 года и был приурочен к Дню строителя. Ученые вуза продемонстрировали технологию 3D-печати бетоном, рассказали об экспериментах в аэродинамической трубе, испытаниях композитной арматуры на разрыв и других исследованиях.
Инновационные строительные материалы
1. Наномодифицрованный высокопрочный лёгкий бетон
🔹 Чем полезен?
Позволяет уменьшить вес строительных конструкций при одновременном сохранении их прочности. Инновационный бетон можно использовать для изготовления строительных конструкций, применять в монолитном строительстве для объектов гражданского, промышленного и транспортного назначения.
🔹 Как работает?
За счёт применения в составе полых микросфер существенно снижается вес изделий и соответственно масса всего сооружения. Использование такого бетона позволяет уменьшить вес строительных конструкции при одновременном сохранении прочности.
2. Лёгкий кирпич
🔹 Чем полезен?
Обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Кроме того, его можно применять при строительстве несущих и ограждающих конструкций высоток. Экономически выгоден.
Хотя он может стоить дороже обычного, при применении лёгкого кирпича в конструкции себестоимость квадратного метра жилья будет ниже. Необходимо учитывать и стоимость транспортировки строительных материалов: лёгкого кирпича можно привезти в четыре-пять раз больше, чем тяжёлого. А это существенная экономия.
🔹 Как работает?
Как правило, строительство домов из кирпича требует больших трудозатрат именно в связи с весом строительного материала — для транспортировки больших партий кирпича требуется грузовая техника, а при укладке вес отдельных кирпичей напрямую влияет на скорость работ. Кирпич, созданный в НИУ МГСУ, весит в 4-5 раз меньше обычного, при его применении в конструкции себестоимость квадратного метра жилья будет ниже.
3. «Композиция для восстановления железобетонных конструкций коммуникационных коллекторов»
🔹 Чем полезен?
Может применяться для восстановления железобетонных конструкций в целом, в том числе коммуникационных коллекторов.
🔹 Как работает?
Снижается водоцементное отношение, что приводит к ускорению набора прочности композиции в начальный период твердения, повышению прочности при изгибе и растяжении ремонтных строительных составов на основе цемента.
4. Дышащий и прозрачный бетон
🔹 Чем полезен?
Через дышащий бетон хорошо циркулирует воздух, при этом он не пропускает воду. Такой бетон может быть использован в ограждающих конструкциях зданий, а прозрачный — в декоративной отделке. В дневное время он будет незаметен, но вечером за счёт архитектурной подсветки прозрачного бетона здание будет выглядеть красиво.
🔹 Как работает?
Дышащий бетон хорошо пропускает воздух, что положительно сказывается на микроклимате домов, построенных из этого материала, однако прекрасно защищает помещения от проникновения нежелательных водяных паров.
5. Негорючие вакуумные панели
🔹 Чем полезны?
Обеспечивают ввод дополнительных квадратных метров жилья.
🔹 Как работают?
Один сантиметр такого материала заменяет десятисантиметровый пожароопасный утеплитель пенополистирол. Если использовать такие панели, то с одного дома на 100 квартир можно получить экономию по площади в две-три квартиры.
6. Непылящие смеси
🔹 Чем полезны?
Практически ежедневно строителям приходится работать с сыпучими смесями. Так называемые «зелёные технологии» помогут избежать негативного влияния на здоровье.
🔹 Как работают?
Чтобы уберечь строителей от различного рода заболеваний и обеспечить экологически чистую обстановку на стройплощадке, разработаны непылящие смеси.
7. Комплексная добавка из местного сырья для сухих строительных смесей
🔹 Чем полезна?
Для производителей сухих строительных смесей эта разработка позволит не только улучшать технологические и эксплуатационные свойства клеевых смесей, но и уменьшить затраты на производство.
Для стройиндустрии в целом данное решение позволит повысить срок службы клеевых соединений, увеличить период безремонтной эксплуатации, поддерживать более длительное время эстетичный внешний вид облицовки из плитки и листовых материалов.
🔹 Как работает?
Разработка включает в себя новые составы клеевых сухих строительных смесей, обладающие повышенными показателями адгезии к основанию и высокой технико-экономической эффективностью.
Инновационные методы и решения
1. Метод расчётного обоснования проектных решений грунтовых оснований при использовании щебеночных свай-дрен на основе высокоточной количественной оценки их напряженно-деформированного состояния
🔹 Чем полезен?
Позволит снизить стоимость и сократить сроки строительно-монтажных работ при проектировании и строительстве объектов использования атомной энергии и иных массивных сооружений.
🔹 Как работает?
Корректные результаты исследований физико-механических характеристик грунтов оснований высоконагруженных фундаментов, к которым относятся реакторные отделения АЭС, позволяют снизить технико-экономические затраты на 30%.
2. Методика прогнозирования износа бетонных конструкций реакторов АЭС
🔹 Чем полезен?
Открытие позволит сэкономить значительные суммы за счёт продления работы реакторных отделений, оптимизации проектных решений и обработки данных мониторинга.
🔹 Как работает?
В ходе работы специалисты использовали инструменты искусственного интеллекта. До настоящего времени этот метод еще никогда не применяли для прогнозирования остаточного ресурса бетона на АЭС.
По словам директора научно-технических проектов НИУ МГСУ Олега Кабанцева, разработка имеет важнейшее значение для национальной экономики и мирового развития ядерной энергетики в целом.
3. Высокоточные методы расчётной оценки сейсмостойкости зданий и сооружений в условиях двухуровневого сейсмического воздействия
🔹 Чем полезны?
Помогают при конструировании элементов сложных сейсмостойких несущих систем, состоящих из разнородных конструкций и материалов. Обеспечивают корректную и обоснованную оценку сейсмостойкости конструкций сейсмостойких зданий и сооружений с учётом двухуровневого сейсмического воздействия.
🔹 Как работают?
Ведутся на основе допускаемых уровней повреждения элементов несущей системы при различных требуемых уровнях сохранности конструкций различного вида.
4. Методы и технологии численного моделирования ветровых и снеговых воздействий на большепролетные и высотные здания и сооружения
🔹 Чем полезны?
Помогут повысить безопасность и надёжность зданий и сооружений за счёт уточненного определения ветровых и снеговых нагрузок, позволят спрогнозировать снеговые нагрузки на большепролетные покрытия уникальной формы и избежать аварийных ситуаций.
🔹 Как работают?
Сочетают в себе как численные расчёты, так и испытания зданий с помощью моделирования в аэродинамической трубе. Симбиоз двух методов позволил создать уникальный механизм расчета снеговой нагрузки, который позволяет минимизировать риски технических ошибок, что крайне важно в условиях разнообразия климатических зон России.
5. Метод расчётного обоснования стеклокомпозитной арматуры в сжатых бетонных конструкциях
🔹 Чем полезен?
Позволит увеличить сроки службы и увеличить межремонтные периоды сжатых бетонных армированных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах.
🔹 Как работает?
Учёные обосновали возможность использования в сжатых бетонных конструкциях неметаллической композитной арматуры для повышения долговечности конструкций. Расчёт прочности сжатых бетонных элементов проводится с учётом эффекта обоймы и обжатия внутреннего бетонного ядра, а также на основе анализа характера работы продольной стеклокомпозитной арматуры. Методика не имеет аналогов за рубежом.
6. Метод восстановления и усиления конструкций многоэтажных зданий из каменной кладки, поврежденных минно-взрывными воздействиями
🔹 Чем полезен?
Метод разработан ввиду большого количества поврежденных зданий и сооружений вследствие минно-взрывных воздействий. Однако поврежденная каменная кладка не соответствует основной модели, на которой базируются нормы. Учёные из НИУ МГСУ создали и обосновали модель, которой повреждённая каменная кладка может быть описана: «Каменная кладка как кусочно-однородный разномодульный композит с разрывными полями внутренних связей».
🔹 Как работает?
Восстановление конструкций, поврежденных взрывными воздействиями возможно методом компенсации разрушенных внутренних связей базовых материалов каменной кладки введением усиливающих внешних конструкций.
7. Адаптированные математические модели бетона для конструкций, изготовленных по технологии 3D-печати
🔹 Чем полезен?
Позволяет обосновать прочность и надёжность бетонных конструкций при изготовлении и возведении монолитных железобетонных конструкций по технологии 3D-печати.
🔹 Как работает?
На основе использования технологии 3D-печати бетоном возможен переход к массовому строительству домов по индивидуальным цифровым проектам.
Одной из проблем активного развития технологии 3D печати бетоном является недостаточная разработанность научных принципов обоснования прочности и надёжности таких конструкций.
🧪 Вывод
Сегодня НИУ объединяет свыше 50 научно-образовательных, научно-исследовательских и испытательных центров и лабораторий. В 2023 году НИУ МГСУ выполнил более 800 работ в интересах более 400 организаций реального сектора экономики. Заказчиками работ НИУ МГСУ выступили крупнейшие научные, производственные и коммерческие организации, среди которых, в частности, Госкорпорация «Росатом», ПАО «Газпром», ПАО «Лукойл», ПАО «Сбербанк», ПАО «НОВАТЭК», организации строительной отрасли.
Результаты выполненных университетом работ оказывают значительное влияние на развитие строительной отрасли и науки в целом. Поздравляем учёных Главного строительного с Днём Российской науки!
#НИУМГСУ #ГлавныйСтроительный #ДеньНауки #наукаНИУМГСУ
