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.
Группа компаний «Северсталь Стальные Решения» завершила инвестиционный проект по развитию производства металлоконструкций на предприятии в Орле. Общий объём инвестиций в объект составил 3,5 млрд рублей. Проект реализован при поддержке Фонда развития промышленности РФ.
Новый производственный комплекс площадью 22 тыс. квадратных метров станет одним из крупнейших в России: он позволит производить 32 тыс. тонн металлоконструкций к 2028 году, что с учётом уже действующих мощностей в три раза увеличит объёмы производства металлоконструкций на площадке в Орле ‒ до 48 тыс. тонн продукции в год. Производственная линия нового комплекса включает полный цикл изготовления металлоконструкций: от раскроя металлопроката требуемой толщины до готовых изделий с финишным покрытием.
Проект по строительству нового производственного комплекса стартовал в 2023 году. Работы включали демонтаж незадействованных пролетов цеха действующего производства, на месте которых построено новое здание на металлокаркасе. К запуску производства установили девять единиц основного технологического оборудования: две дробемётные установки, три линии пиления-сверления, две установки плазменной резки, линию автоматической сварки (ЛАС) двутавровой балки и линию автоматической сварки коробчатой балки большого сечения. В России подобного агрегата ещё нет.
Средства в размере 691 млн рублей на закупку и монтаж основного технологического оборудования были выделены Фондом развития промышленности РФ по договору льготного займа.
«Запуск нового производства металлоконструкций – это стратегический шаг не только для нашей компании, но и для всей строительной отрасли страны. Уникальное оборудование поможет компании «Северсталь Стальные Решения» открыть для себя новые рынки и производить крупногабаритные тяжеловесные металлоконструкции на площадке в Орле. Благодаря нашему опыту производства комплексных решений из стали, сильной команде инженеров и развитой производственной базе компания «Северсталь Стальные Решения» готова предложить клиентам из нефтегазовой отрасли, промышленного и гражданского строительства полный цикл сервиса, включая полнокомплектные поставки, что однозначно укрепит их позиции на рынке», ‒ комментирует генеральный директор «Северстали» Александр Шевелёв.
Выход завода на проектную мощность запланирован к 2028 году. Инвестиционный проект позволил создать 330 рабочих мест, что увеличивает численность предприятия в два раза. К началу 2026 года здесь будут трудиться более 700 работников. Привлекаются кадры по востребованным специальностям: электрогазосварщик, газорезчик, слесарь по сборке металлоконструкций, маляр и операторы станков с ЧПУ.
«Мы вложили в этот завод не только современные технологии, но и уверенность в людях, которые будут здесь работать. Я благодарен каждому, кто участвовал в реализации этого амбициозного проекта. Помимо модернизации производственных мощностей мы одновременно возвели и обустроили новый двухэтажный бытовой комплекс площадью одна тысяча квадратных метров с современными душевыми и гардеробными для комфортного размещения персонала. Мы заинтересованы в обеспечении рабочими местами жителей нашего региона, в том числе будущих выпускников профильных специальностей местных учебных заведений, и со своей стороны предоставляем соискателям высокий конкурентный уровень заработной платы, полный соцпакет. Также работники предприятия, которые приобрели жилье в ипотеку, могут улучшить свои жилищные условия и воспользоваться комплексной программы поддержки сотрудников и членов их семей», – рассказал директор группы компаний «Северсталь Стальные Решения» Дмитрий Манаков.
««Северсталь Стальные Решения» ‒ давний и надёжный партнер Орловской области. Благодаря расширению производства металлоконструкций завод станет одним из крупнейших работодателей региона, укрепит промышленный потенциал Орловской области и, уверен, поможет привлечь новых инвесторов, в том числе из зарубежных стран. Успехов в работе и новых достижений!», ‒ отметил Губернатор Орловской области Андрей Евгеньевич Клычков.