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.
Туристический комплекс острова Завьялова официально открылся для отдыхающих в Магаданской области. Красную ленточку разрезали губернатор Колымы Сергей Носов и инвестор туркомплекса Игорь Донцов.
«Инфраструктура острова развивается при поддержке полпреда ДФО Юрия Трутнева и во взаимодействии с пограничной службой. Проложены экотропы, обустроены площадки для наблюдения за животными, организована морская рыбалка. Ранее на Завьялова были переселены овцебыки, снежные бараны и северные олени. Развитию внутреннего туризма в Магаданской области уделяется большое внимание. Совместно с Минвостокразвития России и ВЭБ.РФ реализуем проект Морского туристического центра в бухте Нагаева, который также позволит обеспечить безопасную и комфортную доставку отдыхающих на острова», – отметил губернатор Магаданской области Сергей Носов.
Еще девять лет назад здесь были только голые камни. Идея создания базы отдыха появилась в 2016-м, а уже в 2021 году начали строительство. Вместе со стройматериалами и специалистами на остров стали прилетать и новые хозяева. Первыми на туманные склоны высадились овцебыки. Для них создали комфортные условия, и вскоре животные начали приносить потомство. В 2020-м они разделили остров со снежными баранами, а в 2025 году здесь появились первые олени.
Сейчас на базе готово административное здание, в котором расположились столовая, зона для тенниса и бильярда, кинотеатр. Готова и первая очередь домов. Уже в следующем году красные ленты планируют перерезать в день открытия второй очереди, а пока с их помощью размечены будущие участки.
Чтобы гости смогли ближе познакомиться с природой, на острове разрабатываются пешие маршруты.
«У нас два маршрута будет. Один здесь по береговой линии на мыс южный, где была метеостанция. Мы планируем ее восстановить, люди смогут туда дойти, там переночевать. Второй маршрут будет на самую высокую точку – на гору Алеут, она более тысячи метров», – отметил инвестор туристического комплекса «Остров Завьялова» Игорь Донцов.
Туристическая база уже прошла тестовый запуск. За лето сюда приехало больше 600 туристов. Гости острова не только изучают природу, но и влияют на то, как будет выглядеть комплекс.
«Я очень люблю наблюдать за туристами, которые приезжают к нам на остров. Здесь, например, было постоянное скопление туристов, садились на камень, это было неудобно. Мы с нашей командой приняли решение поставить такую замечательную скамейку. Все, что вы видите – работа с деревом, с камнем – это результат нашей командной работы», – сказал руководитель туристического комплекса «Остров Завьялова» Алексей Лаза.
Безусловно, самый интересный и интригующий объект – это 14-метровый скелет. Гренландский кит прибыл с берегов Чукотки. На его сборку потратили практически полтора месяца. Говорят, самое сложное – сделать так, чтобы конструкция выдержала местные ветра.
Суровый климат острова диктует и время работы туркомплекса. Он не будет круглогодичным. Сезон начинается примерно к концу весны и заканчивается в октябре. Добираться на остров туристы смогут морем. Это дополнительный виток развития туризма на Колыме и привлечения в регион гостей. Уникальный для Магаданской области объект в центре нетронутой природы.
Сразу после торжественного открытия туристический комплекс уйдет на зимние каникулы. На острове останутся лишь его обитатели и сторож. Но уже к концу мая они тепло встретят новых гостей.