Глава 2. Развитие научной деятельности в строительстве

Глава 2. Развитие научной деятельности в строительстве

В современных условиях внедрение инноваций является ключевым фактором повышения эффективности и конкурентоспособности строительной отрасли. Их разработка и внедрение невозможны без развития отечественной науки и привлечения существенных ресурсов (трудовых, финансовых, организационных).

Развитие отечественных технологий, их своевременное и эффективное внедрение, а также международное сотрудничество и экспорт таких технологий - условия успешного развития строительной отрасли.

Университет СибАДИ является ведущим образовательным учреждением высшего образования строительной направленности в регионе, сочетающим в себе развитие исследовательской, образовательной и предпринимательской деятельности у обучающихся при подготовке кадров для ведущих строительных организаций Омской области, Сибири, крайнего Севера и Арктики.

Университет СибАДИ сконцентрировал в себе инфраструктуру по обеспечению технологического и производственного развития в области разработки новых материалов и технологий в строительстве.

Особое внимание в деятельности университета СибАДИ уделено развитию рециклинга строительных отходов и разработке зеленых технологий с безотходным производством. Данное направление осуществляет свою деятельность на базе "Центра компетенций по использованию вторичных ресурсов", основными направлениями деятельности которого являются:

1) разработка инновационных материалов, производимых путем переработки вторичных ресурсов (золошлаки, зола-уноса, белитовые шламы, металлургические шлаки, буровые шламы, хвосты горно-обогатительных комбинатов), фосфогипсы, отходы деревообработки для нужд строительной отрасли;

2) математическое моделирование свойств дорожных и строительных материалов;

3) решение экологических проблем, экономии энергоресурсов и природного сырья для производства новых строительных композитов.

Университет СибАДИ объединяет в себе комплекс научно-исследовательских лабораторий по развитию строительного материаловедения по следующим направлениям: "Композиционные материалы", "Лаборатория минеральных вяжущих и поризованных бетонов", "Лаборатория механоактивационных и наноструктурных технологий и природных искусственных материалов", "Лаборатория тяжелых и специальных бетонов", "Лаборатория органических вяжущих веществ и полимерасфальтобетонов". Деятельность представленных лабораторий направлена на моделирование структуры и заданных свойств транспортных и строительных композитов (высокопрочные, износостойкие, антикоррозионные, термостойкие, радиационностойкие, связующие, пластичные, трещиностойкие) для строительной отрасли.

В целях дальнейшего развития компетенций в сфере строительного материаловедения необходимо принять решение о создании совместно с ведущими строительными организациями, научно-исследовательскими и образовательными объединениями региона центра коллективного пользования "Стройтехнопарк". Центр коллективного использования "Стройтехнопарк" будет представлять собой современную инновационную площадку с необходимой инженерной и инновационной инфраструктурой замкнутого цикла, ориентированной на вывод инновационных материалов и технологий их производства в практическое строительство.

В структуре университета СибАДИ развивает свою деятельность лаборатория "Аналогового моделирования", которая ведет исследования в следующих направлениях:

1) разработка интеллектуальных конструкций и систем для высотных, большепролетных, заглубленных зданий и сооружений специального назначения, представляющих собой деформируемые системы с переменными управляемыми параметрами. При автоматическом управлении информация от конструкции через элементы прямой аналого-цифровой связи поступает в управляющий модуль, в котором вырабатывается управляющее решение и по обратной связи с помощью исполнительных устройств (актуаторов) реализуется изменение напряженно-деформированного состояния управляемой конструкции. Данные конструкции позволяют достичь качественно новых характеристик: снизить материалоемкость за счет рационального изменения напряженно-деформированного состояния при переменных во времени внешних воздействиях и параметрах конструкции; обеспечить стабильность эксплуатационных характеристик и повысить надежность конструкций за счет расширения их адаптивных свойств;

2) разработка строительных систем и технологий, адаптированных к экстремальным условиям Арктической зоны Российской Федерации, и для обеспечения национальной безопасности. Данное направление представляет собой разработку принципиальной схемы действующей модели воздухоопорного, многокамерного (без жесткого каркаса и платформы) транспортного средства на принципе воздушной подушки. Данная система может быть использована в качестве здания, способного самостоятельно перемещаться, в качестве транспортного средства в условиях бездорожья, которое может буксироваться по поверхности даже вертолетом;

3) разработка системы мониторинга качества воздушной среды на территориях городской застройки и мероприятий, приводящих к уменьшению концентрации загрязняющих веществ в атмосфере.

Исследования показали, что при надлежащем аэродинамическом обустройстве уличных каналов застройки и правильно организованных циклах движения транспорта резко уменьшается концентрация загрязняющих веществ. При этом турбулентное движение в спутных следах движущегося транспорта становится альтернативой естественным ветрам, особенно при их отсутствии (безветрии). Разработано и изготовлено специальное оборудование (лидарные комплексы (локаторы)), работающее на физических принципах и позволяющее получить объективные характеристики динамики ветровых потоков, состава примесей, характера их перемещений и отложений, при этом создающее картину ветровых полей единовременно на большой площади и высоте. Для всех приборных комплексов разрабатывались аппаратно-программные средства с различными способами анализа сигналов, полученных от первичных измерительных преобразователей с системой получения данных, в том числе и визуализации, для оперативной оценки ситуации.

В планах университета СибАДИ для развития представленных исследований лаборатории стоит открытие Сертифицированного центра по испытанию строительных конструкций совместно с ведущими строительными организациями и объединениями Омской области и других регионов

Российской Федерации. Данный центр будет специализироваться на создании прототипа инновационных конструкций на основе научной идеи и (или) прототипа строительной технологии, готовых к внедрению в практическое использование для промышленного, гражданского и транспортного строительства (фаза перехода от научной идеи к образцу, готовому к использованию в строительной отрасли).

Перспективным направлением развития университета СибАДИ является разработка интеллектуальных систем поддержки принятия решений и идентификации ситуаций на основе анализа и визуализации данных о состоянии строительных объектов. В рамках данной работы планируется открытие центра информационного моделирования в строительстве, который будет охватывать следующие направления:

1) проектирование жизненного цикла дорожных и строительных конструкций с использованием методов имитационного моделирования и технологии информационного моделирования (3D-, 6D-моделирование);

2) моделирование проектных решений в строительстве с учетом состояния компонентов природной среды (в том числе в условиях криосферы, арктической и субарктической зон);

3) разработка архитектуры информационных систем на основе конвергентного и пространственно-временного моделирования строительных процессов;

4) техническое нормирование производственных процессов в строительстве с применением методов визуализации;

5) имитационное моделирование экономически эффективных проектных решений на этапах жизненного цикла проектов в сложных и неблагоприятных условиях территорий, включая разработку методов оценки отдельных параметров транспортных систем;

6) разработка мезослойных материалов для конструкций нежестких дорожных одежд с нанокомпозитными углеродсодержащими компонентами;

7) повышение устойчивости дорожных конструкций в сложных природных условиях путем эффективного использования геокомпозитных материалов;

8) проектирование водоотводящих сооружений на автомобильных дорогах в сибирском регионе;

9) совершенствование геодезических работ при изысканиях, строительстве и внедрении диагностики, мониторинга и кадастра объектов;

10) разработка методики исполнительных съемок дорожного полотна автомобильных дорог;

11) система наземной стереосъемки для создания ЗD-моделей элементов дорожной инфраструктуры.

Центр информационного моделирования в строительстве будет объединять в своей структуре:

- центр прототипирования, специализирующийся на создании цифровых двойников объектов строительства, готовых к внедрению в практическое строительство (фаза перехода от научной идеи к образцу, готовому к использованию в строительстве);

- центр инжиниринга, основной задачей которого является сопровождение инновационных компаний (стартапов) на этапе перехода от производства прототипа до серийного производства;

- научно-производственный проектно-инжиниринговый центр (на начальном этапе студенческое конструкторское бюро), занимающийся апробацией и внедрением цифровых технол