Пермяки автоматизировали расчет осадки фундаментов по российским нормативам
Одна из самых ответственных задач при проектировании зданий — прогноз того, насколько просядет его фундамент. От этого напрямую зависят долговечность и безопасность всего сооружения. Традиционно инженеры используют для этого иностранные программы. Однако зарубежные аналоги не учитывают российские нормативы, вынуждая российских проектировщиков дополнительно адаптировать расчеты под отечественные требования. Ученые Пермского Политеха разработали первый в России программный модуль, который в автоматическом режиме выполняет все необходимые расчеты осадки фундамента по российским нормативам. Такой подход не только заменит ручные вычисления, но и сократит время проектирования.
Современное строительство сталкивается с фундаментальным вызовом — необходимостью обеспечивать долговечность, устойчивость и безопасность объектов в условиях ограниченных ресурсов и все более плотной городской застройки: только за 2024 год в России построили более 107 миллионов квадратных метров жилья.
Надежность любой инфраструктуры закладывается еще на этапе проектирования, где критически важно учитывать взаимодействие конструкций с естественной средой — грунтовым основанием. Оно представляет собой сложные, неоднородные системы, поведение которых под нагрузкой трудно предсказать без применения точных расчетов. Ошибки на этой стадии носят накопительный характер и могут проявиться спустя годы в виде деформаций, снижающих эксплуатационные качества застройки и приводящих к аварийным ситуациям. Особенно остро эта проблема стоит в регионах со сложными геологическими условиями, где риски непредсказуемой осадки грунта многократно возрастают.
Несмотря на существование мощных зарубежных систем проектирования, на рынке отсутствуют доступные программы, которые были бы напрямую адаптированы под актуальные российские нормативы. Иностранное ПО часто не учитывает требований, необходимых для расчета осадки фундаментов в отечественной практике.
Это означает, что инженеру приходится либо самостоятельно адаптировать результаты чужой программы под нормативы, либо делать это вручную. Кроме того, существующие инструменты часто оказываются слишком сложными и многофункциональными (то есть избыточными для этой задачи), а также не обеспечивают полного цикла вычислений, что в итоге увеличивает время проектирования и неизбежно повышает риск ошибок, связанных с человеческим фактором.
Ученые Пермского Политеха разработали первый в России программный модуль, который автоматически рассчитывает осадку фундамента по российским стандартам. Это позволит инженерам быстро получать точный результат, соответствующий всем отечественным нормативам. Статья опубликована в журнале «Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость».
Разработанный инструмент представляет собой специализированный программный модуль, встроенный в систему для черчения и проектирования AutoCAD. Ключевое преимущество такого решения в том, что при такой интеграции специалист сможет работать не только в этой системе, но и в ее российском аналоге nanoCAD. В будущем это позволит инженеру легко перейти на отечественное ПО без потери функциональности и необходимости переучиваться.
Программа ученых состоит из нескольких независимых блоков, каждый из которых решает свою конкретную задачу. В первую очередь, модуль выполняет автоматизированный расчет конечной осадки по методу послойного суммирования. Он предполагает, что грунт под фундаментом делится на слои, для каждого из которых отдельно выполняются вычисления, а затем складываются в итоговое значение. Алгоритм учитывает уровень грунтовых вод и суммирует деформации, полностью исключая арифметические и методические ошибки, присущие ручным вычислениям.
Также программа обеспечивает нормативное соответствие каждого расчета. Встроенный модуль автоматически извлекает и точно подставляет все необходимые нормирующие значения, что становится критически важным для прохождения государственных и технических экспертиз.
— Мы протестировали разработку на существующих инженерно-геологических данных и использовали реалистичные параметры фундамента и характеристики многослойного грунтового основания. Программа автоматически рассчитала два принципиально важных для проектировщика показателя. Во-первых, это суммарная осадка фундамента, дающая точное представление о степени просадки сооружения под нагрузкой. Во-вторых, алгоритм установил глубину, до которой распространяется деформирующее влияние возводимого здания. Этот показатель также необходим для оценки взаимодействия с подземными коммуникациями или соседними объектами, — рассказал Сергей Костарев, доктор технических наук, доцент кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» ПНИПУ.
Помимо числовых значений, программа сформировала графическую схему и на готовом чертеже отобразила все ключевые элементы: контур фундамента, все слои грунта, а также уровень грунтовых вод и как глубоко заложено основание. Важнейшим элементом визуализации стали эпюры напряжений — графики, демонстрирующие распределение давлений от собственного веса грунта и от внешней нагрузки сооружения по всей глубине массива. Такой инструмент позволяет проектировщику мгновенно выявить потенциальные проблемные зоны и принять обоснованное решение, экономя время на анализе и интерпретации данных.
Эскиз расчетной схемы фундамента: NL – граница природного рельефа, S1 – глубина заложения фундамента, K – глубина грунтовых вод, Z1 – нижняя граница сжимаемой толщи, 1–4 – инженерно-геологические элементы / © Пресс-служба ПНИПУ
— На практике программа работает следующим образом. Сначала она последовательно запрашивает все необходимые для расчета данные. Эти параметры стандартны и берутся из отчета о предварительных исследованиях участка перед строительством. После ввода данных модуль автоматически выполняет все вычисления по утвержденной методике, строго следуя требованиям российского свода правил. Инженер получает два ключевых результата: числовое значение осадки фундамента и готовую графическую схему для дальнейшего проектирования. Программа создана в строгом соответствии с нормативными документами, утвержденными Минстроем России, что гарантирует ее корректность для отечественного проектирования. При этом сам метод послойного суммирования считается универсальным, поэтому подобные расчеты можно применять для оценки осадки фундаментов на грунтах любой страны, — отметил Сергей Костарев.
Предложенная разработка предоставляет собой готовое решение для проектирования. Она закладывает основу для создания других отечественных инженерных программ, которые будут работать по российским нормам, стоить дешевле зарубежных аналогов и при этом превосходить их по удобству для решения конкретных задач.
Telegram 
Дзен 
VK В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Защитный жилет, протестированный в ходе миссии «Артемида I», реально защитил от космической радиации
Специальный пластиковый жилет смог существенно снизить дозу радиации, полученную манекеном во время тестового полета корабля Orion к Луне. По уровню защиты жилет не уступил специальному противорадиационному убежищу внутри корабля. В будущем такая экипировка позволит защищать астронавтов от солнечных вспышек во время полетов на Луну и Марс, минимально сковывая их работу.
В ранней Вселенной нашли черную дыру, спрятанную в плотной газовой оболочке. Ее необычные свойства могут объяснить, почему первые черные дыры росли с огромной скоростью, а также пролить свет на природу «маленьких красных точек».
Британские экологи выяснили, что большинство людей не догадываются о вреде солнцезащитных кремов для Мирового океана. Обзор научной литературы и локальный уличный опрос наглядно продемонстрировали разрыв между реальными экологическими угрозами и повседневными привычками покупателей.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Десятимесячный эксперимент в Антарктиде помог выяснить, что частые взаимодействия в замкнутом пространстве не сближают команду, а провоцируют рост недоверия, конфликты и падение продуктивности. Ученые уверены, что отсутствие личного пространства и постоянный контакт с одними и теми же людьми могут стать главными психологическими угрозами для экипажей будущих марсианских миссий.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно