Сравнительный анализ расчета свайных фундаментов

с учетом их взаимовлияния

д.т.н., Бровко И.С.

Для удобства сравнения, результаты расчетов деформаций кольцевых свайных фундаментов силосных банок комбината хлебопродуктов, полученные различными методами, и фактические приведены в табл. 1.

Результаты расчета по деформациям свайных фундаментов силосных банок показывают, что величина осадок и кренов, полученные по методике, базирующейся на решении Буссинеска – о силе приложенной к поверхности упругого полупространства или слоя конечной толщины, не должны превышать предельно допустимых значений. Так же из табл. 1 видно, что при расчетах по методам, рекомендуемым в настоящее время нормативными документами, большая доля деформаций приходится на собственную осадку фундамента, и меньшая – на дополнительную, появляющуюся за счет взаимного влияния.

Между тем, натурные наблюдения показывают, что фактически деформации фундаментов значительно превосходят расчетные: средняя осадка центральной точки в 2 раза, и крен ~ в 4,5 раза. Причем собственная осадка, при загрузке силосных банок только ряда А (в 1-й год эксплуатации), не превышала 3 см. Остальная часть деформаций, как это было установлено, произошла из-за взаимного влияния свайных фундаментов и увеличения сжимаемости грунтов основания в результате многократного приложения нагрузки.

В связи с большой неравномерностью деформаций фундаментов силосных банок, были проведены дополнительные обследования, и произведен перерасчет осадок и кренов, результаты которого приведены в п.п. 2-6 табл.1.

Из таблицы видно, «что существующие методы расчета не дали возможности выявить действительные условия взаимного влияния кольцевых свайных фундаментов».

Сравнение расчетных величин деформаций свайных фундаментов силосных банок с учетом их взаимного действия, полученных по предлагаемой методике, с фактическими, показало их большую сходимость, чем по ранее выполненным расчетам ( табл. 1.) причем, характерным является то, что уменьшалась доля собственной осадки S_соб , и возросла доля дополнительной осадки S_доп , появляющаяся в следствии взаимодействия фундаментов. Увеличился и крен фундамента А-4, и его значения превысили предельно допускаемую величину.

Таблица – 1

№	Способ определения деформаций фундамента силосной банки А-4	Собств. осадка силосной банки А-4	Дополнит. осадка Lmin Sдоп	Дополнит осадка Lmax Sдоп	Крен фун- та	Полная осадка центр-ной точки
1	2	3	4	5	6	7
1	Натурные наблюдения: а. при загрузке ряда А силосных банок (в 1-й год эксплуа-тации)	3				3
	б. при загрузке рядов А и Б (в 2-й год эксплуатации)				0,002	6
	в. при загрузке рядов А, Б, и В (в 3-й год эксплуатации)				0,01	20
	г. при загрузке рядов А, Б, и В (в 5-й год эксплуатации)				0,017	25
Расчетные данные:
2	По методу К. Е. Егорова (по схеме упругого слоя конечной толщины)	7,96	5,05	0,83	0,00364	10,9
3	По методу К. Е. Егорова (по схеме упругого слоя конечной толщины) с учетом поправочных коэффициентов	5,0	5,05	0,83	0,00364	7,94
4	По методу К. Е. Егорова (по схеме упругого полупр-ва	11	5,05	0,83	0,00364	13,94
5	Величина крена определена от действия ветрового момента (по руководству)
6	По методу К. Е. Егорова (по схеме упругого слоя конечной толщины) при определении На по руководству и модуля общей деформации с учетом предварительного обжатая грунтов	11,7			0,00364
7	По предлагаемой методике (длина свай 8 м.)	7,44	13,78	8,68	0,0042	18,67
8	По предлагаемой методике (длина свай 10 м.)	6,90	15,33	10,1	0,00436	19,62
9	По предлагаемой методике (длина свай 8 м.) с учетом уменьшения на 44% модуля общей деформации грунта за счет 4-х кратного приложения нагрузки.	10,70	23,58	15,44	0,0067	30,21

Подтверждением правильности результатов, полученных по предлагаемой методике, служат экспериментальные исследования В.Н. Голубкова / 3 / А.А. Бартоломея / 7 / А. В. Пилягина / 5 / В.В. Знаменского / 2 / в которых отмечается уменьшение глубины активной зоны, а следовательно и собственной осадки свайных фундаментов, по сравнению с фундаментами на естественном основании, при одинаковых удельных давлениях по подошве и одинаковой ширине.

Увеличение доли дополнительной осадки и крена объясняется более точным методом расчета степени взаимодействия ( К_ВВ ) , полученным на основании решения о силе, приложенной внутри упругого полупространства.

По предлагаемой методике были проведены расчеты, в которых модуль общей деформации был уменьшен на 44%, что по современным научным данным происходит при 4-х кратном приложении нагрузки и является одной из основных причин неравномерных деформаций. Величина осадок и кренов, в этом случае значительно возрастают (табл.1).

Кроме того, результаты проведенных экспериментов, обработанные с помощью методов математической статистики, позволили установить, что из всех исследуемых параметров взаимодействующих кустов свай (расстояния между фундаментами, количества свай, грунтовых условий, длины свай ), наименьшее влияние на степень взаимодействия оказывает (в исследованных пределах от L_cв = 6 м до L_cв= 12 м ) изменение длины свай. Это, и рекомендации проектировщиков в качестве одного из вариантов рассматривать из свай длиной 10 м, позволило предположить, что при сравнительно равных ожидаемых величинах деформаций, экономически более целесообразным может оказаться вариант фундаментов из свай длиной 10 м. Сделанное предположение оказалось верным, расчетные величины деформаций отличаются незначительно ( табл 1. ), а несущая способность свай L_cв= 10 м существенно возросла возможным стало сокращение количества свай с 78 шт. ( L_cв= 8 м ) до 56 шт. (L_cв= 10 м) под одной силосной банкой, что позволит сэкономить 13,28 м³ погруженного в грунт железобетона, и 557,76 по всему силосному корпусу (12,6 % объема Ж.Б. констр. фундаментов).

Таким образом, предлагаемая методика расчета хотя и не снимает вопроса влияния многократного приложения нагрузки на деформационные свойства грунта, требующего отдельного глубокого изучение, но позволяет более точно определять деформации взаимодействующих свайных фундаментов, за счет правильного учета степени их взаимного влияния, базирующегося на исследовании фактической работы кустов.