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.
Губернатор Александр Беглов и председатель Законодательного Собрания Санкт‑Петербурга Александр Бельский осмотрели сегодня железнодорожную станцию «Новая Лахта» на Приморском шоссе. Новый объект призван улучшить транспортную доступность расположенного рядом общественно-делового комплекса «Лахта-центр» и прилегающих микрорайонов.
Сотрудников и гостей самого высокого небоскреба Европы к пассажирской платформе приводит подземный переход длиной 240 метров. Это один из самых длинных пешеходных тоннелей Северной столицы, не связанный с метро. Построенный на средства бюджета Петербурга, он позволяет безопасно пересечь Приморское шоссе, Высотную улицу и перспективное продолжение Шуваловского проспекта к северу от железной дороги.
«В сотрудничестве с ОАО «РЖД» мы создали новый элемент транспортного каркаса. «Лахта-центр» и прилегающая к нему территория уже стали значимой точкой притяжения для горожан и туристов. Когда Общественно-деловой комплекс заработает на полную, путь к нему по железной дороге станет одним из наиболее быстрых и удобных. Важно, что станция построена в едином стиле с Лахта-центром, по самым современным технологиям. Пешеходная инфраструктура, введенная вместе с платформой, учитывает перспективы развития этой части Приморского района», - отметил Александр Беглов.
Платформа остановочного пункта «Новая Лахта» может принимать все типы подвижного состава пригородного сообщения. Она целиком прикрыта навесом, надёжно защищающим пассажиров от осадков. Установлены современные системы навигации со световыми вывесками, электронными табло и мониторами. По краю платформы выполнена тактильная разметка для слабовидящих. Ожидать поезда в комфортных условиях помогут скамейки из современных композитных материалов.
Подземный пешеходный переход оборудован 5 лифтами для людей с ограничениями по здоровью. Пол тоннеля облицован гранитом, стены – металлокерамическими панелями. Проектом также предусмотрена система обогрева ступеней и пандусов, которая предотвратит образование наледи.
Для обеспечения транспортной доступности «Лахта-центра» также продолжается строительство магистрали М-32. Проект реализуется в рамках одного из десяти приоритетов развития Петербурга – «Удобный общественный транспорт». Скоростная дорога соединит Приморское шоссе с перспективной трассой М-49, подключит поселок Ольгино и новые кварталы Юнтолово к городской улично-дорожной сети.
На развязке магистрали М-32 с Приморским шоссе уже возведены 12 из 23 монолитных железобетонных опор. Общая строительная готовность путепровода достигла 20%.
После завершения строительства М-32 будет построено ещё два лестничных спуска в пешеходный тоннель у перспективных остановок общественного транспорта на Приморском шоссе.