Петербургские ученые разработали уникальные сваи для устойчивого строительства на вечной мерзлоте
Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали конструкцию облегченной буроопускной сваи из стеклопластика со сниженной материалоемкостью, а также создали адаптивную цифровую модель, позволяющую прогнозировать ее поведение в многолетнемерзлых грунтах. Разработка имеет большой потенциал внедрения при строительстве инфраструктуры в Арктике. Работы осуществлялись при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030».
Строительство на территориях распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) сопряжено с высокими рисками деформаций и разрушений фундаментов из-за сложных геокриологических условий и изменения климата. Широко применяемые сегодня традиционные решения имеют высокую стоимость и при этом недостаточно надежны и адаптивны к неоднородным грунтам, что особенно критично для развития инфраструктуры в Арктической зоне.
Исследователи Научно-технологического комплекса «Новые технологии и материалы» Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ создали конструкцию буроопускной сваи из стеклопластика, применив оригинальную технологию изготовления макетов. Она заключается в особом способе намотки армирующего материала. Все это позволило снизить вес конструкции сваи более чем на 6%, а материалоемкость – на 5% при одновременном росте несущей способности по сравнению с традиционными решениями.
Кроме того, инженеры разработали адаптивную цифровую модель взаимодействия сваи с многолетнемерзлыми грунтами. Такая модель способна прогнозировать поведение сваи в ММГ грунте с точностью до 95%. Технология объединяет стендовые испытания (которые проводятся в Якутске) и цифровое моделирование, позволяя оперативно подбирать оптимальные параметры свай под нестандартные и разнородные грунтовые условия.
Как отметил инженер-исследователь НТК «Новые технологии и материалы» Иван Карпов, работа над проектом потребовала нестандартного синтеза материаловедения и цифрового инжиниринга.
«Нам удалось не просто создать более легкую и прочную сваю, а сформировать целостную технологию – от виртуального проектирования до стендовых испытаний, адаптированную под экстремальные условия Арктики. Это результат, который делает строительство на вечной мерзлоте не только более надежным, но и экономически оправданным» – прокомментировал он результаты работы.
Разработка «политехников» позволяет снизить общие затраты на возведение фундаментов в условиях многолетнемерзлых грунтов до 10% за счет использования полимерных материалов, новой конструкции сваи, а также ускорения проектирования с помощью цифровой модели. Повышенная надежность фундаментов снижает риски аварий и дорогостоящих ремонтов, обеспечивая долгосрочную устойчивость объектов инфраструктуры, что особенно актуально для территорий Крайнего Севера. Новая технология может быть востребована в нефтегазовой отрасли, энергетике и жилищном строительстве, а ее масштабируемость дает большие возможности коммерциализации.
«Эта перспективная разработка является еще одним важным результатом петербургских исследователей, достигнутым в ходе реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Ее применение будет во многом способствовать обеспечению национальных интересов освоения и развития Арктической зоны нашей страны. Сегодня на базе петербургских вузов и научных организаций развернута масштабная работа в этом направлении. Мы и дальше будем оказывать им необходимую поддержку. Развитие науки и новых технологий – один из ключевых приоритетов для нашего города, - подчеркнул Владимир Княгинин.
В планах разработчиков до 2030 года пройти путь от стендовых и натурных испытаний до опытно-промышленной эксплуатации и промышленного освоения технологии. Планируется полная верификация цифровой модели, патентование ключевых решений и разработка регламентов серийного производства свай. В перспективе технология может быть внедрена в строительные нормы. Дальнейшее развитие проекта предполагает масштабирование производства и адаптацию решения под различные типы многолетнемерзлых грунтов.
Комитет государственного строительного надзора и государственной экспертизы Ленинградской области выдал разрешение на ввод в эксплуатацию детского сада на 125 мест в жилом комплексе ЦДС «Новые Горизонты».
Объект дошкольного образования расположен рядом с третьим и четвертым участками проекта ЦДС «Новые Горизонты». Зданию присвоен адрес: Ленинградская область, Всеволожский муниципальный район, Бугровское городское поселение, город Бугры, улица Тихая, строение 11, корпус 2. Общая площадь двухэтажного ДОУ составляет 3957 кв. м.
Детский сад сможет принять до 125 воспитанников и рассчитан на шесть групп: одну ясельную для детей в возрасте до трех лет и пять групп для детей в возрасте от трех до семи лет. Для каждой группы предусмотрена отдельная ячейка, оснащенная спальней-игровой, буфетной и туалетной комнатами, а также гардеробом. По правилам пожарной безопасности, каждое групповое помещение обеспечено двумя рассредоточенными эвакуационными выходами, ведущими к разным лестничным клеткам.
Для занятий с детьми в здании предусмотрены музыкальный и физкультурный залы, кружковые помещения, кабинеты психолога и логопеда, медицинский блок и пищеблок. Для обеспечения дополнительной связи между этажами в детском саду установлен пассажирский лифт грузоподъемностью 1000 кг.
Главный вход в здание спроектирован на уровне земли для удобства маломобильных групп населения. На благоустроенной территории детского сада расположены прогулочные и игровые площадки. Для ясельной группы предусмотрен отдельный вход, ориентированный на площадки для детей в возрасте до трех лет. Проход в дошкольное учреждение осуществляется с помощью системы контроля доступа.