Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали инновационную конструкцию облегченной буроопускной сваи из стеклопластика и адаптивную цифровую модель, позволяющую с высокой точностью прогнозировать ее поведение в многолетнемерзлых грунтах.
Работы выполнялись в рамках федеральной программы «Приоритет-2030» и направлены на развитие технологий строительства в Арктической зоне, где фундаментные системы испытывают серьезные нагрузки из-за сложных геокриологических условий и изменений климата.
Новая конструкция и снижение материалоемкости
Исследователи Научно-технологического комплекса «Новые технологии и материалы» Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ применили оригинальную технологию изготовления макетов свай. Она основана на особом способе намотки армирующего материала, что позволило снизить:
- вес конструкции более чем на 6%,
- материалоемкость на 5%,
- при этом повысить несущую способность по сравнению с традиционными аналогами.
Это решение делает сваю более устойчивой к нагрузкам и деформациям, что особенно важно для объектов на вечной мерзлоте.
Цифровая модель поведения свай в мерзлоте
Одновременно инженеры создали цифровую модель взаимодействия сваи с ММГ-грунтами, обеспечивающую прогнозирование поведения конструкции с точностью до 95%.
Модель сочетает результаты стендовых испытаний в Якутске с данными цифрового моделирования, что позволяет быстро адаптировать конструкцию под реальные геологические условия конкретного участка.
Инженер-исследователь НТК «Новые технологии и материалы» Иван Карпов подчеркнул:
Нам удалось не просто создать более легкую и прочную сваю, а сформировать целостную технологию — от виртуального проектирования до испытаний, адаптированную под экстремальные условия Арктики. Это делает строительство на вечной мерзлоте не только надежным, но и экономически оправданным
Экономический эффект и потенциал применения
Применение стеклопластиковых свай и цифрового моделирования позволяет снизить затраты на возведение фундаментов до 10% за счет:
- уменьшения веса и материалоемкости конструкции,
- оптимизации параметров свай под реальные условия,
- ускорения этапа проектирования.
Повышенная надежность конструкций снижает риски аварий и дорогих ремонтов, обеспечивая устойчивость инфраструктуры на Крайнем Севере.
Разработка может применяться в нефтегазовой отрасли, энергетике и жилищном строительстве, а ее масштабируемость открывает возможности для коммерциализации и включения в строительные нормы.
Перспективы проекта
До 2030 года команда СПбПУ планирует пройти путь от стендовых и натурных испытаний до опытно-промышленной эксплуатации и серийного производства свай.В планах — патентование ключевых решений, полная верификация цифровой модели и разработка регламентов промышленного применения.
Вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин отметил:
Разработка политехников — пример того, как наука Санкт-Петербурга решает задачи национального уровня. Такие технологии помогут России укрепить позиции в освоении и развитии Арктической зоны