ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ «КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПРИ ЗАСТРОЙКЕ ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ» НОМИНАЦИЯ: реализованный / готовый к реализации проект ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА Целью настоящего исследования является внедрение в инженерную практику строительных и проектных организаций компьютерной программы «Устойчивость (напряженно-деформированное состояние)», предназначенной для решения геотехнических и геоэкологических задач в рамках реализации Федеральной целевой программы «Жилище» при застройке оползнеопасных территорий, что предусматривает создание ее коммерческой версии. ИНФОРМАЦИЯ ОБ ИНИЦИАТОРЕ Инициатором проекта архитектурно-строительный является Волгоградский университет, государственный представляемый авторским коллективом в составе: 1. Богомолов Александр Николаевич – доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе ВолгГАСУ, заведующий кафедрой «Гидротехнические и земляные сооружения» - руководитель. 2. Нестратов Михаил Юрьевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидротехнические и земляные сооружения»; 3. Степанов Михаил Михайлович – кандидат технических наук, профессор кафедры «Прикладная математика и вычислительная техника»; 4. Потапова Наталья Николаевна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Прикладная математика и вычислительная техника»; 5. Богомолова Оксана Александровна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Прикладная математика и вычислительная техника» ОПИСАНИЕ ПРОДУКЦИИ (УСЛУГ) Актуальность проекта Проектирование и строительство зданий и сооружений на оползнеопасных территориях является весьма актуальным и ответственным направлением особенно в условиях города Волгограда, протянувшегося более чем на 100км по правому оползневому берегу реки Волга. Разработано множество расчетных моделей и методов для определения степени устойчивости откосов, склонов и сил оползневого давления, однако получаемые с их помощью результаты практически всегда значительно отличаться друг от друга, и не отражают адекватно реального состояния исследуемого объекта. Это объясняется наличием большого количества не всегда корректных допущений и недостатков, присущих существующим методам расчета и компьютерным программам, в которых проведена их формализация: тела призмы скольжения при расчетах заменяются системой блоков, взаимодействие между которыми порой не учитывается; в большинстве случаев рассматривается лишь одна вертикальная составляющая полного напряжения (весьма приближенно) в точках грунтового массива; форма и положение наиболее вероятных поверхностей разрушения задаются заранее известными, не зависящими от физико-механических свойств грунтов, геометрии откоса, поверхностных нагрузок; не соблюдается условие неразрывности полей напряжений в грунтовом массиве; не учитывается влияние коэффициент бокового давления грунта о и подошвы откоса на его напряженно-деформированное состояние и многое другое. В анонсируемой компьютерной программе, формализован расчетный метод, свободный от большинства из перечисленных выше недостатков, который позволяет достоверно оценивать и прогнозировать степень активности склоновых процессов, обеспечивать безопасность зданий, сооружений и коммуникаций, проживающего здесь населения, проводить расчет и проектирование противооползневых сооружений. Все это будет, безусловно, способствовать реализации Федеральной целевой программы «Жилище» при малоэтажной застройке оползнеопасных территорий Волгограда и Волгоградской области. Научная новизна продукции Научная новизна продукции заключается в том, что практически впервые создана компьютерная программа для решения геотехнических и геоэкологических задач, адаптированная для инженерно-геологических условий Волгограда и Волгоградской области и предназначенная для решения проблем, возникающих при реализации Федеральной целевой программы «Жилище» при малоэтажной застройке оползнеопасных территорий. В программе впервые формализован метод построения наиболее вероятной поверхности скольжения и вычисления величины коэффициента устойчивости, основанный на основе анализа напряженно-деформированного состояния грунтового массива. При использовании программы существует возможность отработки граничных условий, накладываемых на конечно-элементную расчетную схему, при помощи аналитических решений основных граничных задач для полуплоскости с криволинейной границей, полученных в ВолгГАСУ методами теории функций комплексного переменного и формализованных в пакет прикладных компьютерных программ ASV32. Возможности программы Расчетная программа «Устойчивость (напряженно-деформированное состояние) предназначена для решения сложных геотехнических задач на этапах строительства, эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений, расположенных на оползнеопасных территориях. Кроме того, программа находит применение во всех видах традиционной геотехнической инженерии: она используется при проектировании дамб и водохранилищ, сооружении фундаментов и оснований, насыпей, котлованов и подпорных стенок, укреплении откосов, расширении дорог, перемещении плотин, проектировании тоннелей, проходческих щитов, станций метро. Пользователь имеет возможность: 1. Создавать расчетные схемы в режиме черчения cad с учетом неоднородности строения грунтового основания, геометрии сооружения, действующих нагрузок и граничных условий. 2. Выполнять автоматическую разбивку расчетной области на треугольные конечные элементы с возможностью общего и локального измельчения сетки. 3. Моделировать этапы строительства, темпов возведения, условий работы конструкции и грунтового основания. 4. Моделирования грунтов с применением моделей, апробированных в современных геотехнических расчетах (упругопластическая модель Кулона-Мора, модель слабого грунта типа cam-clay, реологическая модель с учетом ползучести грунта, упругопластическая модель упрочняющегося грунта, упругопластическая модель анизотропного скального грунта). 5. Создавать оперативные базы данных по физико-механическим характеристикам грунтов и конструкционных материалов, использованных в проектах. 6. Выполнять расчет напряжений и деформаций в элементах системы «основание-фундамент-сооружение». 7. Выполнять расчет начального напряженного состояния грунтового массива с учетом процесса его формирования. 8. Расчет несущей способности грунтовых оснований и устойчивости грунтовых сооружений. 9. Проводить оперативный визуальный анализ развития напряженнодеформированного состояния в любой области расчетной схемы на любом этапе расчетов с помощью графических материалов (таблицы, эпюры, изолинии, графики, анимационное представление). Пользователь имеет возможность выполнять специфические операции, связанные с расчетом устойчивости откосов и склонов и проектированием противооползневой напряженно-деформированного защиты: состояния проводить неоднородных анализ грунтовых массивов сложного поперечного сечения; выполнять расчет величины коэффициентов запаса устойчивости откосов и склонов и величины сил оползневого давления как исходных параметров при проектировании и расчете противооползневых удерживающих конструкций и подпорных сооружений; определять рациональные параметры откосов и склонов с целью сокращения объемов земляных работ при вертикальной планировке городских территорий; прогнозирование длительной устойчивости грунтовых массивов и определение времени их безопасной эксплуатации; решения других прикладных задач геотехники и геоэкологии. АНАЛИЗ РЫНКА (РЫНОК СБЫТА, РЫНОК СЫРЬЯ, КОНКУРЕНТЫ) На сегодняшний день лидерами среди ПО для выполнения расчетов оснований и фундаментов являются: 1) PLAXIS (Голландия); стоимость одной лицензии которой варьируется в зависимости от «комплектации» и назначения модулей в следующем диапазоне: 3D Suite (all 3D products) – 22.000€ 2D Suite (all 2D products) – 11.700€ PLAXIS 2D V9 – 8.900€ 3DFoundation V2 – 15.000€ 3DTunnel V2 – 10.000€ 2) ANSYS, модуль CivilFEM Geotechnical (геотехнический модуль) стоимостью порядка 50 000$ 3) Lira 9.4 стоимостью порядка 200 000 руб. ФИНАНСОВЫЙ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ПЛАН Для создания коммерческой версии программы необходимо: 1. Создание рабочей группы по реализации инновационного проекта в составе: – директор; – бухгалтер; – маркетолог/специалист по связям с общественностью; – ведущий программист; – программист (1-2 чел.) 2. Проведение программного маркетинговых обеспечения исследований для решения рынка инженерного прикладных задач геомеханики. 3. Организация и проведение рекламной кампании по продвижению разработанной программы на рынке инженерного ПО: – разработка дизайна логотипа и названия программы; – создание информационных буклетов с возможностями программы; – рассылка информационных материалов, в том числе и буклетов, по специализированным организациям; – участие в выставках и конференциях, посвященных вопросам проектирования фундаментов и геотехнике; – организация и проведение мастер-классов на базе университета по обучению инженеров-проектировщиков пользованию данным программным продуктом. 4. Доработка программы до коммерческой версии: – перевод исходного кода программы на язык программирования C++ с целью: а) создание полноценного GDI-интерфейса с расширенными возможностями графики; б) создание более мощного и высокоскоростного математического аппарата для расчета предлагаемых задач; в) возможности интеграции и импорта данных из других инженерных программ в общепринятых форматах (dwg, dwt и пр.); – создание модуля, позволяющего учитывать фильтрационные процессы, процессы консолидации грунта, реологические свойства грунтов, сейсмические воздействия; – создание инсталляционного пакета на CD/DVD; – разработка руководства пользования программой (мануала); – разработка демонстрационной версии программы. Проведение испытаний и соответствующих им тестовых примеров в данной программе. Для выполнения указанного выше комплекса мероприятий по реализации инновационного проекта, необходимо 2 млн. руб. на период 1 год. Ориентировочная стоимость территории РФ составит 7 000$ одной лицензии программы на