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 Ижевске, на территории Парка им. С.М. Кирова, началось строительство семейного комплекса - спа-парка «Стихия воды». Планируется, что инвестиционный проект станет местом притяжения туристов из других регионов, а также удовлетворит потребность горожан в оздоровительно-развлекательном отдыхе у воды.
- Ежедневно спа-парк сможет принимать до 1200 посетителей. Наш комплекс ориентирован на то, что бассейны и водные аттракционы будут посещать, прежде всего, семьи с детьми. Основные ценности - это семейный отдых, формирование здорового образа жизни, - говорит Карина Шахтарина, руководитель проекта. - Завершения строительства ожидаем летом 2027 года, работать комплекс будет круглогодично, а всем посетителям будут доступны открытые и закрытые бассейны с подогреваемой водой, джакузи, бани, сауны, купели, солярий и многое другое. В качестве площадки для размещения объекта выбрали парковую зону, чтобы люди не просто посещали термальный комплекс, но и принимали водные процедуры в окружении деревьев, наслаждались природой.
Центральным объектом будущего комплекса станет открытый круглогодичный площадью более 650 кв. м с возможностью захода в бассейн из помещения, что особенно актуально в холодное время года. На улице в теплое время года будет действовать второй большой бассейн с аквапарком. Внутри комплекса будут доступны бассейн с морской водой, гидромассажный бассейн и зона джакузи. Два бассейна для детей, открытый и закрытый, оборудуют водными развлекательными аттракционами.
Посетителям будут доступны спортивные площадки, восемь бань и саун, купели с холодной водой. Любители релакса и тихого отдыха смогут воспользоваться услугами массажа, уходовых процедур для лица и тела. Кроме того, будут работать летнее кафе и точки общественного питания внутри комплекса.
Инвестиционный проект, который сейчас реализуется на территории Парка им. С.М. Кирова, позволит привлечь еще больше горожан к активному отдыху, увеличит туристический поток. В этом уверен Иван Романишин, генеральный директор АО «Парки Ижевска». Вместе со строительством спортивно-оздоровительного комплекса будет реконструирована дорога, которая ведет от ул. Песочной до входа в новый спа-парк. Кроме того, строители оборудуют безопасные тротуары и систему ливневой канализации, установят дополнительные уличные светильники, обустроят парковку на 100-150 машиномест.
Сейчас на месте спа-комплекса обустраивается котлован, закладываются фундаменты будущих бассейнов и зданий. В настоящее время при проведении строительных работ сохранены все деревья. Подрядчик организует весь процесс таким образом, чтобы максимально оставить зеленые насаждения. Сейчас разрабатывается план таксации территории, планируется убрать только аварийные деревья, которые небезопасны для посетителей.
- Кроме инвестиционного проекта в Парке Кирова у нас сейчас в разработке еще несколько подобных проектов строительства термальных комплексов в разных районах города, что позволит «закрыть» запрос наших жителей на активный оздоровительный отдых у воды, - сказал Евгений Хафизов, заместитель главы Администрации Ижевска. - Каждый такой проект - это точка притяжения горожан, туристическая привлекательность, дополнительное благоустройство территорий, а также новые рабочие места.