Борис Николаевич Ким — проектировщик с 40-летним опытом работы. В его послужном списке около 3 тыс. проектов в Узбекистане и Казахстане. Последние пять лет он полностью отошел от дел и направил усилия своей компании ТОО «Новапроект» на внедрение идеи сейсмоизолирующего кинематического фундамента (СКФ).
14 ноября этого года в Шымкенте запланирована серия испытаний системы СКФ. В случае успеха можно будет говорить о возможности снижения себестоимости строительства на 30−40%. Если же использовать весь комплекс разработанных Борисом Кимом технологий, то экономию можно довести и до 50%. Корреспондент «Капитал.kz» связался с изобретателем накануне испытания, чтобы понять суть его изобретений.
Принцип ваньки-встаньки
Здания везде разрабатываются с учетом сейсмостойкости. Классическая система — усиление колонн нижнего этажа путем увеличения количества арматур, увеличения площади сечения колонн и так далее. Такой путь ведет к дополнительным затратам, примерно на 20−30%. А сейсмоизоляция не требует подобных затрат, поэтому экономит строительный бюджет.
Принцип работы нашей технологии… Детскую игрушку ваньку-встаньку знаете? Наш кинематический фундамент основан на том же принципе действия силы гравитации. В случае землетрясения кинематический фундамент отходит в сторону, и возвращающая сила тем сильнее, чем дальше фундамент сдвинулся от вертикального положения. Железобетонный кинематический фундамент возвращается в исходное вертикальное положение под действием силы тяжести здания.
В этом особенность и превосходство нашей сейсмоизолирующей системы над другими подобными решениями. Скажем, действие японских резинометаллических опор основано на том, что свинцовый сердечник, переложенный резиновыми прослойками и металлическими опорами, может перемещаться на 20−30−40 см. Иногда этого бывает недостаточно. Наш СКФ — сейсмоизолирующий кинематический фундамент, а сейчас мы рассчитали его характеристики для 10-этажного здания, может переместиться на 86 см в любую сторону и вернуться в исходное положение.
Система нивелирует ударную волну землетрясения любого направления, горизонтальную или вертикальную. Вертикальные волны маловероятны, но самые опасные, для них мы увеличиваем прочность фундаментов в 3−4 раза. Обычная нагрузка на 9-этажный дом, скажем, 420 тонн, поэтому прочность конструкции кинематического фундамента для такого здания мы создаем с запасом до 1200 тонн. Для 12−16-этажного дома обычная нагрузка 800 тонн, поэтому прочность фундамента мы закладываем 2400 тонн.
Как будут проходить испытания
В конце ноября мы проведем испытания сейсмоизолирующего кинематического фундамента. Это будет не микромодель, а настоящее трехэтажное здание, которое планируется эксплуатировать как коттедж гостиничного типа. На этой модели мы проведем все необходимые испытания, чтобы показать работоспособность системы СБК-СКФ — сборного безригельного каркаса с сейсмоихзолирующими кинематическими фундаментами.
Как моделируется ударная волна — мы оттянем наше здание в сторону при помощи тяговых усилий и отпустим трос. Например, для сдвига этой модели, нагруженной порядка 1000 тонн, необходимо приложить горизонтальное тяговое усилие от 10 тонн до 300 тонн. Тяговое усилие в 300 тонн мы создать не сможем, получится максимум 40 тонн.
Это даст возможность создать амплитуду колебаний в 150 см, по 75 см в каждую сторону. Амплитуда в 75 см для 3-этажного здания — это эквивалент 12-балльного землетрясения. Например, для 9-этажного здания амплитуда колебаний должны быть не менее 9 см. Мы же делаем амплитуду в одну сторону 75 см. Уверен, что здание выдержит и вернется в исходное положение. Также наше здание может выдержать разрывы земной коры шириной до 1 метра. То есть даже если фундаменты в случае землетрясения разойдутся на полметра каждый, здание не будет разрушено.
Буду ли я во время испытания находиться внутри? Конечно, нет, во время эксперимента надо успеть изучить множество нюансов — зафиксировать колебания и оценить, как в целом поведет себя конструкция.
Мы проведем серию испытаний, первые два сами с моим партнером по строительству, а потом уже пригласим и экспертов КазНИИСА, и участников строительного рынка разных стран. Есть в Казахстане строительные компании, которые заинтересованы во внедрении изобретения, это ведь не только сокращение издержек, но и безопасность людей.
Почему автор идеи реализует ее самостоятельно
Рынок ждет результата испытаний, но на этапе разработки помощи не было. Я прошелся по всем крупным строительным компаниям страны, у всех один ответ: дайте нам положительное заключение КазНИИСА, мы вам будем делать заказы. Все компании, в том числе и иностранные, стоят на одном: дайте нам испытания тестов, и тогда мы будем работать. Так что занимался всем этим я сам, есть соавторы, которые помогают. На проектную конструкторскую работу ушло 5 лет, оформлено 11 патентов на изобретения, теперь это все надо внедрить.
От рыночных заказов в 2015 году пришлось отказаться, тяжело работать в двух направлениях. Трачу заработанную раньше прибыль, других источников нет. Просто если я займусь тендерами, их надо обеспечивать, сдача проектов много времени отнимает. Поэтому решили заняться только изобретениями, чтобы довести до конца.
Я пытался получить поддержку в разных инстанциях, но в итоге пришел к выводу, что надо самому все заканчивать. Конечно, существует система грантов в министерстве образования и науки, в Национальном агентстве по технологиям и развитию. Я дважды участвовал в конкурсах, но нигде не добился инвестиций. Скажем, в НАТР, чтобы получить грант на 200 млн, надо иметь свои 200 млн, там софинансирование 50 на 50, у меня их нет. Даже деньги на строительство для тестового испытания не предусматриваются. Когда я попытался это обсудить, сослались на то, что я потрачу деньги на строительство. В общем, всегда находятся какие-то пункты, которые не учитывают специфику нашей работы.
Говорят: одни расходы у вас, а где выручка, где прибыль? Вот такая работа, одни только расходы. Или другая претензия: почему по вашему проекту вы все закупаете в Кыргызстане, в России, в Турции, почему сами не производите? А это связано с тем, что очень сложно найти производителя, который смог бы создать для нас сферическую поверхность, которая должна быть в основании колонны фундамента. Я и в Кыргызстан звонил, и в Россию, везде отказали. Только в Турции нашел производителя, который согласился выполнить заказ.
Там особенность какая: основание колонны сферическое, но в центре этой сферы надо оставить плоскую часть диаметром примерно 30 см. Это связано с тем, что дом, стоящий на фундаменте со сферическим основанием, возможно, будет легко раскачиваться от ветра. Чтобы этого не случилось, нижняя часть должна быть плоской.
Как проектировочная компания превратилась в стартап
Производство новой технологии всегда очень дорогое. Поэтому мы из проектировщиков переквалифицировались в стартап по производству фундаментов. Подали документы в Thech Garden, в феврале получили $20 тыс., добавили свои $50 тыс., и вот в ноябре проводим испытания.
Чтобы поставить выпуск кинематического фундамента на промышленный поток, нам нужны инвестиции порядка 600 тыс. евро. Надо приобрести промышленные вибраторы, промышленные столы, парогенераторы и так далее. Германское оборудование стоит больше 1 млн евро, итальянское 600 тыс. евро. И я остановился на этой сумме.
А пока мы создали минимально возможный продукт. Он позволит нам провести тестовые испытания и показать, что это работает. Для этого сами разрабатываем, сами ищем, где разместить заказ. Наши колонны очень сложные в производстве, чтобы создать экспериментальные образцы, ушло порядка трех лет. Зато наш фундамент внесли в реестр новых технологий министерства инновационного развития, поэтому к нам снисходительно относятся в КазНИИСА, работают с нами без договора, потому что за прототип нашего СКФ принят кинетический фундамент доктора технических наукт Ю. Д. Черепинского.
Консервативные нормы защищают рынок от некомпетентности
Строительная отрасль консервативна, она защищена со всех сторон СНИПами, нормами. Это хорошо, защита от некомпетентного проектировщика. Все новые элементы сейсмозащиты должны получать специальные техусловия в КазНИИСА. Это путь, по которому я сейчас иду: строю на свои деньги, все это опробую, провожу тесты, чтобы получить одобрение КазНИИСА. Так у меня было и с другим патентом — на бесчердачную вентилируемую кровлю. В советское время она была разрешена только для двухэтажных зданий, потом в Казахстане разрешили и для пятиэтажных. Но какая разница, 2, 5 или 9 этажей? Я изобрел двухслойную вентилируемую кровлю, сам испытал на 9-этажном здании. Получилось, что на последнем верхнем этаже, прямо под крышей, температура всего на полградуса выше, чем этажом ниже. А экономия для проекта — 10%. Прошло три года, пока это изобретение внесли в СНИПы.
Кинематические фундаменты применялись еще в советское время. В Иркутске жильцы такого дома при 7-балльном землетрясении ощущали легкое покачивание. Автор этой идеи — доктор технических наук Юрий Давыдович Черепицкий. Он проводил испытания на 9-этажном здании, колебания были порядка 10 см. Также в России есть разработки Станислава Семенова, он смог увеличить колебания до 18 см. Перемещения на 75 см никто не делал. У нашей идеи свои особенности, мы обсуждали их с Черепицким. Он последние годы жил в Канаде. С некоторыми моими идеями он сначала не соглашался, но потом все же признал мою правоту. Теперь мы ожидаем подтверждения этого на натурных испытаниях модели 3-этажного дома.
