Свайные фундаменты широко применяют в промышленном, гражданском и транспортном строительстве. Они служат в качестве основных несущих элементов для ангаров, складов, жилых зданий, коммерческих сооружений, трубопроводов, ограждений на автодорогах и т.д. При проектировании таких видов фундаментов предусматривают высокий запас прочности и устойчивости к внешним воздействиям, учитывая нагрузки и изменения условий эксплуатации без риска разрушения или деформации. Соблюдение этих факторов ведет к снижению экономической эффективности использования свай, увеличению стоимости и сроков строительства. Ученые Пермского Политеха предлагают новый подход по расчету их несущей способности. Он позволит учесть реальную работу с грунтовым основанием, снизить затраты и качественно спроектировать фундамент под сооружения.
Статья опубликована в сборнике «Современные теоретические практические вопросы геотехники» за 2024 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Основное назначение свай — передача нагрузок от искусственных сооружений на более прочные слои грунта. Однако неправильный выбор расчетной схемы по взаимодействию этих конструкций с окружающим грунтом иногда приводит к серьезным ошибкам в проектировании. Особенно это актуально, когда на свайные фундаменты действуют значительные горизонтальные нагрузки. Экспериментальные исследования и мониторинг за уже построенными зданиями и сооружениями показывают, что расхождение между вычисленными и фактическими значениями таких нагрузок на свайные фундаменты может составлять от 10 до 20%. Это приводит к завышению материальных и экономических затрат, а также увеличению сроков на возведение объектов.
На основе выполненных исследований ученые Пермского Политеха предложили формулу для определения предельной горизонтальной нагрузки на сваи различного профиля. Она подходит для расчета свайных фундаментов строительных объектов, расположенных в пылевато-глинистых грунтах, которые составляют значительную часть нашей страны.
— Мы ввели понятие эффективного диаметра сваи, который учитывает сцепленный с ней уплотненный слой окружающего грунта. После предложенных допущений и подходов нам удалось скорректировать формулу, тем самым ускорив процесс расчета. Анализ сравнения наших решений с известными результатами других исследователей показал удовлетворительную сходимость результатов в пределах 5-10%. Это служит подтверждением эффективности использования предложенной методики расчета для прогнозирования несущей способности свай при горизонтальных нагрузках, — комментирует Андрей Пономарев, профессор кафедры «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ, доктор технических наук.
Исследование ученых Пермского Политеха позволит облегчить процесс строительства свайных фундаментов и снизить риски неправильного проектирования, а соответственно — глобальных последствий для всего сооружения.