Ученые Политехнического института ДВФУ в рамках государственной программы «Приоритет-2030»разработали методики комплексных испытаний материалов трубошпунтов, используемых на морском шельфе в Арктическом регионе, а также сформировали базу данных проектирования новых и реконструкции действующих гидротехнических сооружений на морском шельфе. Это открывает новые возможности для транспортировки грузов и развития экономики, а также обеспечивает надежность и безопасность гидротехнических сооружений.
Арктический регион отличается наличием вечномерзлых грунтов, которые имеют свои уникальные физические и механические свойства. Эти особенности очень важны для выбора технологии строительства и типа конструкций, а также их несущих элементов. Одним из ключевых факторов, влияющих на выбор конструктивных решений, является значительная удаленность мест строительства от строительно-индустриальных баз и сложность освоения строительных площадок. Все эти факторы создают особые требования к проектированию и строительству гидротехнических сооружений в условиях Крайнего Севера. Поэтому здесь необходимы разработки новых конструктивных и технологических решений, которые будут адаптированы к экстремальным арктическим условиям.
Для этого инженеры ДВФУ в рамках программы «Приоритет-2030» сосредоточились на решении задач физических и химических свойств материалов в условиях Арктики. Разработка имеет перспективы применения при строительстве и реконструкции гидротехнических сооружений портов, газо- и нефтедобывающих платформ.
Ученые подготовили лабораторный образец для проведения комплексных исследовательских испытаний металла шпунта трубчатого сварного (ШТС). В процессе испытаний оценивается прочность трубошпунтов в различных условиях эксплуатации: испытания на ударный изгиб, для оценки устойчивость материала к динамическим нагрузкам при различных температурах. Данные комплексные испытания должны подтвердить, что трубошпунты могут выдерживать изгибы под воздействием внешних нагрузок, таких как давление грунта или волн. Важным этапом станут испытания на излом полнотолщинных проб и растяжение в направлении толщины, для оценки прочности соединения.
«Применение шпунтовых трубных свай и трубошпунтовых конструкций в строительстве гидротехнических сооружений на севере России демонстрирует высокую эффективность в условиях экстремальных температур и агрессивного внешнего воздействия. Эти конструкции обеспечивают устойчивость к низким температурам, коррозии и механическим нагрузкам, что делает их незаменимыми для развития портовой инфраструктуры в Арктической зоне. Наш коллектив разработал модель, описывающую воздействие внешних агрессивных, климатических факторов и эксплуатационных нагрузок на работоспособность и срок службы ШТС и других трубошпунтовых конструкций для портовых гидротехнических сооружений. Такая модель позволит сократить расходы и сроки проектирования новых и реконструкции действующих портовых гидротехнических сооружений», — рассказал директор центра компетенций в области испытания материалов Департамента промышленной безопасности Политеха ДВФУ Антон Погодаев.
В рамках коррозионных испытаний научный коллектив определит скорость общей коррозии и потенциалы коррозии, а также склонность к коррозионному растрескиванию методами медленного одноосного растяжения и консольного изгиба со ступенчато возрастающей нагрузкой. Эти исследования позволят глубже понять поведение материала в условиях комбинированных нагрузок и коррозии, что является ключевым для обеспечения долговечности и надежности конструкций из трубошпунтов.
Отметим, что в программе социально-экономического развития Дальнего Востока особое место уделяется вопросам обеспечения доставки и вывоза продукции с территорий, расположенных в Арктическом регионе, это необходимо, в том числе для развития добывающих производств крупнейших корпораций. С этой целью Правительством РФ ставится задача интенсивного развития экспортной грузовой базы, каботажных перевозок, портовой инфраструктуры, а также сопутствующей наземной транспортной инфраструктуры.
Напомним, ДВФУ с 2021 года участвует в программе «Приоритет-2030» в рамках трека «Территориальное и (или) отраслевое лидерство». Программа реализуется по инициативе Президента России и направлена на достижение национальных целей Российской Федерации, в том числе на укрепление технологического лидерства страны.