В Пермском Политехе разработали сваи для регионов с морозной зимой
Исследователи из Пермского Политеха запатентовали программный комплекс, который рассчитывает оптимальную форму сваи в зависимости от особенностей грунта и его поведения при промерзании. Разработка позволяет снизить затраты при строительстве зданий и сооружений в регионах с морозными зимами.
В основе предлгагаемого учеными решения лежит математическое моделирование поведения влажного грунта при низких температурах – так называемого «морозного пучения», которое приводит к неравномерному подъему фундаментов и разрушению конструкций зданий. Традиционно эти риски стараются нивелировать за счет увеличения длины сваи, что в свою очередь приводит к удорожанию строительства.
Сейчас борьба с этим явлением приводит к увеличению затрат на проектирование, строительство и эксплуатацию зданий. Мы предложили снизить его негативное влияние с помощью изменения конфигурации сваи без увеличения ее длины. Новая форма позволила изменить направление сил морозного пучения таким образом, что они оказывают позитивный эффект, противодействуя подъему свай, – рассказывает одна из разработчиков, доцент кафедры строительного инжиниринга и материаловедения Пермского Политеха, кандидат технических наук Ольга Третьякова.
Ученые использовали конфигурацию сваи с верхним обратным конусом, повышенную несущую способность которой они доказали ранее. Теперь они разработали математическую модель взаимодействия сваи с промерзающим грунтом. Матмодель позволит не только прогнозировать поведение сваи, но и управлять им. Разработка поможет рассчитать оптимальные параметры сваи и угол наклона ее поверхности. Это необходимо для обеспечения равновесия сваи в грунте и целостности конструкций зданий.
Автоматизированный модуль, созданный учеными, позволяет получать 3D-модели и плоские изображения для рабочих чертежей. Сейчас исследователи изучают другие формы свай и разрабатывают усовершенствованный программный комплекс.
Окно ввода данных автоматизированного расчетного модуля
– Результаты нашего исследования позволят снизить стоимость сооружений. Их можно использовать при проектировании зданий в северных регионах России или в других странах, где актуальны явления сезонного промерзания и морозного пучения грунта.
Разработка, полагают ученые, будет перспективна для применения в строительстве гражданских и промышленных зданий, транспортных тоннелей и опор мостов.
Результаты исследования, которое соответствует направлению «Экология и безопасность территорий» Пермского НОЦ, ученые опубликовали в журнале Journal of Physics: Conference Series. Они уже запатентовали разработку и получили свидетельство о государственной регистрации программы для автоматизированного расчета сваи.
