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.
Первое пространство для развития креативной экономики построят «под ключ». Это означает, что подготовкой документации и непосредственно строительными работами будет заниматься одна организация. Контракт уже заключен, проектировщики из Бурятии прибудут в Амурскую область на следующей неделе.
Напомним, креативный кластер в областном центре создадут на месте старых казарм ДВОКУ по улице Зейской. Прежде они принадлежали Министерству обороны РФ. Сейчас переданы в оперативное управление заказчика – государственного казенного учреждения Амурской области «Строитель».
«Сейчас мы заступаем в важный этап, который определит каким в итоге будет будущий кластер. Подрядчику предстоит спроектировать два трехэтажных здания на участке площадью 0,9 гектара, а также разработать модель благоустройства прилегающей территории. То есть все, что обсуждалось ранее, было концепцией, а сейчас создается рабочая версия проекта, который и будет реализован», - рассказали в Центре развития территорий Амурской области.
Работы по проектированию планируется завершить в 4 квартале 2025 года. По их итогам подрядчик определит сроки строительства новых объектов.
Планируется, что в креативном кластере разместятся мастерские местных художников, лекторий, открытая библиотека, продюсерский центр, коворкинг, кафе, офисы и магазины, многофункциональные общественно-деловые площадки. Кроме того, будет рассмотрена возможность запуска образовательного центра, где специалисты могли бы организовывать курсы по различным направлениям креативных индустрий.
«В кластере будут представлены такие ключевые направления как архитектура, дизайн, медиа и коммуникации, цифровые технологии и IT, искусство и культура. Мы уже сегодня ведем переговоры с потенциальными резидентами, которые смогут в нем работать. А в рамках Амурского экономического форума, который состоится 24-26 мая, мы организуем федеральную сессию о перспективах развития креативной экономики на Дальнем Востоке, на которой презентуем в том числе модель работы будущего кластера с представителями креативного сектора и расскажем какие запросы к ним есть уже сейчас», - добавили в ЦРТ.
Напомним, работа по созданию креативного кластера в Благовещенске ведется по поручению председателя Правительства России Михаила Мишустина в рамках реализации долгосрочного комплексного плана социально-экономического развития города.