Нанотехнологии являются в настоящее время одним из наиболее перспективных направлений развития науки, технологий и промышленности. Во многих странах, в том числе и в России, разрабатываются новые виды продукции строительной индустрии, которые уже появились или появятся на рынке в ближайшие несколько лет.
Первое, что необходимо рассмотреть – программу, которая объединяет весь процесс подготовки строительства. Такая программа называется BIM. «Основная цель комплексного подхода BIM – уменьшить идейный разрыв между проектом и непосредственной самой реализацией объекта.
Концепция единой рабочей среды позволяет учесть все особенности будущего объекта и даже спрогнозировать возможные последствия недоучета или проектных изменений. Аналогично в единой среде решаются все вопросы, связанные с документооборотом, договорными отношениями и бюджетированием. Предполагается, что такой подход позволит оптимизировать затраты и снизить издержки производственного процесса, что особенно актуально в связи с нынешней экономической обстановкой в стране.
В настоящее время существует неподдельный интерес со стороны заказчиков на услуги построения концептуальной модели [5], или «дорожной карты» по переходу на информационное моделирование [6]. Речь идет о составлении документа, который охватывает весь жизненный цикл объекта либо отдельные его этапы, интересующие заказчика. Эта «дорожная карта» содержит стратегию внедрения BIM на разных этапах, описание нормативных документов и должностных инструкций, инструментария, который понадобится заказчику и его сотрудникам, выполняющим конкретные работы на местах [2].
Наконец, не стоит забывать о базовом преимуществе подхода BIM – процесс проектирования реализуется в трехмерном пространстве, а значит демонстрационные этапы строительства объектов инфраструктуры можно осуществлять с детализацией, максимально приближенной к реальности. Такие проекты наглядно более понятны как самим проектантам во избежание недоучета стратегически важных моментов, так и инвесторам и согласующим проект государственным организациям градостроительной политики – во избежание разночтений проектной документации в 2D-формате [2,7].
Для работы с такой программой необходимы специалисты широкого профиля, так как в эту программу включены этапы, предполагающие знание таких наук, как: геодезия, почвоведение, физика, а также экономические науки и т.д. Также технология BIM больше подходит для крупномасштабных объектов, поэтому спроса среди частных строительных компаний на неё не будет. Такую программу лучше использовать на государственном уровне для объединения всех подсистем градостроения. Однако с помощью BIM уменьшится время реализации проекта, что, несомненно, является положительной стороной.
Известно, что при надстройке зданий вес надстраиваемых несущих и ограждающих конструкций создает дополнительную нагрузку к раннее действовавшей постоянной нагрузке на фундаменты. Кроме того, увеличиваются временные длительно действующие, а также кратковременные нагрузки. Все это вызывает необходимость повышения несущей способности фундаментов реконструируемых зданий и сооружений. В практике строительства часто используются монолитные железобетонные фундаменты неглубокого заложения, выполненные в виде ребристых плит. Несущая способность таких плит в основном обеспечивается большой площадью их опирания на грунт. Это позволяет равномерно распределить значительную нагрузку от вышележащих частей здания на грунтовое основание. Основным недостатком фундаментов такого типа является необходимость изготовления фундаментных плит большой площади, что не всегда возможно в условиях плотной застройки или по другим причинам [1].
Эффективность повышения несущей способности сваи за счет увеличения площади поперечного сечения ее ствола гораздо выше, чем от увеличения площади ее боковой поверхности. Это значит, что при одинаковом объеме стволов свай несущая способность короткой висячей сваи с малой площадью боковой поверхности, но с большой площадью поперечного сечения ствола, будет значительно выше, чем у длинномерной свои с большой площадью боковой поверхности, но с малой площадью поперечного сечения ствола. Данная закономерность была использована при разработке нового конструктивного решения плитно-свайного фундамента повышенной несущей способности. Оно включает монолитную железобетонную плиту, изготовленную на предварительно уплотненном грунтовом основании, и буронабивные сваи с сердечниками из металлических толстостенных труб.
В последние несколько лет все более популярными становятся пластиковые окна, поскольку у них выше теплоизоляция. Однако создатели следующей технологии решили использовать более экономичный метод без замены старых окон. Итак, предлагается заменить традиционные теплоизоляционные материалы мощным теплофизическим процессом, который может работать как в стенах и крышах, так и в светопрозрачных конструкциях. При этом обеспечивается повышение уровня воздухообмена и комфортности микроклимата помещений в условиях значительного снижения удельного энергопотребления зданий. Были проведены исследования, основной целью которых являлось подтверждение эффективности новых принципов проектирования и принципиальных технических решений энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций зданий на основе механизма активной рекуперации выходящего теплового потока и влаги с использованием турбулентных воздушных потоков наружного воздуха в организованной воздушной прослойке ЭВОК и ЭВСОК; обеспечение специальных граничных условий в этой прослойке, в том числе с применением современных теплоотражающих экранов [4].
Всего в ходе экспериментов было исследовано более 100 различных ситуаций. В каждом из экспериментальных модулей была обеспечена возможность установки дополнительных теплоотражающих экранов, а также возможности изменения расстояния между экранами и светопропускающим заполнением, объема приточного воздуха, размеров распределительных сопел, щелей и других параметров испытываемой конструкции.
Эти исследования позволили сделать основные выводы [4]:
1. Эксперименты подтвердили очень высокую эффективность ограждающих (ЭВОК) и светопрозрачных (ЭВСОК) конструкций. Условное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций может быть повышено в несколько раз при использовании активной рекуперации выходящего теплового потока.
2. При оптимальном применении ЭВОК и ЭВСОК возможно обеспечить коэффициент рекуперации выходящего теплового потока выше 0,9-0,94, что свидетельствует о практически полном исключении теплопотерь из помещений через оболочку зданий при последовательном воздействии нескольких эффективных теплоотражающих экранов\слоев в зоне действия воздушной завесы.
3. В ходе проведенных исследований для широкого класса ограждающих и светопрозрачных конструкций были установлены оптимальные режимы обеспечения эффективной продольно-поперечной вентиляции воздушной прослойки – определены необходимые скорости потока выходящего воздуха, размеры распределительных сопел и щелей на вхоже и выходе воздушного потока.
4. На основе проведенных исследований были определены направления дальнейших необходимых исследований ЭВОК и ЭВСОК, а также их использования в зданиях различного обеспечения реального энергосбережения в строительной отрасли.
Данный способ может привести к минимальной потере тепла, по расчетам коэффициент потери составляет 0,94. При температуре -28°С на улице в помещении температура равна 20°С. Но если теплоизоляционная система рассчитана правильно, то функциональные показатели далеки от идеала. Во-первых, такие окна будут закрыты «наглухо», а значит при необходимости их нельзя будет открыть. Во-вторых, не продуман до конца эстетический вид такой системы.
Развитие больших городов мира сталкивается с двумя проблемами: нехваткой земли под строительство и автомобильными пробками в сложившейся транспортной сети [3]. Для разгрузки дорог строят многоуровневые развязки, увеличивают количество транспортных путей, создают современную организацию дорожного движения. Тем не менее, транспортная система далека от идеала. Городам необходима «сшивка» разорванной дорожной сети путем строительства большого количества мостов и туннелей, но автодорожные мосты строятся за счет государственных средств. «Проблема может решаться значительно быстрее и эффективнее, если к транспортной функции добавить функцию, приносящую инвестору (частному или государственному) быстрый, существенный и стабильный доход. Такие функции, например, может выполнять здание, в которое встроен транспортный мост – «здание-мост». Полезные площади здания могут принадлежать инвестору, а мостовая часть – городу.» Таким образом, задания-мосты одновременно решают и проблему отсутствия территорий под новое строительство, и транспортную проблему.
Для обеспечения приемлемой стоимости строительства доля стоимости моста должна быть значительно меньше доли стоимости здания. Такое обеспечение достигается при увеличении полезной площади здания относительно площади проезжей части при повышении этажности. Здесь возможны три принципиальных типа решения конструкции моста: все этажи здания-моста, включая уровень проезжей части, размещаются в пределах строительной высоты пролетной конструкции моста; строительная высота главной пролетной конструкции соответствует высоте одного этажа; пролетная конструкция имеет строительную высоту, которая меньше высоты помещений, расположенных в здании [3].
Однако такие здания-мосты имеют свои минусы. Во-первых, если такие здания отводятся для жилых целей, то не каждому человеку комфортно проживать в условиях постоянного движения транспорта, ведь проблема экологически-чистого топлива для автомобилей еще не решена. Во-вторых, в стране не хватает кадров для разработки и реализации подобных инновационных проектов. В-третьих, для разработки таких зданий в первую очередь нужно уделять внимание эксплуатационным показателям, нежели внешним данным.
Следует отметить важное значение разрабатываемого типа зданий для решения градостроительных и социальных проблем крупных городов. Такие здания-мосты могут дать городу функционально необходимые для его развития пространства без существенного увеличения площади земель под застройку и без привлечения значительных государственных ресурсов [3].
Итак, можно сказать, что будущее не за горами. В скором времени подобные технологии внедрятся в нашу жизнь. С их помощью процесс строительства будет осуществляться быстрее, а качество новых зданий и сооружений увеличится.
Литература:
1. Веселов А.В., Повышение несущей способности монолитных плитных фундаментов / А.В. Веселов, А.А. Романихин, А.С. Скарлыгин // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2016. - №5-6. – С. 34-37.;
2. Гришина Н., Автоматизация дорожного строительства. Опыт компании КРОК в BIM – технологиях / Гришина Н., Завтур А. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2016. - №5-6. – С. 26-29.
3. Захаров А.В., Совершенствование улично-дорожных сетей посредством зданий-мостов / А.В. Захаров, С.Л. Флейшман // Архитектура зданий и сооружений. Градостроительство. – 2016. №6 – С. 52-55.;
4. Исследования эффективности вентилируемых ограждающих и светопрозрачных конструкций с активной рекуперацией выходящего теплового потока / Т.А. Ахмярова, В.А. Лобанов, А.В. Спиридонов, И.Л. Шубин// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2016. - №3-4. – С. 22- 29.;
5. Экономические и финансовые технологии: методология, теория и практика. Том 1./Польшакова Н.В., Яковлев А.С. и другие; под общ. ред. Калмыковой. – Москва: Наука: информ; Воронеж: ВГПУ, 2014. – С.135-147
6. Яковлев А.С. Жильё: ввод в пользование и своевременный ремонт./А.С. Яковлев//Вестник ОрелГИЭТ, - №3(17), 2011, С.134-138
7. Яковлев А.С. Роль социальной сферы в формировании постиндустриального общества в России./А.С. Яковлев. – автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата экономических наук по спец. 08.00.01 – Экономическая теория, 2012, 24с.
