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.
Концепцию создания в Забайкалье музея-заповедника кочевых культур «Сердце великой степи» презентовали 13 октября на Международной научно-практической конференции «Чингисхан. Наследие в евразийской государственности» в Чите. Её представила на панельной сессии в краевой филармонии и.о. министра науки и профессионального образования региона Наталья Викулова.
«У музея-заповедника предполагается четыре основных точки. Это урочище Делюн-Болдок в Агинском районе с визит-центром, а также три музейных павильона - в Кондуйском и Хирхиринском городищах - Борзинском и Приаргунском районах, Вал Чингисхана - в Забайкальском. Это будут благоустроенные точки притяжения, где можно будет узнать об уникальных находках тех времён», - рассказала Наталья Викулова.
На всех площадках уже провели полевые исследования и археологические раскопки.
«Сейчас формируем саму концепцию, которую презентуем федеральному минкульту в рамках закрытия Года объектов культурного наследия в Забайкальском крае. Если у нас всё получится, это будет первый музей-заповедник про кочевников на Дальнем Востоке», - добавила министр.
После того, как проект получит одобрение, предстоит разработать проектно-сметную документацию по объектам, передать землю для их размещения, а в 2027 году приступить к строительству.
Академик РАН, доктор исторических наук, профессор, директор института истории, археологии и этнографии народов Дальнего Востока Николай Крадин отметил, что научное сообщество будет продолжать раскопки на территории Забайкалья, чтобы способствовать созданию федерального музея.
«Речь идет о том, чтобы «завязать» самые яркие памятники археологии в единое инфраструктурное пространство. Это способствовало бы пропаганде памятников культуры Забайкалья и развитию туризма в регионе», - объяснил Николай Крадин.
На федеральный статус музея-заповедника рассчитывает Наталья Викулова, она же планирует подать заявку на включение расположенных на его территории археологических памятников в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Отметим, что в фойе краевой филармонии 13 октября прошла одноимённая с будущим музеем-заповедником выставка «Сердце великой степи», где представили уникальные археологические находки - некоторые из них обнаружили во время раскопок в Забайкалье.
Все экспонаты зрители смогут детально посмотреть ориентировочно в конце ноября.