CC BY
211
4. Надежность систем энергетики. Терминология : сб. рекомендуемых терминов. - М. : Наука, 1980. - Вып. 95. - 44 с.
5. Руденко Ю. Н. Надежность систем энергетики / Ю. Н. Руденко, И. А. Ушаков // М. : Наука, 1989. - 325 с.
6. Иродов В. Ф. Математическое моделирование элементарного участка системы воздушно-лучистого отопления / Л. В. Солод., А. В. Кобыща // Вюник Придншр. держ. акад. будiвниц. та архггект. - Д. : ПДАБА, 2001. - № 4. - С. 41 - 46.
7. Иродов Вячеслав. Расчет температурных удлинений инфракрасного трубчатого газового обогревателя / Валерия Ткачева, Леонтина Солод // Theoretical Foundations of Civil Engineering. - 2011. - V. 19. - P. 381 - 386.
8. Хацкевич Ю. В. Разработка алгоритма оперативного управления системами воздушно-лучистого отопления на газовом топливе / Ю. В. Хацкевич // Сб. науч. тр. НГУ. -2006. - № 26. - Т. 2 - С. 15 - 22.
9. Болотских Н. Н. Совершенствование методики расчета систем отопления газовыми трубчатыми инфракрасными нагревателями. // Наук. вюник будiвництва : ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 2009. - Вип. 54. - C. 76 - 91.
10. Tkachova Valeriya. Controllability estimation for heating systems with infrares tube heaters // Технологический аудит и резервы производства. - 2013. - Ч. 1. - № 5/1(7). - С. 31 - 32.
11. Дудкин К. Расчет теплового и гидравлического режима при проектировании многоконтурных трубчатых газовых нагревателей / К. Дудкш, В. Ткачева, В. Данишевский // Theoretical Foudations of Civil Engineering, Polish - Ukrainian transactions. Vol. 20. - Warsaw : Warsaw University of Technology, 2013. - P. 531 - 536.
УДК 624.154:624.151
О ДОСТОВЕРНОСТИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ РОСТВЕРКА СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА С ОСНОВАНИЕМ
А. Н. Моторный, маг., с. н. с., Н. А. Моторный, к. т. н., доц.
Ключевые слова: забивная свая, буронабивная свая, буроиньекционная свая, межсвайное пространство, межскважинное пространство, контакт подошвы ростверка с основанием
Введение. При анализе работы свай в делювиальных и аллювиально-делювиальных глинистых грунтах, а также в слабых водонасыщенных глинистых грунтах часто даются «рациональные» предложения об учёте или возможном учёте работы ростверка свайного фундамента с основанием. Это частично повышает несущую способность свайного фундамента, в целом достигается снижение материалоёмкости и стоимости работ нулевого цикла. В этом варианте предлагается следующая схема учёта дополнительной несущей способности свайного фундамента за счёт включения в работу ростверка.
а) Свайный фундамент по несущей способности разделяется на два блока:
Первый блок - несущая способность куста свай равная
N = (1)
где: п — колличество свай в кусте;
¥Л - несущая способность одиночных свай вычисленных согласно ДБН.В 2.1-10-2009. Змша 1, по предлагаемым формулам или по данным статических испытаний свай.
^ = у^ЯА+Шу^И) кН (2)
или ^ : = кН
где: ус - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимается равным =1;
Я - расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; (табл. Н.2.1 ДБН).
Асв - площадь поперечного сечения ствола сваи в месте опирания его на грунт основания, м2;
и - наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;
£ - расчётное сопротивление ьго слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа; (принимается по таблице Н.2.1 ДБН В 2.1-10-2009, змша 1).
к, - толщина >го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
Уск,Ус/ - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом сваи и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сборных свай и способа изготовления монолитных свай.
- осадка сваи от передаваемой на неё нагрузки при статических испытаниях свай, см; - значение предельно-допустимой осадки основания для проектируемого здания или сооружения, м (согласно ДБН В 2.1-10-2009) табл. И.1 приложения И. ДБН В 2.1-10-2009;
£ - коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения Бит к осадке сваи полученной при статических испытаниях сваи принимается равным £ = 0,2 при условной стабилизации осадки сваи равной = 0,1мм/час; Второй блок - несущая способность ростверка равная
N = лн.ргбср. (кН), (3)
Ан.р.- площадь подошвы ростверка за вычетом площади поперечного сечения сваи в кусте
Ан.р. = Ар - пАсв.,м2 (4)
бср. - среднее напряжение под подошвой ростверка
6^=^—, (5)
Ауф
где: ЕЫ - общая вертикальная нагрузка, передаваемая на свайный фундамент;
Ш = Ысоор+^ф (6)
Ыуф - вес условного фундамента;
^уф ^уф Уср ; Ууф Луф 1св; (7)
Луф - площадь условного фундамента;
Луф = (Ьр+21св ^ фс/4) (1р+2!св ^ фср/4) - для забивных свай,
Луф = (1р - 0св) (Ьр - 0св) - для буронабивных и буроиньекционных свай,
1р, Ьр, 0св - соответственно: длина ростверка, ширина ростверка и диаметр сваи;
п - количество свай в кусте,
Асв - площадь поперечного сечения ствола сваи, м2;
Общая несущая способность свайного фундамента равняется Ыс + Ыр, кН. Для обоснования правомочности учёта совместной работы ростверка с основанием проследим формирование напряженно-деформированного состояния массива грунта в основании нижних концов и вокруг ствола изготовляемых свай свайных фундаментов в зависимости от технологии изготовления свай (забивные, буронабивные, буроиньекционные по разным технологиям).
Забивные сваи. В процессе забивки сваи, вокруг её ствола и под остриём формируется уплотненное ядро, которое распространяется от головы сваи до острия под средним углом фср / 4. При этом в процессе погружения сформированное «ядро» погружается вместе с остриём сваи, постепенно увеличиваясь в диаметре с глубиной погружения, до конечных размеров г = 1Св tg фср / 4. При этом конечная форма «ядра» шарообразна, что приводит к образованию в плоскости острия уплотнённого слоя толщиной купл = г = 1св• tg фср / 4. Так как диаметр уплотнённого ядра больше сечения ствола, а само уплотнённое ядро погружается вместе с остриём, то вокруг ствола сваи формируется щель переменной толщины по глубине, равной -
«щель» в верхней части (/ = /?/,7£ ¿/)д0 нижней части (/ = кь 1,ц - с1стг:): где кь -
4 4
глубина буферного слоя, 1 - длина ствола сваи. Таким образом за счёт формирования уплотнённого ядра в уровне острия сваи толщина щели с глубиной увеличивается и контакт боковой поверхности ствола сваи с грунтом отсутствует (на период погружения свай), это в свою очередь облегчает погружение сваи в процессе забивки (снимаются силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи). При этом напряжение на грани стенки сформированной «скважины» стремится к = 0. Это даёт предпосылки утверждать о проявлении перемещения грунта от оси межсвайного пространства к стенкам сформированной «скважины», вокруг ствола забиваемой(забивной) сваи (перемещение из области с большим давлением в области с низким давлением).
Перемещаясь к стенкам сформированной «скважины», грунт заполняет образованную вокруг ствола сваи щель (при забивке сваи сваебойным агрегатом), охватывает боковую поверхность ствола сваи и начинает передавать силы трения грунта на ее боковую поверхность при перемещении сваи вниз от передачи на неё вертикальной нагрузки от сооружения.
Перемещение грунта от средины межсвайного пространства к стволу сваи, приводит к разрыхлению межсвайного пространства.
Объём перемещённого грунта от средины межсвайного пространства определяется из условия, что объём щели заполненной грунтом равняется объёму перемещенного грунта, т. е. Vщ = Vлгр, при этом плотность грунта в поперечном направлении одинакова.
Объём щели из расчета формирования уплотнённого ядра и его перемещение вместе с остриём сваи, может быть определён по предварительной формуле:
= 1/3-1св(8н+ Бв+
где: 8Н = ж(1 СвЩ—)2- <32; площадь нижнего основания «ядра». 4
8В = <£ площадь верхнего основания «ядра».
Б нт —> « площадь нетто основания «ядра».
Принебрегая величинами второго порядка малости (< относительно ¡с2 получим окончательный объем щели
Ущ = 1/31св[1\2^ + = 1/31св1^— (1^ + ф. (8)
4 4 4 4
Для заполнения образовавшейся щели грунтом необходимо перемещение грунта из межсвайного пространства в объёме равному объёму щели. Распределение этого объёма по высоте, вертикали и горизонтали неравномерное: в уровне верха (головы) сваи перемещение грунта минимальное, в плоскости острия сваи максимальное. В связи с этим разрыхление грунта в межсвайном пространстве также будет неравномерным и запишется зависимостью (п)е = /(к), т. е. значение е - в верхней части (у головы сваи) минимальное, внизу, у острия сваи, максимальное.
В результате изменение пористости или коэффициента пористости будет зависеть от
функции е = ) и плотность грунта в верхней части р - будет значительно больше
4
нежели в уровне плоскости острия свай. Поэтому в процессе производства работ по устройству свайных фундаментов и их эксплуатации начинают проявляться «провальные» деформации грунта в межсвайном пространстве. В результате указанных деформаций нарушается контакт подошвы ростверка с грунтом, формируется щель, между грунтом и ростверком. Размер щели будет зависеть от вертикальной «провальной» деформации разрыхлённого грунта в межсвайном пространстве, которая будет значительно больше осадки свайного фундамента, в связи с чем контакт ростверка с грунтом межсвайного пространства не возобновляется и включение ростверка в работу невозможно.
Следует также отметить, что в процессе проявления вертикальных «провальных» деформаций грунта в межсвайном пространстве формируется лунка в форме близкой к параболическому призматоиду, внутренняя поверхность которого при стечении всех возможных обстоятельств связанных с деформацией грунта в межсвайном пространстве не сможет контактировать с поверхностью ростверка, что дополнительно подтверждает предположение о невозможности включения ростверка в работу свайного фундамента.
Возможная деформация «разрыхлённого» грунта может быть вычислена по существующим
формулам механики грунтов, без учёта бокового расширения грунта
_ Р1г< .
«разрых ^ ^ ; (9)
разрых
где: Р - давление от собственного веса грунта на «арочную» кровлю: Р=ук^
к - длина сваи (размер от головы сваи до сформированного уплотнённого слоя под. нижним концом сваи).
Еразрых - модуль деформации разрыхлённого грунта, который может быть определен косвенно по сформированной полости «разрыхления из условия равенства объёма перемещённого грунта к стволу» сваи. Если же данных для определения модуля деформации разрыхлённого грунта недостаточно, то рекомендуется предварительно Еразр назначать не более - 5 МПа.(меньше 5.0 МПа).Тогда осадка массива разрыхлённого грунта будет равняться
8разр. = У^2/Е разрЫх (10)
и для конкретных условий у =15 кН/м , к = 10 м; Е = 5,0 Мпа осадка разрыхлённого межсвайного массива может быть равна 5разр. = 15,0-102/5000 = 30 см, что значительно больше возможной осадки свайного фундамента. Поэтому при любой деформации основания свайного фундамента, контакт подошвы ростверка с грунтом межсвайного пространства не возможен, что не даёт права учитывать совместную работу ростверка свайного фундамента с его основанием. Учитывая, что в процессе эксплуатации происходит самоуплотнение (доуплотнение) разрыхленного грунта в межсвайном пространстве от его собственного веса, контакт подошвы ростверка с самоуплотняющимся грунтом не восстанавливается, что дополнительно подтверждает несостоятельность вопросов по учету совместной работы ростверка с основанием.
Включение ростверка в работу «возможно при исключении работы свай в свайном фундаменте. Это возможно при устройстве свайных фундаментов в лёссовых просадочных грунтах с неполной прорезкой просадочной толщи при подъёме уровня подземных вод (замачивание снизу вверх) когда остриё сваи теряет опорный слой при просадке нижнего слоя просадочного грунта, а силы трения грунта на боковую поверхность сваи снижается до минимума. Учитывая, что действующие нормативные документы запрещают проектирование и устройство свайных фундаментов без полной прорезки просадочной толщи, то предлагаемый вариант потери опорного грунта под нижним концом сваи при просадке грунта (замачивание снизу вверх) не возможно. Поэтому передача нагрузки на грунт и включение ростверка в работу свайного фундамента из забивных свай не возможна.
Буронабивные сваи (в устойчивых лёссовых грунтах). Бетонирование ведётся способом ВПТ (без бентонитового глинистого раствора). В процессе изготовления буронабивных свай бурение опережает бетонирование минимум на три скважины. (в отдельных случаях на 5 скважин). В этом случае проявляется горизонтальное перемещение грунта из межскважинного пространства к стенкам скважины. Интенсивность перемещения находится в прямой зависимости от природного давления грунта:
о- =у.1г-£ = г1г^(45-¥-) х 2
2Ctg(45
Отсюда следует, что на грунт стенки скважины в верхней части скважины (устье) давление минимальное, в нижней части (в забое) максимальное, тогда (скорость) интенсивность перемещения грунта в нижней части скважины (в забое) значительно больше чем в верхней части, что приводит к неравномерному напряжённому состоянию грунта по стенкам скважины т.е. давление грунта на стену скважины запишется выражением:
б =
г *2
45- — 2
/ \
45- — 2
(11)
Это позволяет предположить, что при данном давлении горизонтальная деформация грунта т. е. перемещение грунта от середины межскважинного пространства к стенкам скважин неравномерная с максимальным перемещением в уровне забоя скважины и минимальным в уровне устья. Таким образом формируется область разрыхления грунта в межскважинном пространстве в виде пирамиды или конуса с вершиной в уровне устья и основанием в уровне забоя. В связи с этим формируется область «зависания» поверхностного слоя межскважинного пространства, что в свою очередь формирует потенциальные «провалы» межскважинного пространства. При этом «провальные» вертикальные деформации значительно превышают деформации основания свайных фундаментов, чем объясняется нарушение контакта подошвы ростверка с основанием, меняется расчётная схема ростверка. Вместо «плиты» на упругом основании формируется плита опёртая на четырёх опорах (сваях) с нагрузкой на плиту Р = бср.;
N
где бср. - среднее давление на крышу ростверка (сверху) - б = —; N - нагрузка на ростверк,
А
А - площадь ростверка. А = врх1р (м2).
Усилие в конструкции ростверка (момент), определяется согласно (3) по формуле:
М -УоЬ2 (12)
Где: а - среднее давление передаваемое на ростверк от сооружения;
Ь, а - расстояние между осями свай в ростверке в поперечном и продольном направлениях. Прогиб конструкции ростверка определяем по формуле:
2
= (13)
В
г I
1 де: V — соотношение сторон плиты ростверка: V — —;
Ъ
В - цилиндрическая жесткость ростверка, принимается равной:
= Екъ /12(1-//2) (14)
¡л - коэффициент поперечной деформации. Коэффициент Пуасона = 0,16
Условия равновесия деформаций: Ж < Б
$пр0в. - значение «провальной» деформации межскважинного пространства. РН
8пров. =.-- (без учета бокового расширения грунта).
Е разрых
Еразрых. - модуль деформации разрыхлённого грунта. (Ераз < 5 Мпа);
Р - давление от веса зависающего грунта = 2/3 у Ь1.
й1 — высота деформируемого массива грунта принимается равной длине сваи.
Этими деформациями подтверждается нарушение контакта подошвы ростверка свайного фундамента с основанием (формирование щели) и невозможности совместной работы ростверка с основанием .
Буронабивные сваи выполняемые под глинистой суспензией. Бетонирование ведётся способом ВПТ в неустойчивых грунтах с использованием бентонитовой суспензии. Бурение скважин ведётся под глинистой суспензией и после изготовления скважины эта же суспензия используется при изготовлении буронабивной сваи. В этом случае при выемке грунта в процессе бурения скважины пространство освободившееся от вынутого грунта заполняется глинистой суспензией плотностью рс < 1,05 т/м3. Напряжённое состояние грунта вокруг скважины определится равенством:
Чс = УсЧгр = УгрМ; М = чгр - <?с = к(угр£. - ус),кПа (15)
где Чгр = угрШё2(45-^) - 2аё(45-
тогда Ац = Угр. к ^(45-^) - 20^45-^) - дск = к(угр £-ус)- 2^(45-^).
Так как коеффициент бокового давления 0,5< £ <1,0 то угр £ < ус.
В этом случае перемещение грунта от межскважинного пространства к стенкам скважины не проявляется, т.е. нарушение целостности грунтового массива межскважинном пространстве не наблюдается. Это подтверждает предположение о том, что контакт подошвы ростверка с грунтом межскважинного пространства не нарушается.
Теперь проследим работу свай в кусте свайного фундамента из Б.Н.С.
Напряжённое состояние массива грунта под нижним концом свай предварительно можно определить по формуле:
б = —^ (16)
Амас
где N - действующая вертикальная нагрузка от сооружения на свайный фундамент, кН;
Qсв. - вес свай в кусте:
О^св. Аств. ксв. Усв. п (кН).
Аств. - площадь поперечного сечения ствола Б.Н.С.; Аств. = жdств.2/4 (м2);
ксв. - длина сваи;
усв. - удельный вес материала сваи;
п - колличество сваи в кусте;
Амас■ ~ площадь нетто условного фундамента принимается равной Амас = А х п (м2);
Qгp. - вес грунта в межскваженном пространстве Огр. = (А - Аст. п)уср.(кН);
А - площадь куста свай по наружному периметру (м2).
Условие прочности грунта основания под нижними концами свай запишется в виде: о < R
где:
R - расчётное сопротивление грунта основания под нижним концом сваи. R вычисляется согласно формуле (ЕЮ), приложение Е, ДБН.В.2.1-10-2009. (для зданий без подвала),
R = ^ Х [Му%Ъу2+Мг%yY:' M/<'2\ к
где: Yci, Yc2 - коэффициент условий работы, принимаемые по табл.Е.7. ДБН.В.2.1-10-2009.
к - коэффициент принимаемый равным =1, если характеристики грунтов основания определялись в лабораторных условиях и равным =1,1, если характеристики грунта основания определялись по таблицам. В - 1, В -2 ДБН.В.2.1-10-2009.
MY, М9 Мс - коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта основания и принимаются по табл. Е.8 ДБН.В.2.1-10-2009. (для грунта под нижним концом свай);
b - ширина подошвы фундамента (по наружному периметру куста сваи);
С - расчётное значение удельного сцепления грунта (кПа), (для грунта под нижним концом сваи);
d - глубина заложения подошвы ростверка свайного фундамента;
d = 1се + d, (d - отметка подошвы пяты сваи), относительно природного рельефа.
Если условие о < R выполнено, то осадки свайного фундамента не превышают предельных
S < Su и «прокалывание» сваей рабочего слоя невозможно, ростверк не может включиться в совместную работу свайного фундамента.
Буроинъекционные сваи изготовляемые по технологии «пустотелого шнека». Согласно освоенной технологии изготовления буроинъекционных свай, в процессе бурения скважин и укладке бетона, скважина не «открывается», нарушения целостности грунтового массива вокруг скважины не проявляется, что не даёт предпосылок утверждать о возможном перемещении грунта, к стенке скважины, из области с высокими напряжениями в области с низкими напряжениями. В процессе бетонирования ствола формируется новое напряжённое состояние, в области стенок скважины и межскважинного пространства, которое принуждает к деформированию массива грунта вокруг скважины. Вследствие этого происходит деформация грунта в (межсвайном) межскважинном пространстве с формированием конусности ствола сваи (минимальный диаметр в забое скважины, максимальный в устье скважины). После укладки «литого» бетона, формирования ствола сваи (по технологии «пустотелого шнека»), бетонирования ростверка, бетон ствола сваи и ростверка набирают «свою» прочность в положенный для этого месячный период (28 дней). Так как для изготовления буроинъекционных свай применяется литой бетон с избытком воды, то в процессе гидратации составляющих бетонной смеси с избытком воды происходит «усадка бетона» в стволе сваи с образованием временной щели вокруг ствола, - снижению давления сваи на стенки скважины рб = Ргр, что приводит к тому же перемещению грунта из средины межсвайного пространства к стволу сваи, за счёт чего снижается плотность грунта межсвайного пространства. Это приводит к его вертикальной деформации с нарушением контакта подошвы ростверка с грунтом межсвайного пространства. Поэтому учитывать работу ростверка в свайном фундаменте из буроинъекционных свай изготовляемых по технологии «пустотелого шнека» неправомочно. В связи с тем, что в процессе бетонирования сваи (БИС), формируется конусный ствол с конусностью i > 0,025, а нижний конец сваи, как правило, опирается на прочные твёрдые или полутвёрдые (в водонасыщенном состоянии) глинистые грунты или на песчаные грунты (средней плотности или плотные, в зависимости от геологического строения площадки), то «прокалывание» сваей опорного слоя или скольжение грунта по боковой поверхности ствола сваи практически невозможно, что даёт право обосновывать неправомочность учитывать работу ростверка в свайном фундаменте из буроинъекционных свай изготовляемых по технологии «пустотелого шнека».
Формирование конусности ствола буроинъекционной сваи изготовляемой по технологии «пустотелого шнека» прослеживается по следующим преобразованиям напряжённого состояния массива грунта вокруг и в основании буроинъекционной сваи в процессе её изготовления и эксплуатации:
- длина сваи, 1се равняется высоте шнека 1се= Ншн (м);
- Ys - удельный вес бетона (кН/м3);
Y - удельный вес грунта в пределах длины сваи (кН/м3);
Ргр - давление от собственного веса грунта Ргр = Yapxhсе; 0 < Ргр < Yaphe (кН/м2 = кПа);
Ps - давление бетона Ps= yS хhсе = const, согласно технологии изготовления (кН/м2=кПа);
АР0 - приращение давление на стенку скважины: АР = P¿ - Ргр= hce(ys- угр) кПа;
Егор - модуль деформации грунта в горизонтальном направлении Егор= Е0 х Ка;
Ка - коэффициент анизотропии Ка = Ер/ Е0;
Е0 - модуль общей деформации грунта (Е0 = Ев).
Деформация грунта в горизонтальном направлении (в уровне забоя скважины), (м);
S^ = АР31гор / Егор = АР3 5 0 се / Егор (17)
Деформация грунта стенки скважины в уровне устья скважины:
„ _ Рб ^Фске
\ст.---- = --- , (М), (18)
Г Г
гор гор
где: АРу - приращение давления на стенки скважины в уровне устья АР= - 0 = РДКПа);
Г.С.Т. - условно принимается равной пять диаметров скважины. Г.С.Т .=50св.
ASzop - разность горизонтальных деформаций стенки скважины в уровне устья и забоя.
AS = SyCm. - S3a6. = , (м); (19)
Конусность буроинъекционной сваи записывается в виде:
(20)
l
св
Учёт конусности «i» буроинъекционной сваи выполняемой по технологии «пустотелого шнека» обосновано при «i» > 0,025; т. е. i = 5Р 0 се / lC(¡ Е > 0,025
Подтверждением этому предположению может служить обоснование напряжённого состояния грунта вокруг ствола сваи и под нижним концом сваи по которому определяется несущая способность сваи Fd кН.
Несущую способность, Fd, кН (кгс), пирамидальных и конусных свай с наклоном боковых граней ip > 0,025 допускается определять как сумму сил расчётных сопротивлений грунта основания на боковой поверхности сваи и под её нижним концом по формуле:
N
Fd = Y, A cosa [P'(tga + tgtpii) + С1л,] + (рг + п2си), (21)
i-\
где: A¡ - площадь боковой поверхности сваи в пределах i-ого слоя грунта, м2 (см2);
а - угол конусности сваи, град; а = arctg i:
(Pi,(J- расчетные значения угла внутреннего трения (р град, и сцепления С кПа (кгс/см2), i-го слоя грунта;
d - сторона сечения нижнего конца сваи, м;
n¡, n2 - коэффициенты, значения которых приведены в таблице (СНиП 2.02.03-85).
Сопротивления грунта под остриём сваи pt и на её боковой поверхности pi, кПа (кгс/см2), определяются по формуле:
Рг =P¡= -Г——-2.ч ' „ -(Рр,1 + cuctg<pu, (22)
где: Ei - модуль деформации грунта i-го слоя, кПа (кгс/см2), определяемый по результатам прессиометрических испытаний;
¡j i - коэффициент Пуассона i-го слоя грунта, принимаемый в соответствии с требованиями ДБН.В.2.1-10-2009;
£ - коэффициент, значения которого приведены в таблице.
Давление грунта p0¡i и р1и к Па (кгс/см2), определяются по формулам:
ui
Ро,г = - Yi.ih; Ppj = Ро,1 (1 + sin(pu) + cucos<pu (23)
1 - ¡л
где: fu - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3 (кгс/см3);
И - средняя глубина расположения i-го слоя грунта, м.
Выводы. На основании выполненного анализа работы свай в грунте с учётом проявляющихся технологических процессов в результате погружения забивных и изготовления буронабивных и буроинъекционных свай изготовляемых по разной технологии («сухим» способом, под глинистым раствором, с использованием технологии ВПТ для буронабивных свай; с подачей раствора (бетона) бетононасосом снизу вверх; для буроиньекционных свай с использованием технологии «пустотелого шнека»), установлено:
1. В процессе погружения забивных свай формируется щель вокруг ствола сваи, что является причиной перемещения грунта находящегося вокруг ствола сваи от средины межсвайного пространства к стволу сваи. Это является причиной разрыхления грунта в межсвайном пространстве, проявления неравномерных деформаций разрыхлённого грунта межсвайного пространства и нарушении контакта подошвы ростверка с основанием. Поэтому ростверк не может включаться в совместную работу с основанием и увеличивать несущую способность свайного фундамента.
2. В процессе изготовления буронабивных свай изготовляемых по технологии ВПТ в устойчивых глинистых грунтах (без применения глинистой суспензии) формируется область неравномерного разрыхления грунта в межскважинном пространстве в виде пирамиды или конуса с вершиной в устье и основанием в забое скважины. В связи с этим формируется область «зависания» поверхностного слоя межскважинного пространства, что в свою очередь формирует потенциальные «провалы» межсвайного пространства, чем объясняется нарушение контакта подошвы ростверка с основанием и невозможность учёта совместной работы ростверка с основанием.
3. При изготовлении буронабивных свай в неустойчивых грунтах под глинистым раствором, разрыхление грунта в межскважинном пространстве значительно снижается и практически стремится к нулю, за счёт передачи на стенки скважины давления от глинистой суспензии, которое компенсирует давление грунта из межскважинного пространства к стенке скважины. Формирование напряжённого состояния в основании буронабивных свай показывает, что «прокалывание» рабочего слоя грунта в основание буронабивных свай невозможно, чем исключается рабочий контакт ростверка с основанием и включение ростверка в работу свайного фундамента невозможно.
4. При изготовлении буроиньекционных свай с применением технологии «пустотелого шнека» за счёт применения литого бетона при изготовлении свай, в процессе гидратации составляющих бетонной смеси, из-за избытка воды (при большом водоцементном отношении) происходит усадка бетона по стволу сваи, формируется щель вокруг ствола сваи на границе ствол-стенка скважины. Это приводит к снижению напряжений на стенки скважины (стремящиеся к нулю) и к перемещению грунта из области с высоким давлением (межскважинное пространство) в области с низким давлением к стволу сваи, приводит к разрыхлению грунта в межскважинном пространстве, проявлению неравномерных вертикальных деформаций разрыхлённого грунта и нарушению контакта подошвы ростверка с основанием. Это явление подтверждает предположение о недостоверности включения ростверка в работу.
5. Изготовление буроиньекционных свай под глинистым раствором с подачей литого бетона бетононасосом снизу вверх (от забоя к устью скважины) повторяет ту же ситуацию, что и для буронабивной сваи изготовляемым под глинистым раствором. Дополнительно применение литого бетона для изготовления буроиньекционной сваи в процессе гидратации составляющих бетонной смеси, приводит к усадке бетона, формированию щели между стволом сваи и стенками скважины, разрыхлению грунта в межскважинном пространстве и нарушению контакта подошвы ростверка с основанием. Поэтому предполагаемый рабочий контакт ростверка с основанием и включение ростверка в работу свайного фундамента невозможно.
Таким образом изучая работу свай в глинистых грунтах с учетом технологии их погружения (для забивных свай) и технологии изготовления (для буронабивных свай в устойчивых и неустойчивых глинистых грунтах и буроиньекционных свай изготовляемых по освоенным технологиям подачи литого бетона бетононасосом снизу вверх и подачи литого бетона с использованием технологии «пустотелого шнека») установлено, что подымающиеся вопросы учёта работы ростверка, вовлекая в работу грунт межсвайного и межскважинного пространства не обоснованы, так как в процессе изготовления свай и их эксплуатации (нарушается), отсутствует контакт подошвы ростверка с основанием (грунтом межсвайного и межскважинного пространства). А учёт работы ростверка приводит к необоснованному проектному увеличению нагрузки на свайный фундамент, что может привести к непланируемым и необратимым чрезвычайным ситуациям, которые потребуют дополнительных затрат на восстановление деформаций зданий и сооружений.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Моторный Н., Моторный А. Обоснование работы сваи в грунте и формирование несущей способности свай в процессе её погружения и эксплуатации. THEORETIKAL FOUNDA-TIONS OF CIVIL ENGINERING / Збiрник наукових праць «Теоретичш основи будiвництва. - Warsaw, МАЗ, 2013. - № 20. - С. 501 - 508.
2. Моторный Н., Моторный А., Рубанский В. Влияние технологи изготовления буроиньекционных свай на их несущую способность / Збiрник наукових праць «Теоретичш основи бущвництва. - Warsaw, September, 2012. - № 20. - С. 458 - 466.
3. Улицкий Н. Н., Рывкин С. А., Самолетов М. В., и др. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование) издание третье переработанное и дополненное. - К. : Бущвельник, 1973.- С. 70 - 71.
4. ДБН. В.2.1-10-2009. Змша 1. Основи та фундаменти споруд. Основш положення проектування. Кшв. М.Р.Р. та Б.У. 2011. - С. 55.
5. Кныш К. А., Моторный Н. А. Практическое руководство по расчету деформаций оснований и тела земляных плотин за период их возведення и эксплуатации / Научно-технический отчет кафедры Оснований и фундаментов ДИСИ. по договору. - Д. : ДИСИ, 1970. - С. 63.
УДК 728.536:625.712.14
ЗВЕДЕННЯ МАЛОПОВЕРХОВИХ КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНИХ БУД1ВЕЛЬ З ВИКОРИСТАННЯМ ДЕРЕВИНИ
О. С. Дьяченко, ас., Л. Ю. Дьяченко, к.т.н., доц.
Ключовi слова: каркасно-панельне буд1вництво, доступне житло, мотел1, сендв1ч-панель, ор1ентовано-стружков1 плити (ОСП), структурна ¡зольована панель (С1П)
Постановка проблеми та н зв'язок iз науковими та практичними завданнями. Актуальнють розширення бущвництва мотелiв зумовлена безперервним ростом потреб у мотельному забезпеченш, пов'язаним iз низкою особливостей суспшьного розвитку. До них належать: шдвищення мобшьност населення у зв'язку з ростом його культурного розвитку, забезпечення транспортних вантажопотоюв; зростання автотранспортного потенщалу Украши. З кожним роком розвиваються мiжнаpоднi транспортш зв'язки й мiжнаpодний туризм, також виникае необхщшсть прискореного й широкого обмiну науковою шформащею й передовим досвщом шляхом проведення конференцш i нарад; оргашзаци виставок, фестивалiв в Украшг
Через перенаселення великих мют i непомipну вартють мiського житла одночасно iде активне формування позитивного iмiджу замiського проживання. Основш надп покладають на розвиток сфери котеджного домобудування. Вiдповiдно, розвиток шдус^ального малоповерхового будiвництва зумовлений потребою в доступному житл в замюьких зонах великих i малих мют Украши, необхщнютю зведення в короткий термш будинкiв piзного призначення, житлових мютечок для вiйськовослужбовцiв i жителiв pайонiв, що перебувають в особливих i екстремальних умовах.
У зв'язку зi стpiмким збiльшенням темпу зростання будiвництва на будiвельному ринку з'являються новi матеpiали, сучаснi технологи, що дозволяють у бшьшост випадкiв за високо! якостi будiвель значно скоротити час !х зведення.
У pазi створення замiського будинку зазвичай виникае бажання побудувати його швидко. При цьому хочеться, щоб жити в ньому було комфортно: тепло, тихо i зручно. I поеднати щ бажання сьогодш цiлком можливо. На допомогу приходять технологи швидкого зведення будiвель iз дерев'яних каркасно-панельних конструкцш.
Аналiз останнiх дослiджень i публжацш. В Укра1ш особливою популяpнiстю користуються швидкозведеш будiвлi, що споруджуються з легких огороджувальних констpукцiй. Це пояснюеться тим, що вони дозволяють швидко i з мiнiмальними тимчасовими i фiзичними витратами зводити будiвлi piзноl повеpховостi, piзноl форми i pозмipiв, при цьому теpмiн служби таких будинюв не менше 25 роюв. Унiкальна технологiя дерев'яного каркасно-панельного будiвництва була розроблена у США понад швстолотя тому i вiдтодi постiйно вдосконалюеться i оптимiзуеться, забезпечуючи ефектившсть i економiчнiсть будiвництва.
У 1960-х роках архтоктори прогнозували, що на початку XXI стол^тя бшьшють людей буде жити в збipно-модульних житлах, побудованих за фантастично коротю теpмiни. 1х
