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.
Теперь площадь каждой новой территории комплексного развития в городе должна быть не менее 5 гектаров. Изменения в Правила землепользования и застройки (ПЗЗ) приняли сегодня депутаты городского Совета на внеочередной сессии. Поправки вступят в силу после публикации документа, и касаться будут только договоров КРТ, заключаемых по инициативе правообладателей.
В основу решения о площади был положен опыт строительства, накопленный в городе. 5 гектаров позволяют помимо жилья уместить комплексное благоустройство и отдельно стоящий объект социальной инфраструктуры, например детский сад ёмкостью 160-190 мест.
«Данную корректировку Правил землепользования и застройки мы рассматриваем как следующий шаг в улучшении градостроительной обстановки и ситуации в Красноярске. Ранее мы уменьшили коэффициент интенсивности жилой застройки до 0,5 в случае для обычной застройки и оставили его повышенным до 1,9 при наличии договора КРТ, ввели понятие «точечной» застройки, а теперь ставим перед собой задачу вести строительство не отдельными объектами – дом или жилищный комплекс, а микрорайонами», – рассказал Сергей Шикунов, заместитель главы города – руководитель департамента градостроительства администрации Красноярска.
Инициатива была разработана при взаимодействии с прокуратурой Красноярска и Красноярского края.
«Принятие поправок позволит обеспечить социальную ориентированность механизма КРТ посредством создания застройщиками полноценной инфраструктуры для комфортной жизни граждан. Органы власти при этом остаются активными участниками градостроительной политики, контролируя социальную наполняемость договоров КРТ и регулируя градостроительную деятельность застройщиков посредством утверждения планировочных решений», - сообщил прокурор Красноярска Валерий Юхновец.
В настоящее время в Красноярске заключено 24 договора о комплексном развитии территорий, из них 13 по инициативе правообладателей. Благодаря проектам КРТ в городе появятся благоустроенные территории, дороги, парковки, 6 школ, 29 отдельностоящих детских садов и во встроенно-пристроенных помещениях, учебный комплекс школа/детский сад на 670/280 мест, 4 спортивных объекта, 2 сквера, объект культурно-досугового назначения, 3 библиотеки, детская музыкальная школа, десятки квартир для сирот и переселенцев из аварийного жилья. Кроме того, будет сделан капитальный ремонт школы №66 на ул. Аэровокзальной, 4Г, а также расселено и снесено 9 аварийных домов.
«Благодарен депутатам за поддержку инициативы, которая была проработана совместно с прокуратурой. Она не касается уже выданных разрешений на строительство, реализуемых проектов комплексного развития территорий и находящихся уже на рассмотрении и согласовании. Тем не менее, здесь затрагивается системный вопрос в части застройки Красноярска и обеспечения микрорайонов, особенно новых, необходимой инфраструктурой, включая школы, детские сады, дороги, – прокомментировал временно исполняющий полномочия главы города Роман Одинцов. – Сегодняшнее решение принято в интересах жителей. При этом оно не останавливает работу в строительной отрасли и наше дальнейшее взаимодействие и с городским советом, и с застройщиками по совершенствованию подходов в градостроительной политике. Мы продолжим встречаться, обсуждать это направление. Есть видение, в каком ключе диалог будет идти дальше».