В России «Чебураторы» и роботы будут жить под «зеленой» крышей

Отечественные умы снова и снова разрабатывают необходимые для строительной отрасли устройства, механизмы и проводят важные расчеты.

В Пермском Политехе создали «зеленую» кровлю из переработанных отходов.

Ученые ПНИПУ в качестве эксперимента провели исследования грунта на плодородность при разных комбинациях минеральных и органических добавок, таких как торф, сапропель, почвосмесь с добавлением известковой муки.

Были проведены опыты на шести составах грунта с различными пропорциями и выбраны наилучшие варианты составов, успешно прошедшие испытания на плодородность. Для них посчитали себестоимость материалов. В результате получили наиболее экономичный состав — 60% техногенного грунта, 40% почвосмеси.

Себестоимость грунта для засева 1 кв. м зеленой кровли толщиной 15 см составила 2073 руб., что примерно соответствует себестоимости стандартных газонов. Указанный состав состоит всего из двух компонентов и легок в приготовлении.

Техногенный грунт, полученный на основе сернисто-щелочных отходов нефтедобычи, может быть использован в качестве основы покрытий для устройства зеленых кровель. Такая технология решает задачу рациональной утилизации опасных отходов, а также сокращения нагрузок от собственного веса кровли на конструкции здания.

Разработана система для создания единого цветового оформления зданий в городе.

Сейчас в России возводится около 10 тыс. многоквартирных домов. Этот объем сдадут в ближайшие 2-3 года, затем начнется новое строительство. Из-за обилия жилых комплексов, оформленных в собственном стиле, возникает разрозненность цветовых решений, и общий вид города портится. В Пермском Политехе разработали систему для создания единого цветового оформления зданий в городе.

Командой исследователей зарегистрировано 3 базы данных, в одной из которых хранятся коэффициенты информационной значимости 35 спектральных цветов, используемых в Эйдос-приложении «Интеллектуальный спектральный анализ изображений фасадов жилых многоквартирных домов».

Ученые разработали автоматизированный способ выбора оттенков для фасадов. Это снизит объем работы архитекторов и специалистов смежных областей без потери качества.

Исследование провели с помощью отечественной системы «Эйдос-Х++», которая обучается с помощью визуального ряда. Ученые ПНИПУ собрали изображения фасадов многоквартирных домов 15 российских городов-миллионников. В результате интеллектуального анализа данных определили, что в разных городах, которые формируются под влиянием локальных факторов, можно установить закономерности и определить характерные цвета. Собранные изображения отсортировали и получили цвета, подходящие для крупнейших российских городов.

Сочетания, которые программа признает наиболее характерными, включаются в палитру, доступную для выбора при формировании колористического паспорта здания.

Разработано устройство для эффективной борьбы со льдом на дорогах.

Ученые Пермского Политеха разработали уникальную конструкцию, которая позволяет производить качественную укладку нагревательного элемента, исключая любые повреждения. Устройство повышает эффективность тепловых методов борьбы с гололедом.

Ученые разрабатывают специальное оборудование для устройства нагревательного элемента на основе геосетки, которое обеспечит ее качественную укладку и крепление на слой дорожной одежды из асфальтобетонной и цементобетонной смеси.

Главные проблемы при механической укладке нагревательного элемента — это разравнивание полотна и точное позиционирование анкерных (фиксирующих) креплений. Оборудование ученых содержит валики, которые обеспечивают постоянное натяжение материала и не позволяют ему смещаться во время укладки. А прижим и разравнивание осуществляется специальным брусом, следующим за валиками. Затем анкерное устройство закрепляет нагревательное полотно на покрытии.

Устройство позволяет перевозить большие рулоны длиной до 100 м и укладывать на обработанную битумом поверхность с плотным прижатием к дорожному покрытию. Автоматический процесс значительно ускорит и облегчит тепловое обустройство российских дорог, что в будущем позволит расширить круг применения такой технологии.

Робот с высокой точностью может провести диагностику промышленных металлоконструкций.

При строительстве линий электропередач, нефтяных и газовых трубопроводов, опор, колонн и мостов используют металлические конструкции, на которые распределяется вся нагрузка. От их качества во многом зависит долговечность и безопасность сооружения, поэтому необходим постоянный контроль состояния металлоконструкций, чтобы своевременно выявить возникающие дефекты и быстро предотвратить возможные аварии и другие проблемы в эксплуатации в будущем.

Молодые ученые Пермского Политеха разрабатывают робота, который контролирует и обслуживает объект на месте. Встроенная система диагностики обеспечит высокую точность и достоверность результатов, что значительно облегчит работу сотрудников промышленных предприятий и в два раза повысит эффективность предотвращения чрезвычайных ситуаций.

Установленные магнитные колеса позволяют роботу перемещаться по вертикальным и горизонтальным поверхностям металлических конструкций. С помощью камеры и антенны осуществляется связь с оператором и автономное управление. А аккумуляторы общей емкостью 200 Вт/ч обеспечивают до 5 часов работы.

В зависимости от поставленной задачи устройство оснащается датчиками ультразвукового или вибрационного контроля, которые проводят проверку внутренних дефектов емкостей и металлоконструкций. Также можно установить пульверизатор с резервуаром для антикоррозийной жидкости или электрический инструмент для механической обработки поверхностей.

Диагностировать и прогнозировать состояние объекта позволяет специальный датчик — электромагнитный акустический преобразователь, он принимает и преобразовывает ультразвуковые волны. По словам ученых, такой инновационный подход обеспечивает высокую точность и достоверность результатов диагностики.

В КБГУ разработали дрон для борьбы с обледенением крыш.

Беспилотный летательный аппарат способен обрабатывать химическими реагентами снежный покров на больших высотах, недоступных для коммунальных служб.

Дрон автоматически определяет уровень снега на крышах и рассчитывает необходимое количество реагентов для обработки заданной площади. За час он может обработать десяток многоэтажных домов. А система телеметрии позволяет оператору получать качественное видео, находясь на большом расстоянии. Мультикоптер способен поднять в воздух до 10 кг полезной нагрузки.

Разработана автоматическая тележка для перемещения грузов на производстве.

Разработка студентов ПНИПУ обладает интуитивно понятным интерфейсом для взаимодействия и гарантирует безопасность данных. Перемещение тележек отслеживается на сервере, который может быть расположен на самом предприятии.

Система способна работать среди людей: скорость тележек достигает 5 км/ч. Благодаря системе датчиков, включающей в себя лидары и ультразвуковые датчики, «Чебураторы» смогут не только останавливаться, чтобы пропустить проходящих мимо людей, но и объезжать статичные препятствия. Рама тележки оснащена передней мостовой колесной схемой, что позволяет преодолевать препятствия до 15 см в высоту и неровности поверхности до 7 град.

Конструкция тележки представляет собой платформу, которая двигается с помощью колесных модулей. Она может разворачиваться на месте, изменять направление движения без изменения ориентации корпуса или вместе с ним при необходимости. «Чебуратор» способен поднимать грузы массой до 3 тонн. Система спроектирована на большой объем нагрузок и скоростей. Тележку при необходимости можно дооснастить гидравлическим навесным оборудованием для захвата, стыковки или подъема груза.

Смоделирован робот для обработки и перемещения валов на предприятиях.

Ученые Пермского Политеха разработали модель робота-манипулятора, который позволит автоматизировать процессы работы с крупногабаритными валами. Манипулятор отличается от аналогичных моделей простотой изготовления основных узлов и обслуживания, надежностью механизмов, мобильностью, точностью движений. Его уникальность заключается в возможности точной настройки движений и высокой производительности.

Модель имеет массу почти 2000 кг, при этом может перемещать валы массой до 1 тонны.

В Пермском Политехе разработали модель для прогнозирования срока службы опорных частей мостового сооружения.

Опорные части принимают и перераспределяют нагрузки от мостового пролета, внешние сейсмические, ветровые и температурные воздействия на опору. Ученые разработали модель для оценки деформаций полимерных прослоек. Недостаток информации о свойствах этих материалов существенно сдерживает их применение. Модель учитывает характеристики смазки и полимеров, из которых изготавливают прослойки, а также влияние геометрии углублений под смазочный материал на конструкцию.

В результате расчетов выяснили, какие исследованные варианты обладают наилучшими свойствами. Антифрикционные прослойки значительно деформируются под нагрузкой от мостового пролета при отсутствии смазки в углублениях, так как полимерный материал стремится заполнить пустоты. Это может привести к потере балансировки и впоследствии к разрушению конструкции раньше срока эксплуатации. Полимерный и смазочный материалы находятся в состоянии всестороннего сжатия при работе опорной части в мостовом пролете. При этом трение неметаллических материалов при контакте со стальными элементами конструкции должно быть минимальным для улучшения характеристик скольжения балансира.

Трение полимера особенно влияет на поведение и износ конструкции. Его свойства позволили оценить характер деформирования прослойки для случая отсутствия смазки и показали, что, несмотря на сильное изменение геометрии, материал слоя скольжения может в полной мере выполнять необходимые функции и не допускает сцепления металлических элементов опорной части.

Ученые выяснили, как быстро и дешево контролировать качество грунта под фундаментом.

Во время строительных работ важно контролировать качество грунтовых конструкций, особенно тех, что работают под нагрузкой. Недостаточное уплотнение может привести к изменению расчетной схемы зданий и сооружений, а в будущем — к их разрушению.

Ученые Пермского Политеха протестировали экспресс-метод и опытным путем выяснили, что для определения качества грунтовой подушки в качестве критерия можно использовать динамический модуль упругости. Этот показатель определяется путем оценки степени уплотнения основания с помощью специального прибора — плотномера. Новый метод отличается быстротой вычислений и такой же точностью результатов, как и при лабораторных исследованиях, но на практике почти не применяется, потому что не описан в нормативных документах.

Для проверки экспресс-метода во время устройства песчаной подушки сначала проводили послойный контроль с помощью уже известных и «стандартизированных» показателей — по коэффициенту уплотнения и по модулю деформации на отобранных образцах грунта.

Затем ученые фиксировали новый показатель, динамический модуль упругости, с помощью плотномера. Его принцип работы основан на падении груза массой 10 кг с высоты 70 см на нагрузочную плиту диаметром 30 см.

Если определение коэффициента уплотнения и модуля деформации занимает от одного до 1,5 дней, потому что образцы грунта собирают и отправляют в лабораторию на изучение и анализ, то сейчас их можно рассчитать на месте строительства, используя данные нового критерия.

Ученые выяснили, что оценку качества уплотнения грунтовых сооружений, работающих под нагрузкой, эффективно проводить по показателю динамического модуля упругости. Результаты исследования могут послужить основой для корректировки нормативных документов по определению качества грунта.

Эвелина Ларсон

Фото: https://stroiteh-msk.ru, https://dronomania.ru,

Этот материал опубликован в июньском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать по ссылке: https://www.ancb.ru/files/pdf/pc/Otraslevoy_zhurnal_Stroitelstvo_-_2024_god_06_2024_pc.pdf