По пути технологического суверенитета
Теперь Россия сама может проводить ускоренные испытания конструкций дорожных одежд, проектных решений и материалов, применяемых при возведении автомобильных магистралей. В этом году полигон со специальным комплексом «Циклос» начал работу в подмосковном Голицыне.
Практика ускоренных испытаний дорожной одежды позволяет в относительно короткие сроки понять, какое из решений является наиболее эффективным, а какое требует корректировок. Другими словами, теперь российские ученые имеют возможность за один-три месяца опытным путем определить, в каком состоянии будет только что построенная дорога через пять-десять лет: останется в нормативном состоянии или потребует капитального ремонта досрочно.
Речь идет о методе контролируемого приложения циклической нагрузки колесом к поверхности исследуемой дорожной одежды для определения параметров деформативности. Подобное направление требует опыта, который страна может наработать самостоятельно либо взять за основу работу других государств.
До недавнего времени собственные полигоны для ускоренных испытаний были только в странах Европейского союза, Южной Африки, Австралии, Индонезии, США и Бразилии. Согласно научным публикациям, ученые чаще всего исследовали проблемы колееобразования (устойчивости к пластическим деформациям) и усталостного трещинообразования, а в качестве причин детально изучали варианты морозного пучения, замораживания и оттаивания, остаточных деформаций и многое другое. Кроме того, зарубежные дорожники особое внимание уделяли влиянию модификаторов на свойства асфальтобетона в слоях покрытия и основания, изучали горизонтальные и вертикальные напряжения в конструктиве, нелинейность свойств грунтов, полужесткие и жесткие дорожные одежды, созданные с использованием различных материалов, эффективность применения асфальтогранулятов и полимербетонов, а также новые технологии ремонта и содержания автомобильных дорог, в том числе с использованием индукционных систем.
Собственный «ЦИКЛОС»
Первые испытания прошли во время строительства новой скоростной магистрали М-12 «Восток». В отдалении от основного хода на пикете 2620 специалисты устроили два отрезка (первый в соответствии с проектным решением конструкции дорожной одежды, а второй — с экспериментальным) и смонтировали «ЦИКЛОС». В течение некоторого времени установка имитировала однонаправленный грузовой трафик путем циклического перемещения четырех тележек, тогда как специальные датчики в различных слоях дорожной одежды посылали непрерывный поток информации о влажности, температуре и вертикальном давлении.
В 2024 году специально для СКН «ЦИКЛОС» был построен особый дорожно-испытательный полигон в Голицыне.
Анализ зарубежного опыта показал, что различные типы установок по ускоренным испытаниям требуют определенной инфраструктуры для обеспечения достоверного сбора информации, анализа и дальнейшего внедрения в нормативно-технические стандарты, — пояснил заместитель директора департамента научно-технического развития и стандартизации ФАУ "РОСДОРНИИ" Александр Конорев во время выступления на одном из крупнейших мероприятий дорожно-строительной отрасли. — Симулятор колесной нагрузки "ЦИКЛОС" мы дополнили системой линейных перемещений, которая позволяет создавать нагрузку с точки зрения нормального распределения на участке автомобильной дороги».
Полигон предназначен для единого методологического обеспечения проводимых испытаний и исследований, учитывающего комплексный подход для получения качественного результата. К настоящему времени здесь созданы условия для круглогодичной работы симулятора колесной нагрузки, а оснащение позволяет контролировать заданные параметры условий испытаний и производить техническое обслуживание «ЦИКЛОСа». В частности, специалисты соорудили три полномасштабные испытательные секции для устройства дорожных одежд и одну неглубокую — для испытаний, например, свойств асфальтобетона в дорожной конструкции. В непосредственной близости от них расположилась лабораторная база с административно-производственным блоком.
Отдельное внимание уделено современной системе сбора данных. Для выполнения ускоренных испытаний при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд осуществляется монтаж комплекта средств мониторинга, включающий датчики температуры, влажности, вертикального давления, горизонтальных напряжений, ускорений и перемещений, а также остаточных деформаций, с помощью которых получают новые научные данные о напряженно-деформированном состоянии дорожных одежд. Данные с датчиков мониторинга собираются с помощью многоканальной системы сбора и обработки данных через программное обеспечение Dewesoft X, предназначенное для одновременного измерения сигналов, поступающих от различных источников, отображения данных и их сохранения. Все это дает возможность детально изучить процессы, происходящие внутри конструкции дорожной одежды, и понять причины преждевременных разрушений и деформаций. Ожидается, что на основании полученных данных будут уточняться параметры расчетных моделей дорожных одежд для создания прогнозных моделей изменения транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, а также выполняться разработка эмпирических зависимостей для совершенствования методов проектирования и расчета дорожных одежд.
В качестве первого опыта строительства дорожных одежд в испытательных секциях специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» попросили подрядчиков возвести две дорожные конструкции. Первая представляет собой аналог участка автомобильной дороги, который находится на трассе М-5 «Урал», а вторая — аналог классической дорожной конструкции на основном ходу магистрали М-12 «Восток».
Одновременно с этим идет работа по созданию нормативной базы. Внедрение и развитие метода ускоренных испытаний требует методологического и нормативно-правового обеспечения для того, чтобы испытания были легитимны и могли проводиться единообразно. На данный момент специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» запатентовали установку и разработали стандарт организации по методам ускоренных испытаний, а сейчас работают над созданием СТО «Ускоренные испытания дорожных одежд. Обработка и систематизация данных», «Ускоренные испытания дорожных одежд. Организация и производство работ по строительству дорожных одежд в испытательных секциях» и «Ускоренные испытания дорожных одежд. Монтаж датчиков мониторинга в испытательных секциях. Общие положения».
Программа исследований
Симулятор колесной нагрузки позволяет оценивать различные параметры, и в настоящее время исследования проводятся по характеру воздействия на дорожную конструкцию и по конструкционно-материальным решениям.
Для анализа долговечности специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» планируют изучать величину нагрузки в 10, 11,5 и 13 тонн. Кроме того, есть возможность детально исследовать влияние различных типов шин на долговечность, а также давление внутри них: 0,6 МПа применялись в ОДМ, а 0,8 МПа указаны в ПНСТ, но сейчас некоторые участники дорожной отрасли предлагают увеличить допустимый показатель в связи с ростом транспортного потока. При изучении конструктивно-материальных решений полигон дает возможность измерить тепловлажностный режим в конструктивных слоях дорожной одежды, а также оценить эффективность применяемых проектных решений, модификаторов, отходов промышленности или инновационных технологий в конструировании. Результаты проведенных исследований позволят уточнять параметры расчетных моделей дорожных одежд, а также эмпирических зависимостей, исследовать причины преждевременного разрушения, искать пути повышения устойчивости к колееобразованию и усталостному трещинообразованию, анализировать и прогнозировать транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог и в конечном итоге совершенствовать методы проектирования и расчета дорожных одежд.
Тем для исследований — большое количество. На данный момент разработан проект целевой программы исследований до 2030 года, а программа на первые три года вынесена на совет при Федеральном дорожном агентстве. Одно из предложений — подвергнуть изучению шесть вариантов материала в одном из слоев основания с точки зрения оценки изменения их характеристик в процессе эксплуатации. Если идея будет одобрена, то в течение 2025 и 2026 годов специалисты сравнят работу ЩПС из горных пород, щебня из горных пород М400 и М1000, ЩПС из активных и неактивных шлаков, а также щебеня из шлаков М400/1000 при прочих равных условиях и толщинах слоев в основании.
Для создания комфортной городской среды необходимо сократить «серый» пояс Петербурга, решить транспортные проблемы, добавить зелени, а также более активно развивать «зеленое» строительство. Об этом говорили участники Четвертой ежегодной конференции «Экологические тренды в развитии города и агломерации» в рамках проекта «Архитектура, закон и бизнес: поиск баланса».
Организаторами конференции выступили Санкт-Петербургский союз архитекторов и РИА «Архитектурные сезоны». Модерировали мероприятие Сергей Цыцин, генеральный директор, главный архитектор «Архитектурной мастерской Цыцина», член Совета по экологическому строительству (Ассоциация содействия созданию и внедрению норм и правил экологического строительства) и Анна Катханова, советник председателя КГА.
В конференции участвовали архитекторы, чиновники, представители девелоперского бизнеса и общественных движений, эксперты из Петербурга, Ленинградской области, Москвы, Казани, Краснодара.
С приветственным словом к участникам обратились Вячеслав Ухов, вице-президент СПб союза архитекторов, Джемал Сурманидзе, заместитель директора ФАУ «Проектная дирекция Минстроя России», и Ирина Гарнье, руководитель оргкомитета российско-французского проекта «Водно-зеленый городской каркас как база для создания устойчивых и умных городов».
Формирование пространств
В ходе конференции обсуждались подходы к планированию и проектированию водно-зеленого каркаса городов, проблемы формирования комфортной городской среды, благоустройство общественных и дворовых территорий и т. д. Были презентованы проекты парков, ландшафтные и архитектурные решения — опыт разных регионов.
В Петербурге, в частности, действует несколько программ, которые позволят сформировать береговые линии, пешеходные маршруты, зеленые зоны и прочие пространства. Как пояснила заместитель председателя Комитета по благоустройству Лариса Канунникова, для каждого района разработана стратегия до 2030 года. В программах формирования пространств задействованы городской и муниципальный бюджеты, а также средства инвесторов. Благоустройство отдельных территорий уже выполнено, и там, по ее словам, «уже очередь из инвесторов».
«Задача — построить 60 общественных пространств при том минимальном финансировании, которое имеем, создать комфортную среду», — добавила Канунникова.
Зеленые легкие города
Комфортная среда не бывает без зеленых зон. По Своду правил, норма озеленения — 6 кв. м на человека. В региональных нормативах градопланирования норма зелени не указана. При создании ППТ формирование зеленых зон необязательно, доступность зеленых зон не нормируется, отмечали участники конференции.
В Петербурге, по данным 2020 года, на человека приходится 65 кв. м. Общая площадь зеленых насаждений — более 31 тыс. га, в том числе 68 парков, 166 садов, 730 скверов.
Однако всем известно, сколько зелени во дворах исторической части города. Как отметила Канунникова, порой перевод территории в зеленую зону ставит вопрос: где взять деньги на содержание?
При этом большинство парков, отметил главный архитектор проектов АБ «Студия 44» Евгений Новосадюк, отрезаны от воды трассами, недоступны благодаря оградам, имеют мало входов. По его мнению, необходимы изменения в городском транспортном каркасе.
Игорь Кокорев, руководитель отдела стратегического консалтинга Knight Frank St Petersburg, также считает необходимым решить «зеленый» вопрос. Существующие зеленые пространства надо развивать, но необходимо также создавать новые парки, сады, скверы. Для этой цели подойдут в том числе бывшие промышленные территории, с которых выведено производство. Ну и, безусловно, необходимы нормативные документы, разработка типовых решений и принципов применения этих решений для озеленения.
В Петербурге очевидна транспортная проблема, в том числе нехватка парковок. По словам Канунниковой, иногда приходится выбирать между зеленой зоной и парковкой.
Как отметил Кокарев, решить транспортную проблему можно комплексно: развивая общественный транспорт, альтернативные автомобилю виды личного транспорта и связи города и пригородов.
Большая проблема для экологии, по его мнению, — все еще обширный промышленный пояс Петербурга. Для ликвидации «серого» пояса нужен вывод крупных и/или вредных производств на периферию города или в область, отдать приоритет высокотехнологичным и экологически чистым производствам, а также сбалансировать развитие высвобождающихся территорий. Это либо редевелопмент со строительством жилых комплексов, где озеленение пойдет по нормам, либо приспособление промышленных объектов, в том числе объектов культурного наследия. «А без этого развитие зеленых территорий невозможно», — заключил Кокарев.
Новая модель
Для экологизации среды необходим ресурсосберегающий подход, нацеленный на сокращение потребления ресурсов, а также природоохранное или «экологически рациональное» проектирование, полагает руководитель департамента строительства и генерального подряда группы компаний «ФСК Северо-Запад» Евгений Наталенко.
По его мнению, положение России как страны, которая активно занимается «зеленой» сертификацией, — так себе. В стране нет требования по сертификации.
Россия в 2015 году согласилась с международными целями устойчивого развития. Из семнадцати целей одиннадцать касаются устойчивого развития городов, в том числе «зеленых» стандартов. За пять лет существования отечественной системы «зеленых» стандартов Green Zoom сертифицированы только 65 зданий (совокупная площадь менее 3 млн кв. м). В основном это коммерческая недвижимость, где собственники заинтересованы в рачительной эксплуатации, или это связано с кредитами. По словам Наталенко, только 2% жилой недвижимости можно сертифицировать.
Между тем пора переходить к проектированию GreenBIM — сплаву зеленых технологий и информационного моделирования.
Как указал Наталенко, сегодня уже актуален новый этап моделирования — контекстного CIM, когда создается каркас, ткань. Это позволит переходить к концепции умного города — модели, которой городские власти могут управлять в любой точке.
Главный архитектор проектов Архитектурного бюро МLA+ в Санкт-Петербурге Виктор Коротыч подчеркивает: через «зеленую» инфраструктуру можно организовать все городские процессы.
Но для развития «зеленого» строительства и новых методов проектирования необходима политическая воля. «Власть должна подать хороший пример и продемонстрировать желание», — заключил Наталенко.
Главгосэкспертиза России выдала положительное заключение по проекту строительства первой очереди Университетского комплекса Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО Хайпарк) в городе-спутнике Южный. Строительство должно начаться в этом году.
Проект стал лауреатом XVIII Международного архитектурного фестиваля «Зодчество», организованного Союзом архитекторов России при поддержке Правительства Москвы и Минстроя РФ, и получил премию Владимира Татлина — высшую награду раздела «Проекты» и золотой знак фестиваля. Помимо этого, проект создается с использованием подхода устойчивого развития в строительстве и отвечает требованиям системы «Green Zoom Университеты и кампусы».
Подобное в подобном
Главная отличительная особенность проекта — комплексное использование самых современных, инновационных и эффективных решений. «При работе над такими масштабными и сложными проектами самая большая трудность обычно заключается в том, чтобы найти взаимопонимание с заказчиком. ИТМО Хайпарк стал в этом смысле приятным исключением — у нас с руководством ИТМО единое видение университета XXI века. Это стало понятно с первых шагов, с технического задания, в котором заказчик поставил во главу угла создание всепроникающей системы, целой иерархии общественных пространств для межличностных и кросс-дисциплинарных коммуникаций, социализации, сотворчества», — рассказывает Антон Яр-Скрябин, партнер Архитектурного бюро «Студия 44», главный архитектор проекта ИТМО Хайпарк.
«Важным и во многом уникальным решением при проектировании объектов ИТМО Хайпарк стало создание единых функциональных и композиционных пространств, общественных зон как между блоками учебного корпуса, так и в общежитиях. Также можно отметить решения по цифровизации кампуса, где запланированы офисы для консультации и приема студентов с использованием удаленных сервисов», — говорит главный специалист Управления объектов гражданского назначения Главгосэкспертизы Павел Крутяков.
Примечательно, что ИТМО Хайпарк призван заложить ключевой тренд для всего проекта города-спутника Южный. «Он должен стать образцом высокотехнологичного, максимально комфортного, экономичного и удобного места для проживания, работы, учебы и развития жителей. Тем более что первый резидент, ИТМО Хайпарк, в смысле инноваций и современных технологических решений задает нам высокую планку», — отмечает генеральный директор ООО «Город-спутник Южный» Сергей Хромов.
«Объекты ИТМО Хайпарк первые в ряду современных университетских кампусов, которые, я уверен, появятся в России. Нам очень важно использовать самые современные разработки в области технологий, материалов, энергосбережения, которые могут в дальнейшем быть применены при строительстве других инноцентров», — подчеркивает генеральный директор АО «ИТМО Хайпарк» Андрей Назаров.
По словам Сергея Хромова, сейчас идет разработка концепции «Город как сервис», в рамках которой будут внедрены инновационные системы информирования. «Это, например, "умные парковки" для быстрого и удобного поиска парковочных мест и автоматизации процесса постановки автомобиля на стоянку. В городе-спутнике Южный будут применены современные технологии, позволяющие осуществлять контроль состояния и управление элементами инженерной инфраструктуры (энерго- и водоснабжением) и минимизировать эксплуатационные издержки. Возможно применение решений для индивидуального автоматического погодного регулирования. Это позволит экономить до 30% тепловой энергии при внедрении этих систем. Экономить электроэнергию будем за счет светодиодного уличного освещения, датчиков движения и др., что позволит снизить стоимость энергопотребления до 90%», — рассказывает он.
В целом…
«В составе ИТМО Хайпарк — несколько функциональных кластеров: учебный, научный, жилой (общежития), спортивный, зона прогрессивных производств, Центр делового управления (Бизнес-инкубатор и Национальный центр урбанистики). Под строительство выделена территория около 90 га вблизи железнодорожной платформы Лесное (29-й км). Поскольку кампус станет частью города-спутника, его градообразующим фактором и драйвером развития, генплан комплекса подчинен идее открытости университета городскому сообществу, "проницаемости контура" кампуса», — рассказывает Антон Яр-Скрябин.
По его словам, главная особенность этого проекта в том, что он всеми планировочными и архитектурными средствами поощряет всевозможные виды коммуникации — между студентами, преподавателями, учеными, горожанами и пр. «Это такой гигантский "коммуникационный коллайдер", ускоряющий социализацию и профессиональное становление учащихся, способствующий научным открытиям на стыке различных дисциплин», — отмечает архитектор.
Первая очередь строительства будет реализована в два этапа. Сначала построят главный учебный корпус, четыре здания общежития № 1 на 618 мест и улично-дорожную сеть. На втором этапе — еще три здания общежития № 2 на 463 места. Главный учебный корпус общей площадью 30 тыс. кв. м — это ансамбль из девяти зданий. Он объединен общей крышей в форме гигантского диска, на котором разместят спортивные зоны, а по контуру будет выстроена беговая дорожка.
«Размещение спортивных зон и бегового трека на кровле служит хорошим дополнением к общей концепции проекта, обеспечивая свежий воздух и хороший вид на студенческий городок во время занятий спортом. Располагая их на кровле здания, а не на уровне земли, университет сокращает площадь застраиваемых территорий и повышает эффективность использования земельного участка», — считает директор Научно-исследовательского института устойчивого развития в строительстве Вера Бурцева.
Помимо преподавательских, учебных аудиторий, главный корпус будет включать множество коворкингов для проектной и индивидуальной работы, фабрику-лабораторию для экспресс-прототипирования научных разработок, цифровую библиотеку, фуд-корт, парковки для каршеринга и кикшеринга.
«Наличие и доступность шеринговых сервисов даст возможность студентам и гостям ИТМО быстрее перемещаться и делает автомобиль более доступным. Каршеринг, со своей стороны, повышает эффективность использование машины, сокращает потребности в личном транспорте и, как следствие, снижает нагрузку на окружающую среду», — отмечает Вера Бурцева.
…и в частностях
По словам Антона Яр-Скрябина, в узловой точке схождения коммуникаций комплекса расположен главный учебный корпус. «Внешне он производит впечатление агломерата функциональных блоков различной формы и назначения. Но при взгляде изнутри это впечатление развеивается, поскольку в интерьере принцип единого перетекающего пространства образования реализован с полнотой и последовательностью, беспрецедентными не только для отечественной, но и для зарубежной практики последних десятилетий», — говорит он.
Композиционное ядро главного учебного корпуса — конференц-зал, который похож на лестницу: это наклонная плоскость, в которую интегрирована система зрительских рядов, проходов, ступеней, лестничных маршей и горизонтальных площадок-подиумов многофункционального назначения. «Лестница» — это и вертикальная коммуникация, и самая большая аудитория, и читальный зал библиотеки, и рекреация — бельведер, откуда сквозь стеклянную стену открывается впечатляющий вид на парк.
«Естественный свет жизненно необходим для поддержания физического и психологического здоровья человека. Остекленные кровли атриумов таким образом выполняют сразу две функции: повышают комфортность пребывания в помещении и сокращают потребление энергоресурсов на дополнительное освещении в дневное время», — считает Вера Бурцева.
Заметной особенностью здания станет атриум-трансформер, который легко превращается в конгресс-зал на 2000 человек. «Именно с конференц-залом связаны самые серьезные возникшие технические сложности. Дело в том, что его расчетная высота — 17–18 м, а на площадке будущего строительства действует высотный регламент, по которому здания не могут быть выше 15 м. В итоге мы нашли решение: конференц-зал постепенно уходит на 4,5–5 м ниже уровня земли. Соответственно, и отметки озелененной поверхности центрального парка плавно понижаются в направлении учебного корпуса на 4,5–5 м», — рассказывает Антон Яр-Скрябин.
По словам Веры Бурцевой, трансформируемое пространство атриума является отличным примером функциональной гибкости. «Это решение отражает динамику жизни учебных заведений, позволяя легко и быстро переоборудовать помещение в зависимости от нужд. Не менее важен и экологический аспект. Очень важно уметь найти баланс между эффективностью использования материальных и строительных ресурсов, потребностями университета и стоимостью жизненного цикла здания», — отмечает она.
Экосоставляющие
Экологический фактор, как уже стало ясно из вышесказанного, — вообще один из ключевых в проекте. «Прежде всего надо сказать о том, что наш кампус спланирован по модели "тотального парка": здания студенческих общежитий свободно "разбросаны" по его территории. В парке предусмотрена система велосипедных дорожек и крытых галерей, ведущих от общежитий и научных центров к учебному корпусу. Энергоэффективность заложена в самой архитектуре — в компоновке помещений и обширных плоскостях остекления, которые в совокупности обеспечивают отличную инсоляцию естественным светом. В проекте предусмотрены и солнечные батареи на кровлях, и рециркуляция дождевых вод, и рекуперация тепла в вентиляционных системах, и автоматизированный мониторинг воздушной среды. Все это соответствует золотому уровню стандарта устойчивого развития в строительстве Green Zoom», — подчеркивает Антон Яр-Скрябин.
Недавно Главгосэкспертиза дала положительное заключение на проект энергоцентра кампуса. Он будет обеспечивать тепло- и холодоснабжение главного учебного корпуса и общежитий. Энергоцентр состоит из трех блоков: хладоцентра производительностью 4 МВт, автономной котельной мощностью 14,4 МВт и дизель-генераторной установки мощностью 281 кВт — резервного источника электроснабжения информационно-телекоммуникационного оборудования кампуса.
«Создание энергоцентр отвечает "Green Zoom Университеты и кампусы" в части наличия на объекте автономной генерации ресурсов. Так, например, "холод" для систем кондиционирования будет обеспечивать абсорбционная холодильная машина на природном газе, что позволит сократить потребление электроэнергии, снизить эксплуатационные затраты, а также способствовать декарбонизации объекта в целом», — отмечает Антон Яр-Скрябин.
Таким образом, все пространство ИТМО Хайпарк обустроят по стандарту «Green Zoom Университеты и кампусы» с использованием энергосберегающих технологий. Например, дождевая вода будет проходить локальную очистку и храниться в резервуарах. Ее можно использовать для уборки тротуаров или полива деревьев и кустарников.
Вера Бурцева отмечает важность такого рационального использования водных ресурсов. «При строительстве мы вмешиваемся в натуральный гидрологический баланс участка. С одной стороны, мы снижаем площадь водопроницаемой поверхности, с другой — обычно удаляем дождевые стоки на станции очистки, вследствие чего растет нагрузка на очистные сооружения. Использование дождевых стоков для технических нужд позволит сократить использование воды питьевого качества и частично вернет влагу обратно в грунт», — говорит она.
Строительство «зеленых» научно-технологических центров становится устойчивым мировым трендом. Так, например, давно работает Ассоциация азиатских «зеленых» кампусов, в которую входит более 300 университетов. Ассоциация активно разрабатывает стандарты устойчивого развития в строительстве и помогает внедрять передовые технологии в практику азиатских зданий Высшей школы. Россия не исключение, и в скором времени у нас в стране появится передовой, современный научно-технологический центр ИТМО Хайпарк с золотым сертификатом «Green Zoom Университеты и кампусы».