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.
Памятник возведен на пересечении улицы Кутузова и проспекта Курако. Скульптура высотой 3,2 метра установлена на гранитном постаменте высотой 4,2 метра с опоясывающим бронзовым горельефом. Полководец изображен со шпагой в правой руке и Казанской иконой Божией Матери — в левой. Это воплощение не только ратной, но и духовной силы Отечества. Ногами Кутузов попирает французский штандарт с орлом и инициалами императора Наполеона. Поверженные знамена — символ поражения не только наполеоновской Франции, но и ее многочисленных союзников. На горельефах постамента образно представлены две эпохи — две Отечественные войны: 1812 и 1941-1945 гг.
Казанская икона Божией Матери — покровительница полководца. В 1813 г. Михаил Илларионович Кутузов был похоронен в Казанском соборе в Санкт-Петербурге. Золотая шпага с алмазами и лавровыми венками из изумрудов была почетной наградой, врученной Михаилу Кутузову после Бородинского сражения.
Открытие монумента стало частью Всероссийского военно-исторического форума «Михаил Кутузов — история великих побед», который проходит в Кузбассе.
Также на торжественном открытии присутствовали представители фонда им. Михаила Илларионовича Кутузова. По инициативе фонда реализован проект по созданию и установке памятника великому полководцу.
Губернатор Кузбасса подчеркнул, что появление памятника легендарному генерал-фельдмаршалу именно в Новокузнецке — не случайность.
«История города тесно связана с его именем. Предок полководца, Федор Голенищев-Кутузов, служил воеводой Кузнецкого острога, а сама улица получила название в честь награждения Кузнецкого металлургического комбината орденом Кутузова I степени. Монумент Михаилу Илларионовичу Кутузову станет воплощением нашей исторической памяти. Он будет стоять века и напоминать жителям Новокузнецка и гостям города о силе духа, мужестве и мудрости нашего великого народа!» — подчеркнул губернатор Илья Середюк.