Научная статья на тему 'Эффективность свай различных форм поперечного сечения'

Эффективность свай различных форм поперечного сечения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
76
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Magazine of Civil Engineering
Scopus
ВАК
RSCI
ESCI
Ключевые слова
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВАИ / СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ / ТИПЫ СВАЙ / ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ СВАИ / ЗАБИВНЫЕ СВАИ / EFFICIENCY OF THE PILE / PILE FOUNDATION / TYPES OF PILES / PILE CROSS-SECTION / DRIVEN PILES

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Булатов Георгий Яковлевич, Колосова Наталья Борисовна

Отсутствие оценки эффективности работы сваи приводит к повышенной степени случайности выбора типа, материала, формы и расстановки свай, и, как следствие, к повышению расходов строительного материала и энергии, трудоемкости и, соответственно, удорожанию строительных работ. Работа посвящена определению эффективности свай различных форм поперечного сечения (круглого, квадратного, крестового, таврового и двутаврового). Предложен ряд методов и критериев количественной оценки эффективности сваи. Кроме того, в работе представлены результаты исследования эффективности сваи в зависимости от глубины ее погружения при отмеченных выше формах поперечных сечений. Исследования показали, что количественные значения величин эффективности сваи совпадают приближённо для круглого и квадратного сечений, для таврового и двутаврового; точно совпадают для крестообразного и таврового. Анализ графических зависимостей показывает, что максимальное значение эффективности работы сваи достигается при минимальной глубине в 2 метра, затем эффективность постепенно уменьшается. Также обнаружена аномалия: с глубины 10 метров эффективность сечений с выступами (III,. IV и V-ветвистой формы) снова начинает медленно возрастать. Полученные результаты, по мнению авторов, позволяют с большей точностью оптимизировать выбор конструкции свайных фундаментов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Булатов Георгий Яковлевич, Колосова Наталья Борисовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Efficiency of piles of various cross-sectional forms

According to the authors the lack of evaluation methods for efficiency of pile behavior leads to an increased degree of randomness in the selection of type, material, shape and placement of piles, and, as a consequence, to overspending the material, energy, labor costs and, respectively, to more expensive construction. The work is devoted to the determination of the efficiency of piles of various cross-sectional forms (round, square, cross- shaped, T-shaped and double tee forms). A number of methods and criteria for quantitative evaluation of the efficiency of piles were proposed. Furthermore, the results of studies of the pile efficiency depending on the driving depth at the above-mentioned forms of cross-sections were given. Researches have shown that quantitative values of pile efficiency are approximately the same for the following forms for round and square cross-section; for T-shaped and double tee; and the are exactly the same for cross-shaped and T-shaped cross-section. Analysis of considered piles forms showed that maximum efficiency was achieved under the minimum depth of 2 meters, and then it gradually decreased. Also there was found an anomaly: at a depth of 10 meters the efficiency of cross sections with the tabs (III, IV, and V-shaped branchy) again begins to rise slowly. The results allow us to optimize more accurately the selection of the pile component in the foundation design.

Текст научной работы на тему «Эффективность свай различных форм поперечного сечения»

Эффективность свай различных форм поперечного сечения

К.т.н., доцент Г.Я. Булатов; доцент Н.Б. Колосова,

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Ключевые слова: эффективность сваи; свайные фундаменты; типы свай; поперечное сечение сваи; забивные сваи

Санкт-Петербург расположен на территории, известной своими сложными инженерно-геологическими условиями, и сегодня это обстоятельство оказывает существенное влияние на выбор типа фундамента проектируемых сооружений. В городе и области существует значительное количество компаний, специализирующихся на проектировании и возведении фундаментов различных типов. Многие из них занимаются устройством свайных фундаментов. Зачастую перед ними стоит нелегкий выбор оптимальной конструкции сваи, который невозможен без численной оценки ее эффективности.

В данной статье предлагаем методику определения эффективности работы забивной свайной конструкции различной формы поперечного сечения.

Обзор литературы

Анализ литературы показывает, что в настоящее время выбор основных параметров и конструирование свайных фундаментов основываются, как правило, на инженерном опыте либо на экспериментальных данных [1-14]. В основном, описываются различные исследования несущей способности в зависимости от вида и величины нагрузки [1, 2, 4, 7, 9, 10, 16, 13-28], а также от вида материала и технологии изготовления сваи [2, 7, 8, 11-14, 17, 19, 25, 27, 29-31]. Кроме перечисленных исследований, в литературе встречаются публикации об эффективности применения свай различных конструкций либо для усиления грунтового основания [1, 6, 12], либо для преодоления сил трения грунта в процессе погружения [8, 11, 17].

Практически отсутствуют работы, в которых описываются теоретические основы и количественные оценки, определяющие эффективность работы сваи. Единственная попытка количественно определить эффективность работы сваи была выполнена в работе [7]. Здесь для количественной оценки эффективности стальной трубчатой сваи диаметром 1,02 м было введено первичное понятие коэффициента эффективности сваи.

Как показывает опыт общения с производителями строительных работ, в строительных организациях присутствует большой интерес к зависимости эффективности работы сваи от формы ее поперечного сечения.

Постановка задачи

По мнению авторов, отсутствие теоретической базы по оценке эффективности работы непосредственно сваи приводит к значительному перерасходу строительного материала и, как следствие, к удорожанию фундамента и удлинению сроков работ по его возведению.

Учитывая явную недостаточность материалов по описанию такой важной, на наш взгляд, задачи как оптимизация выбора параметров сваи на основе оценки ее эффективности, авторами впервые в данной статье предпринята попытка представить ряд критериев и методов такой оценки.

Критерии оценки эффективности работы сваи

В качестве критериев оценки эффективности работы сваи приняты следующие.

1. Критерий V-1 оценки эффективности сваи по несущей способности сваи по грунту:

Эр = ^, (1)

где К, - несущая способность сваи по грунту, G - вес сваи.

2. Критерий V-2 - оценка эффективности сваи по несущей способности по материалу сваи:

Э„=Ь.. (2)

где К,т - несущая способность сваи по прочности ее материала.

3. Критерий V-3 - оценка эффективности сваи по коэффициенту использования материала сваи (в данном случае по критерию равнопрочности изделия - сваи):

Кэм =

К

сС

К,

Ст

(3)

4. Критерий М-1 - оценка эффективности сваи по удельной трудоемкости погружения

сваи (трудоемкость погружения сваи, отнесенная к одной тонне ее несущей способности):

г = Тр

уд = ■ (4)

КсС

где Тр - трудоемкость погружения сваи.

5. Критерий Х-1 - оценка эффективности сваи по удельной стоимости сваи (стоимость, отнесенная к 1 т ее несущей способности):

с уд = -К-, (5)

где Сс - стоимость устройства одной сваи.

6. Критерий Х-2 - оценка удельной эффективности свайного поля, которую представим в виде:

К,

эуд = А- , (6)

Ар

где Ар - площадь ростверка в плане, отнесенная к одной свае и определяемая по формуле:

Ар = а ■ Ь , (7)

где а и Ь представляют собой шаги расстановки свай в поле по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Их минимальное значение составляют 3С (С - диаметр сваи или сторона поперечного сечения).

7. Критерий Х-3 - оценка полезного использования сваи в течение эксплуатационного периода, представленная в виде формулы:

Nэкс

Лэкс =-[Кр , (8)

где Nэкс - максимальная нагрузка на сваю во время эксплуатации, N] - допустимая нагрузка на сваю, определяемая по формуле:

N ]=^,

Ун

где Ер - расчетная несущая способность сваи, определяемая по формуле:

(9)

Fp = min{Fd ; FM };

(10)

YH - коэффициент надежности.

Исследование данной проблемы проходило по двум направлением. Первое - по критерию V-1, второе - по критериям V-1 и V-3.

Исследование по критерию V-1

Эффективность работы сваи здесь определяли критерием оценки по несущей способности сваи по грунту.

В качестве объекта исследования были приняты сваи одинаковой длины L, равной 16 м, но с различной формой поперечного сечения. Грунт - песок среднезернистый.

Для изучения были выбраны пять форм поперечного сечения свай:

1) круглое (I);

2) квадратное (II);

3) крестообразное (III);

4) тавровое (IV);

5) двутавровое (V).

Для всех типов поперечных сечений при расчетах несущей способности по грунту были приняты одинаковые габариты параметра а, равного 0,4 метра по ширине и высоте поперечного сечения сваи (таблица 1).

Для каждого типа поперечного сечения были определены:

1) периметр поперечного сечения - U;

2) площадь поперечного сечения - A;

3) коэффициент развитости (ветвистости) сечения - кс, определяемый по формуле:

^ U

Кс = —; (11)

4) показатель геометрии сваи - Кг, определяемый по формуле:

Кг = Ко1 ■ Таблица 1. Типы поперечных сечений

(12)

Результаты расчетов периметров поперечных сечений и других геометрических характеристик представлены в таблице 2.

Таблица 2. Геометрические характеристики свай

—^^^^ Номер сечения Характеристики ' — I II III IV V

и, м 1,257 1,6 1,6 1,6 2,24

А, м2 0,126 0,16 0,058 0,058 0,083

Кс 9,98 10,0 27,59 27,59 26,99

К г 159,7 160,0 441,4 441,4 431,8

Несущую способность сваи по грунту предлагаем записать в виде:

р = + , (13)

где - несущая способность на боковой поверхности сваи, FdR - несущая способность под концом сваи.

В свою очередь,

= иТ*УсГ ' & ' ^ (14)

=ГсЯ ■ К ■А , (15)

где усК, ус/ - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта;

и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

Ъ - расчетное сопротивление 1-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по [33], кПа;

- мощность 1-го слоя грунта основания, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по [32], кПа; А - площадь опирания сваи на грунт, принимается по площади поперечного сечения брутто или по наибольшему диаметру, м2 .

Все необходимые расчеты выполнены по методикам нормативных документов [22, 32-35]. По полученным результатам построены графические зависимости эффективности работы сваи Эгр от глубины ее погружения Ип (рис. 1).

О 20 40 60 80 3гр

-2 -и -6 -8 -10 -12 -14

У/у

1

д

\

.IV

-16

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ьл, м\]/

Рисунок 1. Зависимость эффективности сваи Эгр от глубины погружения Ип

Пример расчета эффективности сваи по несущей способности по грунту Эгр представлен в таблице 3.

Таблица 3. Определение эффективности сваи Эгр круглого поперечного сечения (I)

№ hi, м Отметка подошвы слоя, м hn, м hep, м Характеристика грунта fi, кН/м2 fi-hi, кН/м Ifi-hi, кН /м R, кПа Fdf, кН FdR, кН Fd, кН G, кН Эгр

1 2 -2 2 1 35 70 70 2067 88 260 348 6,3 55,3

2 2 -4 4 3 48 96 166 3200 209 403 612 12,6 48,6

3 2 -6 6 5 56 112 278 3550 349 447 797 18,9 42,2

4 2 -8 8 7 песок средней крупности 60 120 398 3800 500 479 979 25,2 38,9

5 2 -10 10 9 64 127 525 4000 660 504 1164 31,5 37,0

6 2 -12 12 11 66 133 658 4160 827 524 1351 37,8 35,7

7 2 -14 14 13 69 138 796 4320 1001 544 1545 44,1 35,0

8 2 -16 16 15 72 144 940 4480 1182 564 1746 50,4 34,6

Выводы по критерию V-1:

1) наибольшая эффективность соответствует минимальным глубинам погружения, а сечения III, IV и V дают слабовыраженный минимум;

2) сечения III, IV и V дают наибольшие значения эффективности;

3) эффективность сечений I и II примерно в два раза ниже эффективности сечений III и IV.

Исследование по критериям V-1 и V-3

Здесь объектом исследования были выбраны забивные железобетонные сваи квадратного (с размером стороны 0,35 м, 0,40 м и 0,45 м) и круглого (диаметром 0,35 м, 0,45 м) сечений. Длина свай составляла 14 м. Грунтовое основание - многослойное.

Эффективность работы сваи определяли по двум критериям: эффективность работы сваи по несущей способности по грунту и коэффициент использования материала сваи.

Расчеты несущей способности свай приведены выше, а также в работе [16].

В качестве примера для сваи квадратного сечения со стороной 0,4 метра приведем таблицу полученных результатов эффективности работы сваи по грунту и коэффициента использования материала сваи (таблица 4).

Таблица 4. Определение эффективности сваи квадратного сечения со стороной

0,4 м

№ слоя Ип, м Ра, тс Рат, тс О тс критерий У-1 Эгр критерий У-3 Кэм

1 1 51,53 0,4 128,81 0,092

2 2 57,0 0,8 71,27 0,102

3 3 59,25 1,2 49,38 0,106

4 4 71,33 1,6 44,58 0,127

5 5 83,35 2,0 41,68 0,149

6 6 95,73 2,4 39,89 0,171

7 7 116,61 560 2,8 41,65 0,208

8 8 129,89 3,2 40,59 0,232

9 9 158,94 3,6 44,15 0,284

10 10 181,24 4,0 45,31 0,324

11 11 191,04 4,4 43,42 0,341

12 12 225,26 4,8 46,93 0,402

13 13 255,25 5,2 49,09 0,456

14 14 322,01 5,6 57,50 0,575

По результатам расчетов также были построены следующие графические зависимости, в которых по оси абсцисс отложены значения коэффициента использования материала сваи (Кэм) и эффективности сваи по несущей способности сваи по грунту (Эгр); по оси ординат отложена глубина погружения сваи (Ип).

Рисунок 2. Зависимости эффективности сваи по несущей способности по грунту и коэффициента использования материала сваи от глубины погружения (квадратное сечение с размером 0,35 м)

Рисунок 3. Зависимости эффективности сваи по несущей способности по грунту и коэффициента использования материала сваи от глубины погружения (квадратное сечение с размером 0,4 м)

Рисунок 4. Зависимости эффективности сваи по несущей способности по грунту и коэффициента использования материала сваи от глубины погружения (квадратное сечение с размером 0,45 м)

0.05° 1 О. IS^O.^- Vaö^V« ° БО.М ° U0.35 ° 7 0.75

Кэм Эгр

Кэм Эгр

Рисунок 5. Зависимости эффективности сваи по несущей способности по грунту и коэффициента использования материала сваи от глубины погружения (круглое сечение диаметром 0,35 м)

Л5--

Ьп, н

Рисунок 6. Зависимости эффективности сваи по несущей способности по грунту и коэффициента использования материала сваи от глубины погружения (круглое сечение

диаметром 0,45 м)

Выводы по критериям У-1 и У-3:

1) графики эффективности сваи по несущей способности по грунту для свай квадратных и круглых сечений аналогичны по форме и близки по содержанию;

2) значения коэффициента использования материала сваи возрастают с глубиной погружения с некоторым ускорением;

3) неплавность кривых, а также их перегибы объясняем многослойностью грунтовой толщи свайного основания.

Заключение

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.

1. Впервые представлены аналитические зависимости и количественные оценки эффективности свай забивного типа.

2. Введение критериев оценки работы свай, таких как критерий оценки эффективности сваи по несущей способности сваи по грунту и критерий эффективности сваи по коэффициенту использования материала сваи, по мнению авторов, существенно облегчает проблему решения задач оптимизации выбора длины сваи и формы ее поперечного сечения.

3. Анализ полученных результатов с точки зрения критерия эффективности работы сваи по несущей способности по грунту показал:

а) оптимальными являются поперечные сечения в виде двутавра и близкие к нему тавровое и крестообразное сечения,

б) для исследованных конкретных условий оптимальной глубиной погружения является минимальная глубина. Однако следование этому выводу приводит к снижению несущей способности свайного основания, что не всегда приемлемо в строительстве. Возможно, при других грунтовых условиях и других поперечных сечениях графические зависимости изменятся.

4. Анализ полученных результатов с точки зрения критерия коэффициента использования материала сваи показал существенное возрастание коэффициента использования материала сваи с глубиной погружения сваи, причем с некоторым ускорением. Таким образом, следует выбирать сваи с максимальным отношением периметра поперечного сечения к его площади и с максимальной длиной.

5. Для дальнейшего уточнения оптимальной формы поперечного сечения сваи целесообразно проведение дополнительных исследований в лабораторных условиях.

Авторы выражают искреннюю благодарность выпускнице инженерно-строительного института СПбГПУ А. В. Тимофеевой и студенту 3 курса ИСИ СПбГПУ А. Б. Теплову, принявшим активное участие в подготовке данной статьи.

Литература

1. Булатов Г.Я., Костюкова А.Ю. Новая технология - «фундамент на трубогрунте» // Инженерно-строительный журнал. 2008. №2. С. 32-37.

2. Булатов Г.Я., Колосова Н.Б. Критерии выбора вибропогружателя // Инженерно-строительный журнал. 2011. №7(25). С. 32-39.

3. Баданин А.Н., Колосов Е.С. Определение несущей способности армированного георешеткой грунтового основания // Инженерно-строительный журнал. 2012. №4(30). С. 25-32.

4. Голубков В.Н. Несущая способность свайных оснований. М.: Машстройиздат, 1950. С. 77-143.

5. Калачук Т.Г. Модульные сваи таврового сечения и составные на их основе в глинистых грунтах: дисс. ... кан. тех. наук. Белгород, 2004. 136 с.

6. Накопия М.С. Свайные фундаменты в условиях слабых грунтов в сейсмических районах // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2007. №2. С. 40-43.

7. Булатов Г. Я., Ножнов А. П. Численное моделирование влияния грунтового ядра на несущую способность трубосваи // Инженерно-строительный журнал. 2010. №2(12). С. 27-35.

8. Нуждин Л.В., Полинкевич Д.А. Прогнозирование колебаний и оптимизация конструкции свайных фундаментов, эксплуатируемых при динамическом нагружении // Свайные фундаменты. Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2004. №8. С. 113-118.

9. Проектирование свайных полей [Электронный ресурс]. URL: http://revvork.ru/proektirovanie-svajnyix-polej1.html (дата обращения: 25.10.13).

10. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. Учебное пособие / Под ред. Далматова Б.И. СПб.: Изд-во АСВ, 2006. 428 с.

11. Румянцев С.А., Астанков К.Ю. Повышение эффективности преодоления лобового сопротивления связных грунтов при вибропогружении свай // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2012. №4. С. 82-90.

12. Шенкман Р.И., Пономарёв А.Б. Исследование эффективности применения грунтовых свай для улучшения свайных грунтов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2011. №1. С. 89-94.

13. Rajapakse R. Pile Design and Construction Rules of Thumb. Burlington, MA: Butterworth-Heinemann, 2008. 444 p.

14. Dheerendra Babu M.R., Sitaram Nayak , Shivashanka R. A Critical Review of Construction, Analysis and Behaviour of Stone Columns // Geotechnical and Geological Engineering. 2013. Vol.31. Issue 1. Pp. 1-22.

15. Бахолдин Б.В., Игонькин Н. Т. К вопросу о сопротивлении грунта по боковой поверхности сваи // Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: Стройиздат, 1969. №58. С. 9-13.

16. Булатов Г.Я., Колосова Н. Б., Теплов А.Б. Несущая способность забивных свай различных форм поперечного сечения // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. №1(6). С. 22-27.

17. Верстов В.В., Фрейдман Б.Г., Гайдо А.Н. Критерии сравнительной эффективности технологии устройства свайных фундаментов // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2004. №8/2204. URL: http://stroi.mos.ru/nauka/d26dr2665m5.html (дата обращения: 25.10.13).

18. Вертынский О.С. Определение несущей способности набивных конических свай // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. Т. 4. №1. С. 78-82.

19. Гуткин Ю.М. Определение коэффициента постели свайного основания подкрановых балок // Транспортное строительство. 1981. №2. С. 49.

20. Колосова Н.Б. Проблемы современного бетона и железобетона // Инженерно-строительный журнал. 2011. №8. С. 4.

21. Сафонов А. П. Несущая способность свай в глинистых грунтах при действии горизонтальной нагрузки: дисс. ... канд. тех. наук: 05. 23. 02. Свердловск, 1984. 167 с.

22. СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов.

23. FOREVER (Fondation REnforcees VERticalement). Synthese des rezultates et recommendation du Projet national sur les MICROPIEUX. Paris: Ponts et chausses, 2004. 347 p.

24. Philipponnat G., Hubert B. Fondation et ouvrages en terre. Paris: Eyrolles, 2008. 548 p.

25. Van Impe W.F. Deformations of deep foundations // Proceedings of the 10th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Florence, Italy, 26-30 May 1991. Florence, 1991. London: Taylor & Francis, 1991. Pp. 2638-2640.

26. Van Impe W.F. Developments in pile design // Deep Foundation Institute. 4th International Conference on Piling and Deep Foundations.. Stresa, Italy, 7-12 April 1991. Pp. 2217-2234.

27. Castro J., Sagaseta C. Deformation and consolidation around encased stone columns // Geotextiles and Geomembranes. 2011. Vol. 29. No.3. Pp. 268-276.

28. Sayed S.M., Sunna H.N., Moore P.R. Load rating of pile-supported bridges susceptible to scour // Journal of Bridge Engineering. 2013. Vol. 18. No.5. Pp. 439-449.

29. Tsinker G.P. Port engineering: planning, construction, maintenance and security. New Jersey: Harbors. Design and Construction, 2004. 881 p.

30. Joergensen H.B., Hoang L.C. Tests and limit analysis of loop connections between precast concrete elements loaded in tension // Engineering Structures. 2013. Vol. 52. Pp. 558-569.

31. Chudley R., Greeno R. Building construction handbook. Amsterdam; London: Butterworth-Heinemann, 2008. Pp. 212-229.

32. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.

33. ГОСТ 27751-88. Надёжность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчёту.

34. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

35. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.

Георгий Яковлевич Булатов, Санкт-Петербург, Россия Тел. раб.: +7(812)736-44-55; эл. почта: bulatov.spbgpu@gmail.com

Наталья Борисовна Колосова, Санкт-Петербург, Россия Тел. моб.: +7(921)932-33-51; эл. почта: po.isf@cef.spbstu.ru

© Булатов Г.Я., Колосова Н.Б., 2013

doi: 10.5862/MCE.42.9

Efficiency of piles of various cross-sectional forms

G.Ya. Bulatov

Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia +7(812)736-44-55; e-mail: bulatov.spbgpu@gmail.com

N.B. Kolosova

Saint-Petersburg State Polytechnical University, Saint-Petersburg, Russia

+7(921)932-33-51; e-mail: po.isf@cef.spbstu.ru

Key words

efficiency of the pile; pile foundation; types of piles; pile cross-section ;driven piles

Abstract

According to the authors the lack of evaluation methods for efficiency of pile behavior leads to an increased degree of randomness in the selection of type, material, shape and placement of piles, and, as a consequence, to overspending the material, energy, labor costs and, respectively, to more expensive construction.

The work is devoted to the determination of the efficiency of piles of various cross-sectional forms (round, square, cross- shaped, T-shaped and double tee forms). A number of methods and criteria for quantitative evaluation of the efficiency of piles were proposed. Furthermore, the results of studies of the pile efficiency depending on the driving depth at the above-mentioned forms of cross-sections were given.

Researches have shown that quantitative values of pile efficiency are approximately the same for the following forms for round and square cross-section; for T-shaped and double tee; and the are exactly the same for cross-shaped and T-shaped cross-section. Analysis of considered piles forms showed that maximum efficiency was achieved under the minimum depth of 2 meters, and then it gradually decreased. Also there was found an anomaly: at a depth of 10 meters the efficiency of cross sections with the tabs (III, IV, and V-shaped branchy) again begins to rise slowly. The results allow us to optimize more accurately the selection of the pile component in the foundation design.

References

1. Bulatov G.Ya., Kostiukova A.Yu. Magazine of Civil Engineering. 2008. No.2. Pp. 32-37. (rus)

2. Bulatov G.Ya., Kolosova N.B. Magazine of Civil Engineering. 2011. No.7. Pp. 32-39. (rus)

3. Badanin A.N., Kolosov E.S. Magazine of Civil Engineering. 2012. No.4. Pp. 25-32. (rus)

4. Golubkov V.N. Nesushchaya sposobnost svaynykh osnovaniy [Bearing capacity of pile foundation]. Moscow: Mashstroyizdat, 1950. Pp. 77-143. (rus)

5. Kalachuk T.G. Modulnye svai tavrovogo secheniya i sostavnye na ikh osnove v glinistykh gruntakh [Module T-section piles and sectional piles based on it in clay soils]. PhD dissertation. Belgorod: 2004. 136 p. (rus)

6. Nakopiya M.S. Earthquake engineering. Safety of structures. 2007. No.2. Pp. 40-43. (rus)

7. Bulatov G.Ya., Nozhnov A.P. Magazine of Civil Engineering. 2010. No 2. Pp. 27-35. (rus)

8. Nuzhdin L.V., Polinkevich D.A. Svaynye fundamenty. Rekonstruktsiya gorodov i geotekhnicheskoe stroitelstvo. 2004. No.8. Pp. 113-118. (rus)

9. Proektirovaniye svayinykh poley [Design of piling fields] [Online resource]. URL: http://revvork.ru/proektirovanie-svajnyix-polej1.html (accessed: October 25, 2013).

10. Proektirovaniye fundamentov zdaniy i podzemnykh sooruzheniy. Uchebnoe posobiye. Pod red. Dalmatova B.I. [Design of building foundations and underground structures. Textbook. Edited by Dalmatov B.I.]. Saint-Petersburg: ASV, 2006. 428 p. (rus)

11. Rumyantsev S.A., Astankov K.Yu. Herald of the Ural State University of Railway Transport. 2012. No.4. Pp. 82-90. (rus)

12. Shenkman R.I., Ponomarev A.B. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatelskogo politekhnicheskogo universiteta. Stroitelstvo i arkhitektura. 2011. No.1. Pp. 89-94. (rus)

13. Rajapakse R. Pile Design and Construction Rules of Thumb. Burlington, MA: Butterworth-Heinemann, 2008. 444 p.

14. Dheerendra Babu, M.R., Nayak S., Shivashanka R. A Critical Review of Construction, Analysis and Behaviour of Stone Columns. Geotechnical and Geological Engineering. 2013. Vol. 31. Issue 1. Pp. 1-22.

15. Bakholdin B.V., Igonkin N.T. Osnovaniya, fundamenty i podzemnye sooruzheniya. Moscow: Stroyizdat, 1969. Vol. 58. Pp. 9-13. (rus)

16. Bulatov G. Ya., Kolosova N. B., Teplov A.B. Construction of Unique Buildings and Structures. 2013. No.1(6). Pp. 23-26. (rus)

17. Verstov V.V., Freydman B.G., Gaydo A.N. Montazhnye i spetsialnyye raboty v stroitelstve [Fitter's works in construction]. 2004. No.8/2204. URL: http://stroi.mos.ru/nauka/d26dr2665m5.html (accessed: October 25, 2013). (rus)

18. Vertynskiy O.S. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2006. Vol. 4. No.1. Pp. 78-82. (rus)

19. Gutkin Yu.M. Transport Construction. 1981. No.2. P. 49. (rus)

20. Kolosova N.B. Magazine of Civil Engineering. 2011. No.8. P. 4. (rus)

21. Safonov A.P. Nesushchaya sposobnost svay v glinistykh gruntakh pri deystvii gorizontalnoy nagruzki [Bearing capacity piles in clay soils under the action of horizontal loads]. PhD dissertation. Sverdlovsk, 1984. 167 p. (rus)

22. SP 50-102-2003. Proektirovaniye i ustroystvo svainykh fundamentov [Set of rules 50-102-2003. Design and installation of pile foundations]. (rus)

23. FOREVER (FOndation REnforcees VERticalement). Synthese des rezultates et recommendation du Projet national sur les MICROPIEUX. Paris: Ponts et chausses, 2004. 347 p.

24. Philipponnat G., Hubert B. Fondation et ouvrages en terre. Paris: Eyrolles. 2008. 548 p.

25. Van Impe W.F. Deformations of deep foundation. Proceedings of the 10th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Florence, Italy, 26-30 May 1991. London: Taylor& Francis, 1991. Pp. 2638-2640.

26. Van Impe W.F. Developments in pile design. Deep Foundation Institute. 4th International Conference on Piling and Deep Foundations. Stresa, Italy, 7-12 April 1991. Pp. 2217-2234.

27. Castro J., Sagaseta C. Deformation and consolidation around encased stone columns. Geotextiles and Geomembranes. 2011. No.29(3). Pp. 268-276.

28. Sayed S.M., Sunna H.N., Moore P.R. Load rating of pile-supported bridges susceptible to scour. Journal of Bridge Engineering. 2013. No.18(5). Pp. 439-449.

29. Tsinker G.P. Port engineering: planning, construction, maintenance and security. New Jersey: Harbors. Design and Construction. 2004. 881 p

30. Joergensen H.B., Hoang L.C. Tests and limit analysis of loop connections between precast concrete elements loaded in tension. Engineering Structures. 2013. No.52. Pp. 558-569.

31. Chudley R., Greeno R. Building construction handbook. Amsterdam; London: Butterworth-Heinemann, 2008. 763 p.

32. SP 24.13330.2011. Svaynye fundamenty. Aktualizirovannaya redaktsiya SNIP 2.02.03-85 [Set of rules 24.13330.2011. Pile foundations. Updated edition of Building code 2.02.03-85]. (rus)

33. GOST 27751-88. Nadezhnost stroitelnykh konstruktsiy i osnovaniy. Osnovnye polozheniya po raschetu [Reliability of structures and foundations. The main provisions on the calculation]. (rus)

34. SNIP 3.02.01-87. Zemlianyye sooruzheniya, osnovaniya i fundamenty [Building code 3.02.01-87. Earthworks, bases and foundations]. (rus)

35. SP 50-101-2004. Proektirovaniye i ustroystvo osnovaniy i fundamentov zdaniy i sooruzheniy [Set of rules 50-101-2004. Design and installation of the foundations of buildings and structures]. (rus)

Full text of this article in English: pp. 67-76

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.