Цифровые сваи в виртуальном грунте

Юрий начал работать на кафедре инженерной геологии, оснований и фундаментов ИСиА САФУ еще на втором году студенческой жизни, а после получения диплома поступил в аспирантуру. Недавно он выиграл внутривузовский грант на исследования и сейчас занимается своим проектом под руководством доктора технических наук, профессора Александра Невзорова.

Молодой человек работает над новым методом прогнозирования несущей способности свай (максимальную нагрузку, которую способны выдерживать сваи, не теряя функциональных качеств) под существующими зданиями, то есть свай, находящихся под нагрузкой несколько десятков лет.

− Допустим, существует здание, которому уже 20–30 лет, и необходимо провести реконструкцию — надстроить один этаж, выполнить техническое перевооружение — поставить более тяжелые станки или увеличить нагрузку на существующие перекрытия, например, вместо офисов устроить торговый зал, — говорит Юрий. — Чтобы это реализовать, нужно знать несущую способность свай.

Как это делается сегодня? Определить несущую способность можно испытанием свай статической нагрузкой. При «статике» на срубленную сваю ставится домкрат, который ступенями наращивает нагрузку на сваю. По графику «нагрузка-осадка» и определяют предельно допустимую нагрузку. Несущая способность сваи, простоявшей пару десятков лет, от только что забитой отличается всегда в большую сторону. Если, например, она возросла на 20 тонн, то это и есть резерв, который можно использовать при реконструкции.

Исследование аспиранта САФУ позволит проектным организациям сократить издержки

Юрий Саенко планирует заменить дорогостоящие статические испытания численным моделированием. Чтобы достичь этой цели, в первую очередь необходимо определить весь спектр деформационно-прочностных свойств грунтов Архангельска. Для этого в распоряжении аспиранта САФУ современная лаборатория механики грунтов, содержащая американские автоматизированные комплексы Geocomp corporation. Во-вторых, следует провести анализ базы данных испытаний, выполненных сотрудниками кафедры, собрать информацию о несущей способности свай после забивки и после эксплуатации. В-третьих, нужны специализированные программы — молодой ученый использует пакеты прикладных программ PLAXIS (Нидерланды) и ANSYS (США). Все это и будет основой для создания расчетной модели. С ее помощью Юрий сможет определять несущую способность через любой промежуток времени после устройства свайного фундамента.

Почему так важно передать эти обязанности компьютеру? Главное — это серьезная экономия средств и времени. Кроме того, проводить статические испытания можно далеко не всегда, очень часто помехой служит высокий уровень грунтовых вод или стесненные условия. Исследование аспиранта САФУ позволит проектным организациям сократить издержки на реконструкцию и техническое перевооружение объектов капитального строительства.

Справка

Свайные фундаменты

Используются при наличии слабых грунтов на небольшой глубине, в частности для Архангельска такими грунтами является торф. Железобетонные сваи принимают на себя вес всего строения и передают его нижележащим слоям грунта, в нашем городе — ледниковым и морским суглинкам.

Прямая речь

Александр Невзоров,

заведующий кафедрой инженерной геологии, оснований и фундаментов, профессор, доктор технических наук

− За последнее время мы здорово продвинулись в изучении сезоннопромерзающих грунтов. Совместно с коллегами из ИМиКТ мы оборудовали полигон на базе «Илес». В грунт заложены датчики, с помощью которых ведутся длительные наблюдения за температурой и морозным пучением грунта. Все данные передаются через сеть, автоматически обновляется и анализируется база данных. Мы создали новый прибор для изучения морозного пучения, конструкция защищена двумя патентами. Аналогов ему пока в стране нет.

Сейчас кафедра участвует в интересном международном проекте по защите объектов культурного наследия. Наши специалисты выступают в качестве его соисполнителей и сотрудничают с учеными Сербии, Великобритании, Италии, Словении. Выполняются исследования по применению новых веществ, созданных с использованием нанотехнологий, для защиты от разрушения конструкций памятников архитектуры, в частности, кирпичной кладки.

Что касается обучения, нам очень серьезно удалось продвинуться во внедрении в учебный процесс численных методов проектирования оснований и фундаментов. Сейчас в нашем распоряжении последние версии самых распространенных прикладных программ, которыми пользуются геотехники всего мира. Студенты осваивают эти программы в ходе обучения, тем самым повышают свой профессиональный уровень, а значит, и цену на рынке труда после окончания университета.