В условиях плотной городской застройки возведение нового здания осложняется множеством факторов. В частности, устройство свайного фундамента ударными методами вызывает колебания, которые могут повредить соседние постройки. Раньше расчет безопасного расстояния до существующих рядом сооружений инженеры проводили вручную, что часто приводило к некорректным результатам и занимало много времени. Сегодня современные технологии дают возможность повысить качество этого процесса. Ученые Пермского Политеха разработали программу, которая позволяет быстро в полевых условиях определить минимально допустимое расстояние до существующего здания. По сравнению с ручными расчетами, способ обеспечивает девяносто пятипроцентную точность.
В ПНИПУ разработали программу для безопасного возведения зданий в плотной застройке / © Walter Martin, Unsplash
На программное обеспечение выдано свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службой по интеллектуальной собственности. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Свайный фундамент служит в качестве несущего элемента для жилых зданий, коммерческих сооружений, трубопроводов и многих других сооружений. При его проектировании важно учитывать, как забивка свай повлияет на близлежащие здания. Необходимо правильно рассчитывать расстояние между ними, чтобы возникающая вибрация от забивки свай в грунт минимально воздействовала на соседние постройки и не привела к их повреждению.
В настоящее время такие расчеты выполняются вручную по методикам ведомственных строительных норм (ВСН 490-87) на основе приведенных там графиков и формул. Они устанавливают предельные уровни колебаний грунта и определяют безопасную зону их влияния. Однако это занимает большое количество времени, а также часто приводит к ошибкам и неточностям из-за человеческого фактора. Новые технологии позволяют интегрировать положения этой методики в более современные подходы к расчетам.
Ученые Пермского Политеха представили программу, которая на основе исходных данных о типе грунта и состоянии сооружений автоматически определяет возможность погружения свай вблизи существующих зданий в соответствии с ВСН 490-87. Решение исключает ошибки, возникающие при ручном расчете, и делает процесс доступным даже в полевых условиях.
ПО включает в себя пользовательскую форму ввода данных (свойства грунта, параметры свай и зданий), внутреннюю расчетную часть и форму вывода полученных результатов в удобном для специалиста текстовом виде.
На основе введенных характеристик программа рассчитывает минимально допустимое расстояние до соседних объектов, при котором их устойчивость не нарушится.
– Существуют коммерческие программы для подобных геотехнических расчетов (например, Plaxis 3D Dynamics). Однако они требуют специальных навыков работы с ПО, имеют высокую стоимость по сравнению с нашей и не адаптированы под стандартную методику (ВСН 490-87). Также в основном они ориентированы на сложное моделирование, тогда как на практике часто требуется лишь определение допустимого расстояния для забивки свай без детального моделирования, – объясняет Александра Еремина, инженер первой категории кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ.
Политехники отмечают, что теперь графики, необходимые для расчета безопасного расстояния, полностью оцифрованы и переведены в алгоритмы, которые исключают субъективные ошибки, возникающие обычно при ручном расчете, и сводят к минимуму человеческий фактор. Нужно лишь ввести в систему исходные данные и пользователь в течении 3-5 минут получит готовый результат без необходимости работать с графиками вручную.
– Мы провели натурные испытания относительно трех зданий и сооружений, замерив параметры вибраций при реальном погружении свай. Результаты подтвердили надежность программы. Наше решение обеспечивает точность 90-95% по сравнению с ручными расчетами, поскольку исключает человеческий фактор и строго следует алгоритмам, – добавляет Александра.
Программа ученых Пермского Политеха уже готова к использованию в проектных организациях и строительных компаниях. Ее применение позволит снизить риски повреждения существующих близлежащих зданий при возведении новых и ускорить подготовку к строительным работам в стесненных условиях.
