Учёные разработали цифровой метод защиты свайных зданий от землетрясений

Москва. 10 июня. ГеоИнфо — Российские исследователи создали новый вычислительный метод и специализированное программное обеспечение, позволяющее с высокой точностью моделировать сейсмическое воздействие на многоэтажные здания, построенные на свайных фундаментах. Разработка особенно актуальна для регионов Крайнего Севера, где строительство осложняется не только суровыми климатическими условиями, но и таянием вечной мерзлоты и сейсмической активностью. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на Центр научной коммуникации МФТИ, передает «Заполярная Правда».

Ключевым элементом нового подхода стало создание цифровых двойников зданий. Эти виртуальные модели позволяют прогнозировать сценарии сейсмического воздействия ещё на стадии проектирования. Как пояснила профессор МФТИ Алёна Фаворская, это даёт проектировщикам мощный инструмент для оптимизации конструкций до начала строительства.

Особую значимость метод приобретает в условиях Крайнего Севера, в том числе для таких городов, как Норильск, где в рамках программы реновации активно строится новое жильё. В подобных регионах свайные фундаменты являются наиболее подходящим вариантом, однако для их надёжности необходимы точные расчёты устойчивости к возможным сейсмическим нагрузкам.

Разработка российских учёных стала ответом на ограниченность существующих методов моделирования: одни из них чрезмерно упрощают процессы, другие требуют слишком больших вычислительных ресурсов. В новом подходе применён сеточно-характеристический метод, зарекомендовавший себя в задачах динамики сплошных сред, а также ряд приёмов, упрощающих расчёты при относительно простой геометрии зданий.

Полученные с помощью цифровых двойников данные позволили исследователям более точно оценить влияние различных факторов: от форм просадки грунта и типа сейсмических волн до архитектурных особенностей зданий. В частности, установлено, что короткие сваи длиной 6 метров, используемые в малоэтажном строительстве, требуют большего запаса прочности, чем длинные сваи длиной 15 метров.

Как отметил профессор МФТИ Игорь Петров, точное моделирование не только повышает безопасность зданий, но и снижает экономические риски, позволяя частично заменить дорогостоящие натурные испытания на вибростендах. Особенно это важно при необходимости детального анализа просадок между сваями — характеристики, которую крайне сложно воспроизвести в реальных условиях с нужной точностью.

Разработка открывает новые возможности для строительства в сейсмоопасных и климатически сложных регионах и в перспективе может стать ключевым элементом системы обеспечения сейсмостойкости российской инфраструктуры.