Подразделения
- Лаборатория автомобильных дорог 206-56-52, rvolkov [at] sfu-kras [dot] ru
- Лаборатория городских инженерных сооружений и фундаментов 206-27-64, vlyutinhay [at] sfu-kras [dot] ru
- Лаборатория инженерной геодезии 206-56-67, OTerpilova [at] sfu-kras [dot] ru
Серватинский Вадим Вячеславович доцент, заведующий +7 (391) 206-27-50, VServatinsky [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-07 | |
Артемьева Наталия Александровна доцент +7 (391) 206-28-10, nartemeva [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82— ИСИ, ауд. 1-19 | |
Богданов Игорь Яковлевич доцент +7 (391) 206-27-50, Ibogdanov [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-09 | |
Воротынова Ольга Владленовна доцент +7 (391) 206-27-64, ovorotynova [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 2-07 | |
Гавриленко Татьяна Валентиновна доцент +7 (391) 206-27-50, tvgavrilenko [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. А-309 | |
Гавриш Валентина Владимировна доцент +7 (391) 206-27-50, VGavrish [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-09 | |
Горяева Елена Владимировна доцент +7 (391) 206-56-67, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82— ИСИ, ауд. 1-22 | |
Жуков Виктор Ильич профессор +7 (391) 206-27-50, VZhukov [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-09 | |
Журавлев Виктор Юрьевич доцент +7 (391) 206-27-50, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-09 | |
Иванова Людмила Алексеевна доцент +7 (391) 206-27-50, LAIvanova [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82— ИСИ, ауд. 1-22 | |
Иванова Ольга Анатольевна ассистент +7 (391) 206-27-50, OAIvanova [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-09 | |
Крафт Светлана Леопольдовна доцент +7 (391) 206-27-64, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 2-07 | |
Криворотова Елена Сергеевна специалист +7 (391) 206-27-50, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-05 | |
Мохирев Александр Петрович профессор +7 (391) 206-28-09, amokhirev [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 119 | |
Преснов Олег Михайлович доцент +7 (391) 206-27-64, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 208 | |
Сабинин Виктор Леонидович доцент +7 (391) 206-27-50, vsabinin [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-09 | |
Семенов Максим Юрьевич старший преподаватель +7 (391) 206-27-64, MSemenov [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 2-03 | |
Фомина Людмила Юрьевна доцент +7 (391) 206-27-64, lyfomina [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 207 | |
Холодов Сергей Павлович доцент +7 (391) 206-27-64, Skholodov [at] stu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 2-07 | |
Янаев Евгений Юрьевич доцент +7 (391) 206-28-24, EYanaev [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82— ИСИ, ауд. 2-32 |
Лаборатория городских инженерных сооружений и фундаментов
Лю-тинхай Валентина Васильевна заведующий +7 (391) 206-27-50, vlyutinhay [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82, стр. 1, ауд. 3-05 |
Лаборатория инженерной геодезии
Терпилова Оксана Викторовна заведующий +7 (391) 206-56-67, OTerpilova [at] sfu-kras [dot] ru, страница сотрудника адрес: пр. Свободный, 82— ИСИ, ауд. 1-22 |
- Лаборатория автомобильных дорог 206-56-52, rvolkov [at] sfu-kras [dot] ru
- Лаборатория городских инженерных сооружений и фундаментов 206-27-64, vlyutinhay [at] sfu-kras [dot] ru
- Лаборатория инженерной геодезии 206-56-67, OTerpilova [at] sfu-kras [dot] ru
Сваи с уширенной пятой
Свайный фундамент является одним из наиболее распространенных видов фундаментов в сложных грунтовых и климатических условиях России (большая глубина промерзания, воздействие сил морозного пучения и др.).
Особое место по эффективности занимают фундаменты из буронабивных свай с уширенной пятой, работающие на вертикальную нагрузку.
Однако отдельные вопросы применения такого свайного фундамента остаются слабо изученными. К ним относятся вопросы рационального выбора размеров уширенной пяты буронабивной сваи для увеличения ее несущей способности.
Эффективность (удельная несущая способность) применения такого уширения будет зависеть от его размеров.
С ростом радиуса R уширения удельная несущая способность (отношение несущей способности сваи к ее объему) такой сваи вначале растет, а затем снижается.
В связи с этим вопрос выбора радиуса R уширения становится особенно важным.
Для эффективного применения уширения необходимо назначать R = Rопт, дающий максимальное значение показателя K/m (удельная несущая способность).
В работах предложена схема расчета радиуса R = Rопт обеспечивающая наибольшую удельную несущую способность (эффективность) конструкции.
Выбор размеров уширения для буронабивных свай с уширенной пятой
В работах [1,2,3,4] показано, что буронабивные сваи с уширенной пятой — эффективная свайная конструкция, работающая на выдергивание. Такой тип работы широко встречается для коротких свай в условиях большой глубины промерзания df , т.е. в условиях Сибири и большей части Европейской территории России.
Технология свай ТИСЭ [5,6,7] предполагает изготовление в нижней части сваи уширения в виде полусферы (с помощью специального ножа-плуга).
Так как объем (а, следовательно и стоимость) цилиндрической части сваи растет пропорционально квадрату радиуса скважины, а уширения — кубу радиуса полусферы R, эффективность (удельная несущая способность на выдергивание, несущая способность отнесенная к объему сваи, кН/м3) применения такого уширения будет непостоянна.
Вначале она будет расти, достигая максимума, а затем снижаться, при больших значениях R. Таким образом, актуальным становится вопрос выбора радиуса R полусферической части сваи, который обеспечит наибольшую удельную несущую способность конструкции.
Определим значение Rопт (в приведенном ранее смысле) в зависимости от других параметров сваи.
Объем цилиндрической части сваи Vц равен:
ℓ — длина сваи.
Объем полусферической части сваи Vп определится:
Учитывая, что объем центральной части уширения в пределах радиуса r и высотой h ≈ R входит в объем цилиндрической части сваи Vц, его нужно вычесть из Vп.
Тогда:
Небольшая погрешность, возникающая за счет замены h на R, не превышает 3% и на точность дальнейших расчетов существенно не влияет.
Таким образом, объем сваи с уширением Vуш равен:
Объем сваи без уширения Vc определится:
Так как нас интересует насколько растет объем сваи за счет уширения, введем показатель m.
При росте R несущая способность сваи на выдергивание (в дальнейшем несущая способность сваи) также растет.
Несущая способность сваи без уширения Fd с по (7.14)[8] будет равна:
где f — расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности ствола сваи, кПа; ввиду малой длины сваи может быть принято постоянным.
Для сваи с уширением несущая способность Fd уш определится:
Введем показатель K, равный отношению несущих способностей.
Показателем эффективности применения уширения (как отмечено ранее) будет отношение удельной несущей способности сваи с уширением к этому же показателю для цилиндрической. То есть отношение прироста несущей способности K приросту объема сваи m (т.е. стоимости).
В таблице приведены значения K/m в зависимости от радиуса уширения R при значениях ℓ = 1,0 м и r = 0,1 м.
R,м | m | K | K/m |
0,10 | 0,97 | 1,0 | 1,031 |
0,15 | 1,075 | 1,5 | 1,395 |
0,20 | 1,33 | 2,0 | 1,50 |
0,25 | 1,79 | 2,5 | 1,396 |
0,30 | 2,50 | 3,0 | 1,20 |
0,35 | 3,50 | 3,5 | 1,00 |
0,40 | 4,90 | 4,0 | 0,81 |
Из рассмотрения таблицы можно видеть зависимость предполагаемую ранее. Удельная несущая способность сваи с уширением растет с ростом R от 1,0 до 1,50 (при R = 0,20 м), а затем падает до 1,0 и менее по сравнению с цилиндрической формой (что совершенно недопустимо на практике).
Для эффективного применения уширения необходимо назначать R, дающий максимальное значение показателя K/m (отношение удельных несущих способностей свай с уширением к цилиндрической ).
Для определения Rопт необходимо взять производную от K/m по R, приравнять ее нулю и из этого выражения найти R = Rопт.
Решение уравнения третьей степени, полученного после дифференцирования, весьма громоздко. Поэтому найдем Rопт для обратной величины m / K (минимальный прирост объема сваи на 1 кН несущей способности).
Отсюда:
Для значений приведенных к таблице Rопт равно:
Удельная несущая способность такой сваи на выдергивание будет в 1,508 раза выше, чем у цилиндрической.
Выводы
- Для свай, изготовленных по технологии ТИСЭ, работающих на выдергивание, размер уширения определяет удельную несущую способность всей конструкции.
- Для обеспечения максимальной удельной несущей способности свай радиус уширения должен приниматься по выражению (2).
Литература
- Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов. — М.: ПНИИИС, 1986.
- Невзоров А.Л. Фундаменты на сезоннопромерзающих грунтах. — М.: Изд. АСВ, ISBN 5–93093–031–7, 2000.
- Рекомендации по совершенствованию конструкций и норм проектирования искусственных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах с учетом природных условий БАМа. — М.: ВНИИТС, 1981.
- СП 131.13330.2012. Строительная климатология. — М.: Минрегион России НИИСФ РААСН, 2012.
- ВСН 5–71 Временные указания по устройству коротких буронабивных бетонных и бутобетонных свай для малоэтажных сельских зданий. — М.: Минсельстрой СССР,1971.
- Холодов С.П. Малонагруженные фундаменты в условиях большой глубины промерзания. Системы. Методы. Технологии. Братский государственный университет. ISSN 2077–5415, вып. 2, с. 138–141, 2015.
- Холодов С.П. Расчет буронабивной сваи с уширением в климатических условиях Сибири. Системы. Методы. Технологии. Братский государственный университет. ISSN 2077–5415, вып. 2, с. 138–142, 2017.
- СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. — М.: Минрегион России ОАО «ЦПП», 2010.
Контакты
Сибирский федеральный университет, 660041, Россия, Красноярск, проспект Свободный 79, тел. +7 (391) 244-82-13, факс. +7 (391) 244-86-25.
Кафедра автомобильных дорог и городских сооружений»; +7 (391) 252-78-72.
УДК 624.139.26
Холодов С. П., канд. техн. наук, доц.; skholodov [at] sfu-kras [dot] ru.