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.
В рамках приоритетного проекта Петербурга «Комфорт и уют в городе» завершена модернизация системы наружного освещения площади Воинской Славы в Красном Селе. Специалисты СПб ГБУ «Ленсвет» установили 60 современных энергоэффективных светодиодных светильников взамен устаревших натриевых.
Замена натриевых светильников мощностью 150, 250 и 400 Вт на современные аналоги мощностью 120 и 240 Вт позволит сократить энергопотребление вдвое. Теплый свет новых фонарей повысит чувство безопасности у пешеходов. После замены старых ламп на площади лучше видны дорожные знаки, разметка и съезды на прилегающие улицы.
«Обновление освещения на площади Воинской Славы в Красносельском районе в год 80-летия Великой Победы – дань уважения подвигу и вклад в создание комфортной среды. Светодиоды добавили яркости, подчеркнули монументальность композиции с Аркой Победы. Модернизация системы освещения дополнила общественное пространство, созданное в 2024 году на прилегающей к площади Воинской Славы территории», – отметил Александр Беглов.
Он напомнил, что в 2025 году в городе планируется заменить 25 тысяч устаревших натриевых ламп. Доля светодиодных фонарей в Петербурге сейчас превышает 63%.
В одном только Красносельском районе для освещения улиц, кварталов и парков уже применяется 84% светодиодного оборудования. С начала года здесь заменили 1908 натриевых светильников на светодиодные.
Губернатор подчеркнул, что масштабная работа по переходу на светодиодное наружное освещение реализуется в Петербурге с 2019 года. Приоритетный проект «Комфорт и уют в городе» включает замену до 2030 года 75 тысяч светильников на светодиодные лампы.
В последние месяцы наружное освещение было обновлено на улице Седова в Невском районе, на проспекте Энтузиастов в Красногвардейском районе, на Стародеревенской улице в Приморском районе, на Шлиссельбургском шоссе в Колпинском районе, а также на всем протяжении шестикилометрового Усть-Ижорского шоссе в Колпинском и Пушкинском районах. Светодиодные фонари также появились на Чугунной улице в Калининском районе, Витебской Сортировочной улице во Фрунзенском районе, 6-й Советской улице в Центральном районе.