Статья: Разница в работе ростверка свайного фундамента и усиленного сваями ленточного фундамента мелкого заложения

3. Определение эффекта работы ростверка в составе нового свайного фундамента и усиленного сваями ленточного фундамента мелкого заложения ():

,(1)

где - длина сваи, м; - начальное сопротивление по боковой поверхности (сопротивление по боковой поверхности в верхней зоне длины сваи); - шаг свай в продольном направлении, м; - расстояние между рядами свай, м; - поперечный размер сваи, м; - приведенный модуль деформации грунта, определяемый по П.1.3 [2]:

,(2)

где - коэффициент, который определяет часть нагрузки, передаваемой острием сваи, определяют по табл. П.1.2 [2]; - усредненный по длине сваи модуль деформации грунтового основания, который контактирует с боковой поверхностью и определяется согласно формулы П.1.4 [2]; - модуль деформации под нижним концом сваи, определяется в пределах одного диаметра выше и четырех ниже отметки нижнего конца сваи; - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи, определяют согласно П.1.5 [2]; - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, определяют согласно П.1.5 [2].

4. Определение допустимой нагрузки на группу свай:

,(3)

где - количество свай, шт.; - коэффициент, учитывающий степень реализации несущей способности сваи по грунту в составе фундамента, зависит от грунтовых условий, длины и расстояния между сваями. Для усиленного сваями ленточного фундамента мелкого заложения определяется по табл. 1 в зависимости от вида грунта под острием сваи и шага свай. Для нового свайного фундамента при продольном шаге свай а=3d коэффициент =0,65 для песков и =0,85 пылевато-глинистых грунтов, а при а>3d - =1. Значения коэффициента получены путем обработки результатов численного моделирования; - допустимая нагрузка на одиночную сваю, определяется согласно [2].

Таблица 1. Значение коэффициента

5. Определение допустимой нагрузки на фундамент:

,(4)

,(5)

где - площадь ленточного фундамента мелкого заложения до усиления; - среднее давление под подошвой ленточного фундамента мелкого заложения.

Для нового свайного фундамента .

6. Увеличение шага свай и повторное определение эффекта работы ростверка (п.2). При необходимости можно также варьировать длиной сваи.

7. Выбор оптимального варианта свайного фундамента или усиления выносными сваями ленточного фундамента мелкого заложения, где работа ростверка максимально используется (оптимальный шаг и длины свай).

При выборе оптимального шага свай следует учитывать, что величина допустимой нагрузки на фундамент при изменении шага свай меняется в диапазоне от 3до 25%. То есть при большем шаге и меньшем количестве свай может быть достигнута необходимая величина допустимой нагрузки на фундамент, что позволит снизить стоимость работ по устройству фундаментов.

При расчете усиления выносными сваями ленточного фундамента мелкого заложения по данной методике для реальных зданий количество свай уменьшилось на 16 и 24 % по сравнению с необходимым количеством при проектировании без учета работы ростверка.

Выводы

1. При физическом моделировании исследовано влияние геометрических параметров свайного фундамента и усиленного сваями ленточного фундамента мелкого заложения на долю нагрузки, воспринимаемой ростверком и степень реализации несущей способности свай.

2. Численным моделированием исследовано напряжено-деформированное состояние систем «ростверк-сваи-основание» и «существующий фундамент-сваи усиления-основание». Анализ результатов исследования показал, что в усиленном фундаменте сваи включаются в работу только после возникновения дополнительных нагрузок на фундамент. Реактивное сопротивление основания под подошвой ленточного фундамента до и после усиления практически не меняется, а допустимая нагрузка на ростверк усиленного фундамента в сравнении с нагрузкой на ленточный фундамент увеличивается за счет увеличения его площади.

3. На основании численного моделирования сделан комплексный анализ факторов, которые влияют на долю нагрузки, воспринимаемую ростверком. Такими факторами являются: шаг свай в продольном направлении и расстояние между рядами свай, длина и тип свай, модуль деформации и прочностные характеристики грунта.

4. Разница в работе ростверка свайного фундамента и усиленного сваями ленточного фундамента мелкого заложения соответствует нагрузке, которую воспринимал ленточный фундамент до усиления.

5. По результатам корреляционного анализа данных численного моделирования были предложены функциональные зависимости, которые дают возможность учитывать основные геометрические параметры и физико-механические свойства основания для оценки доли нагрузки, которую воспринимает ростверк.

6. Предложена методика расчета допустимой нагрузки на новый свайный фундамент и на усиленный сваями ленточный фундамент мелкого заложения з учетом наиболее влиятельных факторов.

Библиографический список

1. Учет работы ростверка в составе ленточных свайных фундаментов и усиленных сваями фундаментов : монография / И. В. Маевская, Н. В. Блащук. - Винница : ВНТУ, 2013. - 168 с.

2. Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные положения проектирования : ДБН В.2.1-10-2009. Изменение 1 - [Действуют от 2011-07-01]. - К.: Минрегионбуд Украины, 2011 - 55 с. - (Государственные строительные нормы Украины ).

3. Лундин Л. Ш. Расчет усиления фундамента спаями, располагаемыми за его контуром при реконструкции / Л. Ш. Лундин,
В. И. Петров, Г. Я. Биберман // «Основания, фундаменты и механика грунтов». - М.:Стройиздат. - 1977. - №2. - с. 4-6.

4. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Проектирование, строительство и надежная эксплуатация : труды семинара, 25-26 февраля 2009 г., Киев. - К. Укр. центр переподготовки и обучения, 2009. - 178 с.

Об авторах

Блащук Наталья Викторовна (Винница, Украина) - канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленного и гражданского строительства» ВНТУ (e-mail: VerNata83@mail.ru).

Маевская Ирина Викторовна Винница, Украина) - канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленного и гражданского строительства» ВНТУ (e-mail: irina.mayevskaja@gmail.com).