Ученые научились определять минимально необходимую прочность материалов для строительства в Арктике

Ученые из МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт» разработали метод, который позволяет быстро проверять прочность фундаментов зданий в условиях вечной мерзлоты. Результаты исследования опубликованы в Lobachevskii Journal of Mathematics.

Новый подход позволяет точно вычислить требуемые параметры конструкций на этапе проектирования.

В Арктике грунт нестабилен и постоянно проседает, что может привести к разрушению зданий, если фундамент не рассчитан правильно. Обычно инженеры запускают компьютерное моделирование, чтобы посмотреть, разрушится ли конструкция. Это позволяет проверить конкретный проект, но не дает понимания о минимальных требованиях к материалам, чтобы гарантировать безопасность. Для этого потребовалось бы долго и экономически затратно перебирать возможные варианты.

Математики предложили использовать обратный подход – найти неизвестный исходный параметр (минимально допустимый предел прочности бетона), зная желаемый результат. Для решения этой задачи был разработан сложный вычислительный комплекс, в его основе – сеточно-характеристический метод, который идеально подходит для моделирования распространения упругих волн.

Новизна исследования заключается в создании гибкого инструмента для фундаментальных исследований. Программный комплекс позволяет использовать десятки параметров – от длины и толщины свай до этажности здания и свойств окружающего грунта.

Метод предоставляет инженерам возможность создания безопасных и экономически оправданных конструкций для освоения Арктики и других сейсмоопасных регионов.