3.3. «ВОЗРОЖДЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ НОВЫХ РЕГИОНОВ РОССИИ»

Цель стратегического проекта

Создание научно-образовательных основ, разработка техник и технологий восстановления зданий и сооружений, усиления поврежденных конструкций и узлов, обеспечивающих сокращение сроков строительства и снижение затрат при решении задач возрождения новых регионов Российской Федерации (Донецкой Народной Республики (ДНР), Луганской Народной Республики (ЛНР), Запорожской и Херсонской областей).

Стратегический проект нацелен, прежде всего, на научно-техническое сопровождение и научно-методическое обеспечение широкомасштабных работ по восстановлению застройки новых регионов Российской Федерации, в том числе, в рамках реализации национальных проектов «Жилье и городская среда», восстановлению инженерной инфраструктуры жилых районов (национальный проект «Экология»), восстановлению транспортной инфраструктуры с использованием переработанных материалов, полученных после демонтажа разрушенных зданий (национальный проект «Безопасные и качественные дороги»), формированию защиты объектов жизнеобеспечения, энергетики и гражданской обороны новыми видами энергоемких защитных конструкций и инженерных систем. Планируется достижение и внедрение значимых научных результатов, повышение привлекательности строительных наук и образования, создание интеграционных научно-образовательных структур, обновление приборной базы (национальный проект «Наука и университеты»).

Задачи стратегического проекта

Ожидаемые результаты стратегических проектов

Описание стратегического проекта

Стратегический проект «Возрождение и восстановление новых регионов России» предусматривает научно-техническое сопровождение, научно-методическое и кадровое обеспечение реализации государственных программ и специальных инфраструктурных проектов, в том числе в части создания безопасной и комфортной среды жизнедеятельности в рамках работ по восстановлению новых регионов Российской Федерации.

В частности, например, восстановление тысяч поврежденных или полностью разрушенных строительных объектов на территории Донбасса, характеризующейся сложной застройкой, плотной сетью коммуникаций, развитой промышленностью и благоприятными климатическими условиями, является беспрецедентным для постсоветского периода развития строительной отрасли вызовом. Ущерб, нанесенный жилому фонду и промышленным предприятиям Донбасса, превышает потери Югославии после бомбардировок НАТО в 1999 году. Так, например, после начала Специальной военной операции на Украине в Мариуполе было разрушено до 70% зданий, в Волновахе – до 90%. Существенный урон был нанесен и в предшествующие восемь лет регулярных обстрелов указанных территорий, еще до начала боевых действий имела место значительная амортизация промышленного и жилого фонда. Вместе с тем, в общедоступных российских источникам имеется относительно небольшое число доступных для практического применения публикаций, посвященных вопросам восстановления зданий и сооружений, пострадавших в результате боевых действий (в качестве характерных примеров можно привести, в частности, следующие: Басов М.А. Восстановление зданий, разрушенных бомбардировкой. – Москва – Ленинград: Издательство Наркомхоза РСФСР, 1943; Применение стахановских методов на восстановительных работах. Общестроительные работы. – Москва – Ленинград: Издательство Наркомхоза РСФСР, 1945).

Стратегический проект включает в себя взаимоувязанные треки, реализуемые совместно с организациями – членами Консорциума:

Кластер проектов «Восстановление зданий и сооружений и усиление конструкций» ориентирован на разработку техник и технологий восстановления зданий и сооружений, усиление поврежденных конструкций и узлов и последующую интеграцию результатов исследований в образовательный процесс и подготовку кадров. С современных позиций в условиях большого объема повреждений существующего фонда зданий и сооружений одним из рациональных подходов может быть восстановление до минимально допустимого безопасного уровня их несущих и ограждающих конструкций с определенным планируемым сроком эксплуатации до момента демонтажа и нового строительства. Такого рода мероприятия хорошо зарекомендовали себя в условиях ликвидации последствий землетрясений (например, Спитакское, Шикотанское и др.). Для проведения подобных работ необходима разработка специализированного подхода в рамках теории предельных состояний с минимизацией основных видов нагрузок и коэффициентов надежности. В целях реализации указанной задачи планируется разработка методов расчета несущих конструкций на основе заданного времени эксплуатации здания.

В Университете имеются заделы по разработке научных основ и практических технологий усиления конструкций, имеющих дефекты и локальные повреждения. Однако современные условия формируют новые задачи по усилению конструкций и узлов. Так, например, на территории Донбасса повреждения конструкций имеют специфические причины (минно-взрывные воздействия) и соответствующие им специфические виды повреждений, что требует разработки специальных методов и практических технологий для усиления, а в отдельных случаях, и восстановления несущих и ограждающих конструкций. В целях реализации указанной задачи планируется разработка методов и практических технологий усиления основных видов несущих конструкций зданий и сооружений с использованием как традиционных, так и новых технологий и материалов. Наиболее перспективным представляется разработка методов и технологий усиления несущих конструкций зданий и сооружений с использованием инновационных видов материалов и технологий таких как: односторонние аппликации стеновых элементов несущих систем с применением современных высокопрочных бетонов; усиление каменных конструкций методом инъектирования по разрядно-импульсной технологии высокопрочными литыми бетонными смесями; усиление конструкций стекловолоконными и углепластиковыми материалами и иные новые технологии усиления и восстановления конструкций.

Кластер проектов «Защитные конструкции нового поколения» ориентирован на разработку и верификацию научных основ, методов и технологий создания железобетонных защитных конструкций повышенной энергоемкости для условий интенсивных внешних взрывных и проникающих динамических воздействий, последующую интеграцию результатов исследований в образовательный процесс и подготовку кадров. Традиционные конструктивные схемы железобетонных конструкций, обеспечивающих, например, защиту объектов оборонного назначения, объектов гражданской обороны или сооружений АЭС от высокоинтенсивных динамических нагрузок, реализуют стандартные подходы к армированию железобетонных элементов. Для создания высокой несущей способности в рамках существующих методик армирования требуются развитые сечения железобетонных защитных конструктивных элементов, что приводит к высокой материалоемкости и большим трудозатратам при их изготовлении. При этом энергоемкость таких защитных конструкций имеет прямую зависимость от размеров сечения. Специалистами НИУ МГСУ выполнены инициативные пионерные исследования по разработке железобетонных конструкций повышенной энергоемкости на основе новых принципов армирования плитных и стержневых элементов. Такие конструкции обладают на порядок более высокими характеристиками деформативности (по отношению к традиционным схемам армирования) при этом обеспечивается кратно возрастающая фаза пластического деформирования без разрушения конструктивного элемента. Выполненные инициативные исследования позволяют обосновано прогнозировать новые принципы конструирования железобетонных элементов (при прочих равных параметрах), позволят обеспечить более высокий уровень защиты объектов оборонного назначения, гражданской обороны и сооружений АЭС от интенсивных динамических воздействий. Разработку железобетонных конструкций повышенной энергоемкости целесообразно выполнить в два этапа. Первый этап будет предусматривать: исследование влияния новых схем армирования на прочность, деформативность и энергоемкость пластинчатых (плиты, оболочки) и стержневых сжатых и изгибаемых железобетонных элементов при действии статических и интенсивных динамических нагрузок; выполнение экспериментальных работ (физические эксперименты) по исследованию несущей способности, трещинообразования, деформирования в упругой и пластической фазах, энергоемкости новых технических решений защитных конструкций АЭС в сопоставлении с традиционными видами конструкций; определение значений ключевых констант для выполнения расчетов при действии статических и динамических (в том числе интенсивных динамических) нагрузок; определение и научное обоснование наиболее эффективных и технологичных конструктивных решений новых схем армирования. Второй этап, связанный с расчетно-теоретическим исследованием новых схем армирования, будет включать: формирование принципов моделирования новых технических решений для выполнения расчетно-теоретических исследований; проведение цикла расчетных исследований новых конструктивных решений железобетонных защитных конструкций АЭС с варьированием параметров армирования, классов бетонов, размеров сечений элементов; формирование и обоснование методик для практических расчетов новых конструктивных решений железобетонных защитных конструкций объектов оборонного назначения, гражданской обороны и сооружений АЭС.

Кластер проектов «Водоснабжение и водоотведение» ориентирован на разработку решений по применению новых методов и технологий по восстановлению поврежденных и разрушенных систем жизнеобеспечения городов в области водоснабжения и водоотведения, новых решений по повышению эффективности систем жизнеобеспечения с последующей интеграцией результатов исследований в образовательный процесс и подготовку кадров. Как известно, Россия занимает высокое положение по количеству пресной воды на душу населения, однако ситуацию с обеспечением жителей питьевой водой во многих регионах можно оценить как неудовлетворительную. По оценкам специалистов, каждый второй житель страны вынужден использовать для питьевых целей воду ненадлежащего качества, не соответствующую по ряду показателей санитарно-гигиеническим требованиям. Пятая часть населения не имеет доступа к централизованным источникам водоснабжения и потребляет воду без необходимой предварительной очистки, многие централизованные водопроводы неэффективны в техническом и экономическом отношении. На территориях новых регионов Российской Федерации проблема с водоснабжением (сети и инфраструктурные объекты) требует, по существу, реконструкции, а в отдельных случаях – полной замены. Основными причинами низкого качества воды, поступающей из систем централизованного водоснабжения, являются изношенность и, в отдельных случаях, эксплуатация поврежденных и разрушенных коммуникаций и оборудования, а также устаревшие методы очистки воды и антропогенное загрязнение водоисточников. Ситуация с водоотведением и очисткой сточных вод еще более критическая. Более 10% сточных вод не проходят полную биологическую очистку, а до нормативных требований доводится менее половины. В России большая часть канализационных сетей нуждается в замене, при этом аварии на сетях канализации зачастую оказывают значительное влияние на состояние окружающей среды. На территориях новых регионов Российской Федерации сложилась катастрофическая ситуация с канализационными сетями и очистными сооружениями, что требует неотложных мер по приведению инфраструктурных инженерных систем в нормативное состояние. В Университете планируется выполнение исследований по следующим направлениям: ресурсо- и энергосбережение в системах водоснабжения и водоотведения; создание новой техники и технологий в области водоснабжения и водоотведения в коммунальном хозяйстве и промышленности; оптимизация выбора объектов и методов строительства или реновации трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения, прокладываемых или восстанавливаемых бестраншейными технологиями.

Кластер проектов «Вторичное использование отходов» ориентирован на разработку рациональных методов и технологий вторичного применения строительных отходов, отходов промышленного производства с учетом территориальной специфики и последствий масштабных разрушений, последующую интеграцию результатов исследований в образовательный процесс и подготовку кадров. Так, например, современное состояние объектов строительства на территории Донбасса с большим объемом разрушений определяет новый класс задач по переработке и дальнейшему использованию вторичных материалов для производства широкого класса конструкций. В целях реализации указанной задачи планируется разработка (совместно с образовательными организациями высшего образования, расположенными на территории новых регионов Российской Федерации) методов и технологии использования переработанных материалов, полученных после демонтажа конструкций разрушенных зданий. Еще одной проблемой является необходимость утилизации отходов «Азовстали» (расположенные на берегу моря шламонакопитель, шлаковый отвал, золоотвал, а также полигон промышленных отходов), ориентировочный объем которых составляет 40 миллионов тонн. Важнейшей задачей в этой связи является разработка технических решений по утилизации и вторичному применению указанных отходов. Одним из возможных направлений утилизации и вторничного использования является применение шлаковых отходов в дорожно-транспортном строительстве в рамках предстоящих работ по восстановлению инфраструктуры Донбасса. Кроме того, возможна разработка технических решений по капсуляции отходов с целью минимизации негативного воздействия на окружающую среду. В целом, использование вторичного сырья и отходов промышленного производства (в том числе шлаков черной и цветной металлургии и тепловых электростанций) перспективно при различных строительных работах.

Кластер проектов «Обследование зданий, сооружений и территорий» ориентирован на разработку техник и технологий обследования восстанавливаемых зданий, сооружений и территорий, последующую интеграцию результатов исследований в образовательный процесс и подготовку кадров. В частности, комплексное обследование восстанавливаемых территорий, зданий и сооружений с использованием методов аэрофотограмметрии (на основе применения БПЛА с установленными геодезическими приемниками) для проведения предварительной оценки состояния территории и объектов позволит оперативно получать геометрические и визуальные данные на территории, по результатам обработки и анализа которых можно будет оперативно (и предварительно) дать оценки значительным визуально определимым дефектам, техническому состоянию зданий (сооружений), в том числе при значительной степени повреждений объектов, объему и характеру повреждений прилегающих территорий, геометрическим размерам зданий и объектов, особенностям планировки территорий, объемам демонтажных работ (в том числе в части количественной оценки объемов строительных отходов). Кроме того, возможна визуализация геометрических и кадастровых данных.

Университет является участником разработки нормативных документов строительной отрасли Российской Федерации. На основе имеющегося опыта планируется (совместно с вузами, расположенными на территориях после чрезвычайных ситуаций) выполнить адаптацию нормативной базы Российской Федерации в области строительства и сопровождение ее внедрения в практику проектирования строительных объектов.

На основе 100-летнего опыта Университета в вопросах подготовки кадров для строительной отрасли и на базе нового поколения разработанных в 2021-2022 годах образовательных программ планируется расширение практики их реализации в сетевой форме, что позволит создать кадровую основу для широкомасштабных работ по восстановлению новых регионов Российской Федерации.

В частности, в качестве основных партнеров по реализации совместных образовательных проектов на территории новых регионов Российской Федерации Университет рассматривает государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры» (ГОУ ВПО ДонНАСА) и Государственное высшее учебное заведение «Приазовский государственный технический университет» (ПГТУ) (в соответствии с приказом Минобрнауки России от 09 августа 2022 г. №742).