Реставрацию деревянных старинных изделий упростил новый инженерный инструмент

Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и Пермского государственного аграрно-технологического университета (ПГАТУ) разработали уникальный инженерный инструмент для точного расчёта усиления исторических деревянных конструкций композитными материалами. Эта разработка призвана решить проблему реставрации тысяч деревянных памятников культуры, многие из которых находятся в аварийном состоянии.

Основная сложность заключалась в отсутствии адаптированных методов усиления. Традиционные подходы — полная замена повреждённых элементов или использование металлических накладок — часто нарушают аутентичность объектов и несут дополнительные риски. Перспективная технология усиления композитами на основе углеволокна, наносимыми методом наклейки, сталкивалась с другой проблемой: нехваткой точных инструментов для проектирования таких работ.

Как пояснила кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ Ольга Третьякова, новый инструмент решает эту задачу: «Результаты исследования показали, что для верхней части балки усиление шестью слоями углеволокна позволило снизить значения прочности до установленных нормативных пределов. Это значит, что с помощью методики можно точно провести расчеты для многих вариантов повреждений».

Ключевым преимуществом технологии является её эффективность. Она заменяет трудоёмкое компьютерное моделирование каждого слоя материала упрощённой моделью с «виртуальным стержнем», что значительно ускоряет все расчёты. Инструмент позволяет определить необходимое количество и тип углеволокна для каждого повреждённого элемента, исключая как недостаточное, так и избыточное усиление. Метод уже успешно апробирован на реальной шпренгельной балке архитектурного памятника.

Разработка соответствует российским нормативам, является универсальной и может применяться для расчёта усиления колонн, арок, декоративных элементов и других деревянных конструкций. Она также создаёт основу для формирования цифровых двойников исторических объектов.

Актуальность работы невозможно переоценить: в России насчитывается более 8,5 тысяч деревянных объектов культурного наследия, и более трети из них находятся в неудовлетворительном или аварийном состоянии. Существующий мировой стандарт инженерного анализа (метод конечных элементов, МКЭ) плохо подходит для их реставрации из-за чрезмерной сложности и неэффективности при работе с десятками уникальных повреждённых деталей.