ИЗУЧЕНИЕ КУСТОВОГО ЭФФЕКТА ДЛЯ ГРУПП СВАЙ С УШИРЕНИЕМ ВДОЛЬ ТЕЛА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Изучение кустового эффекта для групп свай с уширением вдоль тела

Чунюк Дмитрий Юрьевич

к.т.н., доцент, заведующий кафедрой механики грунтов и геотехники, НИУ МГСУ. chunyukdu@mgsu.ru

Сельвиян Серафима Михайловна

преподаватель кафедры механики грунтов и геотехники, НИУ МГСУ. Selviyansm@yandex.ru

Чан Ван Хунг

аспирант кафедры механики грунтов и геотехники, НИУ МГСУ. tranvanhung2009@gmail.com

Известно множество отечественных и зарубежных авторов, изучающих кустовой эффект с применением свай круглого или квадратного сечения. Параметры, которые в основном влияют на кустовой эффект, такие как: расстояние, длина сваи, количество свай, форма свай. Однако, не так много исследований по кустовому эффекту рассматривают с буронабивными сваями, идущими вдоль корпуса. В рамках данной статьи авторами рассмотрен вопрос о влиянии формы и расположения свай в фундаменте, для учета эффекта взаимодействия между сваями с уширением вдоль тела.

Применение вышеуказанных результатов на практике позволит сократить время строительства, сэкономить сырье для строительства свай и снизить стоимость проекта, повысить эффективность использования капитала.

Проведенное выше исследование послужит предпосылкой для дальнейшего исследования несущей способности группы буро-набивных свай с расширением вдоль тела сваи с различной длиной и расстоянием между ними и одновременной разработки модели конструкции протяженных буронабивных свай с расширением вдоль тела сваи.

Ключевые слова: буронабивная свая, несущая способность, свайные фундаменты, устройство уширения сваи, коэффициент взаимодействия свай.

см см о см

1. Введение

Кустовой эффект - это взаимное влияние свай при небольшом расстоянии между ними. Работа свай в кусте отличается от работы одиночных свай. Осадка сваи в кусте превышает осадку одиночной сваи, поскольку сопротивляющиеся этому силы бокового трения полностью не мобилизуются. Кустовой свайный фундамент является своеобразной конструкцией фундамента, его работа существенно отличается от работы одиночной сваи. Взаимное влияние свай друг на друга в кустовом свайном фундаменте обуславливает проявление кустового, или группового эффекта - предельные зоны соседних свай куста пересекаются, что затрудняет развитие по поверхности разрушения. Величина предельной зоны зависит от очень многих факторов: расстояния между сваями; длины сваи; формы сваи; количества свай; величины приложенной нагрузки на группу свай и свойств грунта вокруг группы свай. Описанные результаты совместной работы свай в кустах принято называть кустовым эффектом. Кустовой эффект проявляется не только при вертикальных, но и при других видах нагрузок на фундаменты. Влияние кустового эффекта на работу свайных фундаментов сложно, иногда противоречиво и требует тщательного экспериментального изучения. Изменение начальных свойств грунтов при погружении свай, зависимость этих изменений от технологии устройства свайных фундаментов и используемого оборудования, взаимное влияние свай при их совместной работе в кустах, включение в ряде случаев в работу низкого ростверка и многое другое предопределили чрезвычайно сложный характер взаимодействия свай с грунтовым основанием, не поддающийся строгому математическому описанию. Поэтому для решения практических задач фундаментостроения действительные условия совместной работы свай и грунтового основания необходимо изучать кустовой эффект.

О ш т х

<

т о х

X

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

При решении этой задачи были использованы данные предпроектных испытаний 2-х групп свай статической вдавливающей нагрузкой.

В соответствии с изложенным выше было проведено моделирование взаимодействия группа сваи с окружающим грунтом, обладающим характеристиками, приведенными в таблице 1 по данным геологического обследования условий строительства во Вьетнаме.

Расчетная область массива грунта для сваи длиной L = 10 м, диаметром с1 = 0,5 м, толщина сжимаемого - 20 м и имела размеры 20х20 м.

Таблица 1.

Слой № Опис-ние грута Уза1 (кН/м3) Ушка! (кН/м3) С (кПа) Ф (°) Е (кПа) V Z

1 Слабая глина 18 18 15 120 15*103 0,3 10

2 Прочная глина 20,0 20,0 30,0 300 30*103 0,3 9,2

(*) ^ис - удельный вес грунта под поверхностью воды; Уипям - удельный вес грунта над поверхностью воды.

2.2 Методы

На самом деле, сваи часто проходят через множество слоев грунта с различными физическими свойствами. В данной статье представлен расчет несущей способности сваи методом конечных элементов (МКЭ). Используя программное обеспечение Plaxis 3D, расчеты указанные выше 2 случая со следующими данными:

Таблица2.

Свая (Модель упругости)

Свая Длина сваи (м) У (кН/м3) Диаметр Мах. Нагрузка Е (кПа) V Объем сваи (м3)

1 Куст из 4 свай с ее углом поворота 450 и расширением вдоль тела (Вариант 1) 10 25 0,418 По Р1ах1в 3Е7 0,2 1,375

2 Куст из 4 свай с ее и расширением вдоль тела (Вариант 2) 10 25 0,500 По Р1ах1в 3Е7 0,2 1,375

66

Ш за ш

т т т

66

1.5а.

за

.1 5<1

Ростверк

Рисунок 1. Расчетная схема куста из 4 свай

a. с ее углом поворота 450 и расширением вдоль тела

b. Размеры поперечного сечения сваи

c. с ее углом поворота 450 и расширением вдоль тела

d. Размеры поперечного сечения свайного фундамента

Параметры размера сваи и куста свай приведены на Рис .1.

3. Результаты исследований 3.1. Результаты

Показанные на рисунке рис. 2, рис. 3 графики нагрузка-осадка, полученные в результате расчетов с использованием программы Р1_АХ1Э 3D с использованием упругой и упругопластической модели грунтового основания, в заданном диапазоне изменения вертикальной нагрузки дает близкий результат. Это говорит о возможности ее применени для решения практических и исследовательских задач, связанных с вопросами взаимодействия свай с грунтовым основанием.

Таблица 3

Таблица расчета максимальной несущей способности свайной группы по Р1ах1Б 3й

№ Вариант Мах нагрузки (тонн) Осадка (мм)

1 Вариант 1 1460 -100

2 Вариант 2 1532 -100

1.1 Вариант 1 расчетная схема показана

Рисунок 2а. Расчетная схема вариант 1

Рисунок 2б. Кривые зависимости осдки сваи от нгрузки вариант 1

X X О го А С.

X

го т

о

м о м м

1.2. Вариант 2 расчетная схема показана

Рисунок 3а. Расчетная схема вариант 2

Рисунок 3б. Кривые зависимости осдки сваи от нгрузки вариант 2_

СЧ СЧ О

сч

О Ш

m

X

<

m о х

X

3.2. Анализированые результаты

В результате анализа, выполненного программным комплексом Р^в можно сделать вывод, что при использовании моделей свайного фундамента (вариант 2), сечение которых расширяется вдоль корпуса сваи, что ведет к увеличению несущей способности группы свай (с 4,5% до 7,7% ) по сравнению с невращающийся свайный фундамент (вариант 1) с таким же общим объемом бетона.

Таблица 4

№ Осадка (мм) Нагрузки (кН) Нагрузка (%)

Вариант 1 Вариант 2

1 2 3 4 5 = (4-3)/3*100%

1 0 - - -

2 20 1,047 1,127 7,7

3 40 1,232 1,297 5,3

4 60 1,339 1,399 4,5

5 80 1,409 1,474 4,6

6 100 1,460 1,532 4,9

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Нагрузка (Кн)

Рис. 8. Кривые зависимости осадки сваи от нагрузки вариант 1,2

Заключение

Применение вышеуказанных результатов на практике позволит сократить время строительства, сэкономить сырье для строительства свай и снизить стоимость

проекта, повысить эффективность использования капитала.

Проведенное выше исследование послужит предпосылкой для исследования автором несущей способности группы буронабивных свай c расширением вдоль тела сваи с различной длиной и расстоянием между ними и одновременной разработки модели конструкции протяженных буронабивных свай c расширением вдоль тела сваи.

Литература

1. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты.

2. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. 3. Чунюк, Д.Ю. Оценка эффективности работы составляющих комбинированного свайноплитнго фундамента / Д.Ю. Чунюк, Н.О. Курилин // Научное образование. - 2016. - № 16. - С. 6-10. 4. Чунюк, Д.Ю. Возможные методы расчета комбинированных свайно-плитных фундаментов / Д.Ю. Чунюк, Н.О. Курилин // Научное образование. - 2016. - № 18. - С. 11-17. 5. Ладыженский, И.Г. Комбинированные свайно-плитные фундаменты (КСПФ) и комбинированные плитно-свайные фундаменты (КПСФ) - перспективы развития / И.Г. Ладыженский, А.В. Сергиенко // Высотные здания: журнал высотных технологий. - 2014. - № 5-6. - С. 132-135.

6. Чунюк Д.Ю., Сельвиян С.М., Сельвиян А.О. Анализ эффективности применения плитно-свайного фундамента в двухслойном основании. /Д.Ю. Чунюк, С.М. Сельвиян, А.О. Сельвиян/ Перспективы науки. - 2021.-№2.- С.188-192.

Study of the cluster effect for groups of piles with widening along the body

Chunyuk D.Yu., Selvian S.M., Chan Wang Hung NRU MGSU

JEL classification: L61, L74, R53

There are many domestic and foreign authors who study the cluster effect using round or square piles. Parameters that mainly affect the cluster effect, such as: distance, pile length, number of piles, pile shape. However, not many bush effect studies are considered with bored piles running along the hull. Within the framework of this article, the authors considered the issue of the influence of the shape and location of piles in the foundation, to take into account the effect of interaction between piles with broadening along the body. The application of the above results in practice will reduce construction time, save raw materials for the construction of piles and reduce the cost of the project, improve the efficiency of capital use. The above study will serve as a prerequisite for further study of the bearing capacity of a group of bored piles with expansion along the pile body with different lengths and distances between them and the simultaneous

development of a design model for extended bored piles with expansion along the pile body. Keywords: bored pile, bearing capacity, pile foundations, pile widening

device, pile interaction coefficient. References

1. SP 24.13330.2011. Pile foundations.

2. SP 22.13330.2016. Foundations of buildings and structures. 3. Chunyuk,

D.Yu. Otsenka effektivnosti raboty komponenty kombinirovannogo pilenoplotngo foundation / D.Yu. Chunyuk, N.O. Kurilin // Scientific education. - 2016. - No. 16. - P. 6-10. 4. Chunyuk, D.Yu. Possible methods for calculating combined pile-slab foundations / D.Yu. Chunyuk, N.O. Kurilin // Scientific education. - 2016. - No. 18. - P. 11-17. 5. Ladyzhensky, I.G. Combined pile-pile foundations (KSPF) and combined slab-pile foundations (CPSF) - development prospects / I.G. Ladyzhensky, A.V. Sergienko // High-rise buildings: journal of high-rise technologies. - 2014. - No. 5-6. - S. 132-135.

6. Chunyuk D.Yu., Selviyan S.M., Selviyan A.O. Analysis of the efficiency of using a slab-pile foundation in a two-layer foundation. /D.Yu. Chunyuk, S.M. Selvian, A.O. Selviyan / Prospects of science. - 2021.-№2.- P.188-192.

X X

o 00 A c.

X

00 m

o

ho o ho ho