Новые технологии для новых высоток

Самарские ученые разрабатывают универсальную программу, которая проверит надежность «бетона для небоскребов»

Доцент кафедры «Строительные конструкции» СамГТУ Денис Панфилов (на нижнем фото справа) получил грант Президента РФ на проведение важнейших для развития строительной отрасли страны исследований. Программа, над которой работают в самарском вузе, позволит заранее предсказывать поведение любых новых бетонов в условиях повышенных нагрузок.

Молодой ученый-строитель Денис Панфилов - единственный представитель Самарской области из 86 победителей конкурса, получивших президентский грант по направлению «Технические и инженерные науки». Тема его научного поиска - исследование напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций, изготовленных на основе бетонов сверхвысокой прочности (до В200) с учетом работы в условиях высокотемпературного воздействия. Для развития строительной отрасли эта работа крайне актуальна - сегодня в стране возводят в основном высотное жилье. Самарские ученые не просто изучают влияние дополнительных экстремальных нагрузок на современные высокопрочные бетоны, использующиеся для строительства большинства высотных зданий. Главная цель - создать универсальную компьютерную программу, которая позволит оценить риски использования разных материалов на конкретной стройплощадке, не проводя каждый раз длительные дорогостоящие эксперименты.

Как рассказал Денис Панфилов, работа самарских ученых направлена на исследование напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций. «Поведение строительных конструкций в нормальных условиях и в случае воздействия дополнительных нагрузок или повышенной температуры, например, при пожаре, существенно различается. Даже если в обычных условиях железобетонные конструкции функционируют нормально, мы не можем точно сказать, что будет с ними происходить, когда возникнет пожар, сколько времени они выдержат пока не обрушатся, какая температура может возникать при горении, какова возможность последующего восстановления и использования здания. Чтобы предсказать реакцию бетона и, соответственно, просчитать запас прочности конструкции, нужны длительные дорогостоящие испытания. Все существующие на сегодняшний момент методики расчетов - только теоретические, и не дают полной гарантии безопасности и надежности строительства. Поэтому возникает потребность в создании методики, не просто основанной на численном моделировании, но и подтвержденной практическими экспериментами», - пояснил он.

В рамках предстоящего исследования самарские ученые проведут натурные испытания и смоделируют воздействие огня с помощью специально разработанных для этого электрических печей - на их конструкцию уже получен соответствующий патент. Для проведения испытаний ученые также изготовят различные образцы высокопрочных бетонов. «После того, как мы отработаем все теоретические расчеты методики, будут проведены все необходимые практические эксперименты, которые позволят уточнить полученные результаты и при необходимости скорректировать их», - отметил ученый.

Два года на разработку

Президентский грант рассчитан на два года. Первые 12 месяцев уйдут на то, чтобы провести теоретические расчеты и разработать теоретическую методику, которая  учитывала бы максимальное количество параметров и вариантов воздействия. Второй год работы ученые посвятят изготовлению экспериментальных образцов высокопрочных бетонов различных видов со специальной арматурой, строительству электрических печей и непосредственному проведению практических испытаний.

Как признаются сами ученые, самая сложная часть предстоящей работы - воссоздание  условий воздействия, максимально приближенных к реальным. Кроме того, нужно учесть огромное количество  их вариаций. «Повлиять на разрушение могут степени температурного воздействия, степень армированности, прочность бетона, деформативность, трещинообразование, степень нагружения конструкции и многие другие факторы. Важно понять, какие из этих параметров имеют первостепенное значение, а какие менее существенны», - пояснил Денис Панфилов.

В результате получится универсальная компьютерная программа, использовать которую можно будет в любом уголке  России и земного шара. При этом пользователю достаточно будет ввести параметры используемого бетона и планируемые характеристики здания и увидеть возможный результат без проведения реальных дорогостоящих испытаний.

В разработке программы будет участвовать целый научный коллектив - аспиранты, магистранты, студенты и даже один школьник, участник областной программы работы с одаренной молодежью.

«Мы продолжаем традиции авторитетной научной школы вуза, которая известна своими разработками в области бетонов, и активно привлекаем к работе молодежь. Сегодня многие понимают, что интеллектуальный труд сейчас очень востребован, а молодой ученый - это не оторванный от жизни теоретик, а человек, который решает большой спектр важных и очень интересных практических задач», - отметил Денис Панфилов.

 

Научные исследования - задача опорного вуза

Вячеслав Романчиков,

директор центра инженерно-технических разработок СамГТУ:

- Если еще несколько лет назад мы, в основном, проектировали 5-9-этажные дома, то сейчас в техзаданиях, получаемых нами от заказчиков, фигурирует высотность не менее 20-25 этажей. Естественно, такие здания требуют использования новых материалов, бетонов повышенной прочности. Ведь чем выше здание, тем нагрузка больше, тем прочнее должны быть материалы. И тем выше должны быть требования, предъявляемые к ним. Однако нам пока мало известно, как поведут себя эти новые материалы в условиях повышенных нагрузок под воздействием высоких температур — например, в случае пожара. В советское время проводилось много исследований и испытаний, которые позволяли прогнозировать реакцию железобетона на огневые нагрузки, и, соответственно, рассчитывать время, отведенное на эвакуацию людей в случае ЧП. Однако эти исследования касались бетонов низкой прочности, которые в то время использовались в строительстве. Для новых высокопрочных материалов такие исследования не проводились, многие НИИ закрылись. А ведь эти материалы имеют другой химический состав, другие добавки, которые могут по-другому повести себя при чрезвычайных нагрузках. Учитывая, что современные строения имеют большую этажность, а значит, и гораздо более высокую цену, вопрос сохранения целостности и работоспособности дорогостоящего строения после высокотемпературного воздействия имеет большую экономическую обоснованность. Поэтому СамГТУ как опорный вуз проводит подобные исследования. 

147

Последние статьи

18 апреля
16 апреля

Архив Экономика и бизнес

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
29 30 31 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 1 2 3 4