Чтобы здание стояло долго и прочно, при его проектировании необходимо учесть возможную осадку фундамента. Основная ее причина состоит в недостаточной несущей способности почвы. И хотя ее характеристики принимаются во внимание при проектировании, влияние на грунт самих строительных работ не берется в расчет. Чтобы верно определить осадку фундамента, ученые Пермского Политеха составили формулу, которая учтет изменение характера грунта из-за забивки свай. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».
Статья опубликована в журнале «E3S Web of Conferences» (Т.363, 2022).
Обширные территории России, Китая и многих других стран мира заняты почвами из старой твердой глины. Для возведения зданий на таком грунте широко применяются свайные фундаменты, зарекомендовавшие себя благодаря простоте монтажа. Сваи позволяют равномерно распределить нагрузку от постройки на твердые слои почвы. Их несущую способность обеспечивает давление, которое создает окружающий уплотненный грунт.
Установка сваи включает процесс забивки, который вызывает изменения в состоянии грунта. Они могут оказывать влияние на осадку и несущую способность фундамента. Однако эти изменения параметров почвы ранее не рассматривались исследователями. Ученые Пермского Политеха проанализировали зоны уплотнения в пространстве из глины и глинистого камня вокруг забиваемой сваи и предложили методику для расчета параметров глины, которая станет простым и эффективным способом определить осадку забивной сваи.
— Для расчета осадки следует учитывать две зоны уплотнения в глинах и песчаниках вокруг забиваемой сваи. Они отличаются по удельному весу грунта и степени его деформации по отношению к естественной почве. Уплотнение глины вокруг забиваемой сваи увеличивает поверхностное трение. Схема расчета параметров глины, которую мы предлагаем, позволяет учесть эти факторы, благодаря чему возможно оптимизировать дизайн свайного фундамента, — рассказывает профессор кафедры «Строительное производство и геотехника», профессор, доктор технических наук Андрей Пономарев.
Расчеты по предложенной модели ученые сопоставили с данными натурных испытаний с экспериментальной площадки в городе Пермь. Результаты, полученные аналитическим путем, соответствуют реальным значениям осадки забивной сваи.
Благодаря полученным данным, осадку фундамента на глинистом грунте можно будет учесть еще на этапе проектирования здания. Если этого не сделать, постройка может покрыться трещинами и даже частично обрушиться. Учет свойств глины в соответствии с предложенным методом позволяет избежать подобных проблем, делая постройку надежнее и долговечнее.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.