Формулу, учитывающую изменение характера грунта после забивки свай для точного определения осадки фундамента, разработали специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), сообщает 17 февраля пресс-служба вуза.

Осадка фундамента здания влияет на его несущую способность и, в конечном итоге, на надежность постройки. Поэтому, чтобы здание стояло прочно, проектировщики должны учитывать его возможную осадку.

Причиной осадки фундамента является недостаточная несущая способность грунта. Его характеристики всегда принимаются во внимание при проектировании, однако существующие нормативы не учитывают влияние на грунт самих строительных работ.

Чтобы исправить этот недостаток и точно определить возможную осадку здания, ученые ПНИПУ разработали расчетную схему, по которой следует определять усадку конкретного грунта.

Результаты исследования разработчики представили в статье «Влияние уплотнения глины вокруг забивной сваи и прогноз осадки сваи», опубликованной в журнале «E3S Web of Conferences» (Т. 363, 2022).

Почвы из старой твердой глины распространены на обширных территориях России, Китая и многих других стран мира. Здания на таком грунте обычно строятся на свайных фундаментах, преимуществом которых является простота монтажа.

Кроме того, благодаря сваям, нагрузка от постройки равномерно распределяется на твердые слои почвы. Несущую способность такого фундамента обеспечивает давление, создаваемое окружающим уплотненным грунтом.

Сваи устанавливают в грунт методом забивки, при этом, как отмечают исследователи, происходят изменения в состоянии грунта. Изменения оказывают определенное влияние на осадку и несущую способность фундамента, которое ранее при проектировании зданий не принималось во внимание.

В своем исследовании ученые Пермского Политеха провели анализ зоны уплотнения грунта из глины и глинистого камня вокруг забиваемой сваи и разработали методику расчета параметров глины, которая поможет просто и эффективно определить осадку забивной сваи.

Соавтор статьи, профессор кафедры «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ, доктор технических наук Андрей Пономарев пояснил суть предлагаемого ими метода:

«Для расчета осадки следует учитывать две зоны уплотнения в глинах и песчаниках вокруг забиваемой сваи. Они отличаются по удельному весу грунта и степени его деформации по отношению к естественной почве. Уплотнение глины вокруг забиваемой сваи увеличивает поверхностное трение. Схема расчета параметров глины, которую мы предлагаем, позволяет учесть эти факторы, благодаря чему возможно оптимизировать дизайн свайного фундамента».

Предложенная модель расчета была проверена на данных, полученных с помощью натурных испытаний, проведенных на экспериментальной площадке в Перми. Теоретические результаты совпали с реальным значением осадки забивной сваи.

На основании полученных результатов исследователи рекомендуют использовать разработанный ими аналитический метод с учетом зон уплотнения в глинах и аргиллитах вокруг забивной сваи, который позволит учесть осадку фундамента на таком грунте еще на этапе проектирования здания.

Это сделает строящиеся здания более надежными и долговечными. В противном случае остается риск возникновения на здании трещин и даже частичного обрушения.